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中国电能质量标准分析 。

电能的质量标准有频率、电压以及电压的不对称性和非正弦性标准。  
1.频率质量 
       频率标准和容许偏差。频率是整个电力系统统一的运行参数,一个电力系统只有一个频率。我国和世界上大多数国家电力系统的额定频率为50Hz。大多数国家规定频率偏差在±0.1~0.3Hz之间。在我国,300万kW以上的电力系统的频率偏差规定不得超过±0.2Hz;而300万kW以下的小容量电力系统的频率偏差规定不得超过±0.5Hz。 
      由于大机组的运行对电力系统频率偏差要求比较严格,因此有些国家对电力系统故障运行方式的频率偏差也作了规定,一般规定在±0.5~±1Hz之间。超过允许的频率偏差,大机组将跳闸,这不利于系统的安全稳定运行。 
       频率变化的原因。在电力系统内,发电机发出的功率与用电设备及送电设备消耗的功能不平衡,将引起电力系统频率变化。当系统负荷超过或低于发电厂的出力时,系统频率就要降低或升高,发电厂出力的变化同样也将引起系统频率变化。在系统有旋转备用容量的情况下,发电厂出力能通过频率调节器较快地适应负荷的变化,因此负荷变化引起的频率偏差值较小。若没有旋转备用容量,负荷增大引起的频率下降较大。电力系统的负荷始终随时间在不断地变化,要随时保持发电厂的有功功率与用户有功功率的平衡,维持系统频率恒定,因此,电力系统应具有一定的旋转备用容量,一般运行备用容量要求达到1%~3%。 
       低频率运行的危害。电力系统低频率运行对发电厂和用户都会产生不利影响。系统低频率运行时将产生以下不利的影响:汽轮机低压级叶片将由于振动加大而产生裂纹,甚至发生断落事故;电厂中所有的交流电动机的转速相应降低,使给水泵、风机、磨煤机等辅助机械的出力相应降低,严重影响火力发电厂的出力,促使频率进一步下降,引起恶性循环,甚至可能造成全厂停电的严重事故;同时,所有用户的交流电动机的转速也要降低,工农业的产量和质量将不同程度地降低,例如频率降到49Hz以下时,纺织品、纸张将发生毛疵和厚薄不匀的质量问题。高频率运行对系统本身和用户也将产生不利影响,如使系统电压升高对绝缘不利,增加用户和系统的损耗等。 
        防止系统低(高)频率运行的对策,主要是提高日负荷曲线预测精度,使计划开机的发电出力与实际的负荷偏差较少;充分发挥AGC的功能,严格要求在正常运行方式下系统频率偏差不大于规定值。在故障情况,系统频率下降时,动用系统旋转备用容量,进行低频率减负荷,自动切除部分次要负荷;当频率升高时,快速减少发电机出力,甚至进行高频率切机,使系统频率尽快恢复在额定值附近。目前,多数电力系统高峰容量不足,可能出现低频率运行。在这种情况下,可用适当的峰谷电价差,鼓励用户避开高峰用电或少用电;用电大户在实行计划用电的电网中不超指标用电。要保证系统频率质量。只有电力部门和用户共同努力才能实现。  


2.电压质量 
       供电电压标准及容许偏差。我国对用电单位的供电额定电压及容许偏差规定为:①低电压220V/380V,用于照明用户时允许偏差+5%~-10%;用于其他为±7%。②高电压10kV,10kV及以下允许偏差为±7%;对特殊用户有35kV、110kV供电的,允许偏差为±5%。 
      电压偏离额定值的原因。电力通过变压器和线路输送将产生电压降,使受电端电压较送电端电压低一定数值。一般情况下,离电源越近,负荷越小的用户,电压降越小;反之,电压降越大。用户消耗的功率包括有功和无功,如果用户所需无功经变压器和线路送来,则会产生较大的电压降,使用户电压偏低,用户吸收的无功越大,则用户端的电压越低。用户的用电功率因素将直接影响用户本身的电压质量。 
      用电设备低电压运行的危害:①将使电动机的电流过大,线圈温度过高,甚至使电动机拖不动或无法起动,进而烧坏电动机;②电灯发暗,日光灯起动困难;③线路损耗增加;④在电网枢纽变电所和受电地区的电压降低到额定电压的70%左右时,将可能发生电压崩溃事故,即用户消耗的无功稍有增加,线路电压降加大,使受电动区电压下降,这样又进一步造成线路电压降增加,如此循环下去,将导致甩掉大量负荷,造成大面积停电。 
      用电设备高电压运行可使用户设备(如灯泡)寿命降低,电动机发热,损耗增加。 
      提高电压质量的措施:①采取无功补偿措施,做到无功分级即各个电压等级、分区平衡,即每个电压等级发出的无功与消耗的无功平衡,每个地区发出的无功与消耗的无功平衡,尽可能减少无功远距离输送。做到在负荷点装设无功补偿设备。无功补偿设备可以是电容器、静止无功补偿器等。②由用户装设适当的电容器,提高用户的功率因数在0.9以上。集中装有电容器的大用电户应注意:在小负荷时切除部分电容器,以避免电压升高和向电网送无功,引起网损增加。用户最好装设跟踪无功负荷的自动投切电容器或静止无功补偿器。③在负荷密集的地区变电站采用带负荷调压的变压器。

3.电压的不对称性和非正弦性 
      在现代的用电设备中,出现了换流一整设备、变频一调速设备、电弧炉、电气机车、电视机等非线性负荷。它们不但引起电压波动而且造成电压的不对称性和非正弦性。 
      电压的不对称性系指三相电压间的不对称。根据对称分量法,不对称的三相电压可分解为对称的正序、负序和零序分量。 
      电压的非正弦性是指电压波形的畸变。根据傅立叶变换。非正弦的电压可分解为基波(50Hz)电压和一系列高次谐波电压。总谐波电压是所有高次谐波电压的均方根值之和。我国对供电的谐波电压和电流允许值作了规定。以10kV的电网为例,总的电压谐波畸变率(GHD)应小于4%,奇次谐波应小于3.2%,偶次谐波应小于1.6%;    
    用户和供电部门共同努力才能保证电网谐波在允许范围。电网谐波如果不治理,将导致电气设备寿命缩短、网损增加、仪表指示不准、干扰通信线路,甚至引起继电保护和自动装置误动。

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