10kV及以下电源及供配电系统.ppt

1、全国注册电气工程师考试全国注册电气工程师考试供配电专业部分供配电专业部分6 10kV6 10kV及以下电源及供配电系统及以下电源及供配电系统1 熟悉供配电系统的一般规定；2 掌握电能质量要求及电压选择原则；3 熟悉供配电系统的接线方式及特点；4 了解无功补偿设计要求；5 熟悉谐波电流产生的原因以及对电力系 统的危害；6 了解谐波电压、谐波电流的限值；7 了解抑制谐波的措施及滤波器设置原则。6.1 6.1 供配电系统的一般规定供配电系统的一般规定 1.符合下列情况之一时，用电单位宜设置自备电源：1）需要设置自备电源作为一级负荷中特别重要负荷的应急电源时或第二电源不能满足一级负荷的条件时。（第三电

2、源）2）设置自备电源较从电力系统取得第二电源经济合理时。3）有常年稳定余热、压差、废气可供发电，技术可靠、经济合理时 4）所在地区偏僻，远离电力系统，设置自备电源经济合理时。2.应急电源与正常电源之间必须采取防止并列运行的措施（在正常电源发生故障情况下，为确保一级负荷中特别重要负荷的供电电源）。（保证应急电源的专用性保证应急电源的专用性）3.供配电系统的设计，除一级负荷中特别重要负荷外，不应按一个电源系统检修或故障的同时另一电源又发生故障进行设计。（电源的N-1、N-2原则）4.需要两回电源线路的用电单位，宜采用同级电压供电。但根据各级负荷的不同需要及地区供电条件，亦可采用不同电压供电。（提高

3、设备利用率）提高设备利用率）5.有一级负荷的用电单位难以从地区电力网取得两个电源而有可能从邻近单位取得第二电源时，宜从该单位取得第二电源。6.同时供电的两回及以上供配电线路中一回路中断供电时，其余线路应能满足全部一级负荷及二级负荷。7.供电系统应简单可靠，同一电压供电系统的变配电级数不宜多于两级。（电电力力系系统统允允许许继继电保护的时限级数对电保护的时限级数对10kV10kV来说正常只限于两级来说正常只限于两级）8.高压配电系统宜采用放射式。根据变压器的容量、分布及地理环境等情况，亦可采用树干式或环式（二级和一级负荷二级和一级负荷）。9.根据负荷的容量和分布，配变电所宜靠近负荷中心。当配电电

4、压为35kV时亦可采用直降至220380V配电电压。10.在用电单位内部邻近的变电所之间宜设置低压联络线。11.小负荷的用电单位宜接入地区低压电网。6.2 6.2 电能质量要求及电压选择原则电能质量要求及电压选择原则 6.2.1 6.2.1 供电电压确定原则及各级电压供电电压确定原则及各级电压输送能力输送能力 1.1.供电电压的确定原则供电电压的确定原则（1）用电单位的供电电压应根据用电容量、用电设备的特征、供电距离、供电线路的回路数量、用电单位的远景规划、当地公共电网现状和它的发展规划及经济合理等因素综合考虑。（2 2）当供电电压为）当供电电压为35KV及以上及以上时，用电单位的一级配电电压

5、应采时，用电单位的一级配电电压应采用用10KV；当；当6KV用电设备的总容量用电设备的总容量较大，选用较大，选用6KV经济合理时，宜采经济合理时，宜采用用6KV。低压配电电压应采用。低压配电电压应采用220380V。（3）当供电电压为35kV，能减少配变电级数，简化接线及技术经济合理时，宜采用35kV。2 2电电力力线线路路合合理理输输送送功功率率和和输输送距离送距离 线路在输送的功率和距离一定的线路在输送的功率和距离一定的情况下，电压愈高则电流愈小，导线情况下，电压愈高则电流愈小，导线截面和线路中的功率损耗愈小。同时，截面和线路中的功率损耗愈小。同时，电压愈高线路的绝缘要求愈高，变压电压愈高

6、线路的绝缘要求愈高，变压器和开关设备的价格愈高，选择电压器和开关设备的价格愈高，选择电压等级要权衡经济效益。等级要权衡经济效益。各级电压电力线路合理的输送功率和输送距离各级电压电力线路合理的输送功率和输送距离6.2.2 6.2.2 电能质量要求电能质量要求电力系统的电能质量是指电压、频率和波形的质量。电能质量主要指标包括：（1）电压偏差（2）电压波动和闪变（3）频率偏差（4）谐波（电压谐波畸变率和谐波电流含有率）（5）电压不对称度此外还考虑了电动机的启动时电压下降。1.1.电压偏差电压偏差 （1）关于电压的几个概念 电压降落：电压降落：输电线路始末两端电压的相量差称为电压降落。电压损耗电压损耗

7、：输电线路首、末端电压有效值之差称为线路的电压损耗。电电压压损损耗耗百百分分值值：是电压损耗与相应线路的额定电压相比的百分值：（2）电压偏差电压偏差 供配电系统改变运行方式和负荷缓慢供配电系统改变运行方式和负荷缓慢地变化使供配电系统各点的电压也随之变地变化使供配电系统各点的电压也随之变化，各点的实际电压与系统额定电压之差化，各点的实际电压与系统额定电压之差称为电压偏差。电压偏差称为电压偏差。电压偏差也常用也常用与系统额定电压的比值，以百分数表示，与系统额定电压的比值，以百分数表示，即 产生偏差的原因是系统滞后的无功负荷所引起的系统电压损失。（3 3）用电设备端子处电压偏移允许值）用电设备端子处

8、电压偏移允许值 1 1）一一般般电电动动机机 5%5%，特特殊殊情情况况下下-10%-10%+5%+5%。2 2）电梯电动机）电梯电动机 7%7%。3 3）照明：在一般工作场所为）照明：在一般工作场所为 5%5%；在；在视觉要求较高的屋内场所为视觉要求较高的屋内场所为-2.5%-2.5%+5%+5%；远离变电所的小面积一般工作场所远离变电所的小面积一般工作场所,可为可为-5%5%+10%+10%；应急照明、道路照明和警卫照；应急照明、道路照明和警卫照明为明为-10%-10%+5%+5%。4 4）其他用电设备，当无特殊要求时为）其他用电设备，当无特殊要求时为 5%5%。（4 4）供电电压允许偏差

9、值）供电电压允许偏差值 1）供电电压在35kV以上，正、负偏差的绝对值之和10%；2）供电电压在10kV以下三相系统允许偏差在 7%7%；3）供电电压在220V单相系统允许偏差在+7%7%-10%；（5 5）线路电压损失允许值）线路电压损失允许值 线路电压损失允许值在5%以内。（5 5）改善方法）改善方法 1)供配电系统的设计为减小电压偏差，应符合下列要求：正确选择变压器的变压比和电压分接头 降低系统阻抗。采取补偿无功功率措施。宜使三相负荷平衡。对对无无功功功功率率进进行行合合理理的的补补偿偿，改改善善功功率因数。率因数。线路线路 变压器变压器式中式中 并联电容器的投入容量，并联电容器的投入容

10、量，kvarkvar；线路电抗，线路电抗，；系统的标称电压，系统的标称电压，kVkV；变压器的额定容量，变压器的额定容量，kVAkVA；变压器的阻抗电压（短路电压），变压器的阻抗电压（短路电压），%。2）计算电压偏差时，应计入采取下列措施后的调压效果：自动或手动调整并联补偿电容器、并联电抗器的接入容量。自动或手动调整同步电动机的励磁电流。改变供配电系统运行方式。3）变电所中的变压器在下列情况之一时，应采用有载调压变压器：35kV以上电压的变电所中的降压变压器，直接向35kV、10（6）kV电网送电时。35kV降压变电所的主变压器，在电压偏差不能满足要求时。4）10（6）kV配电变压器不宜采用有

11、载调压变压器；但在当地10（6）kV电源电压偏差不能满足要求，且用电单位有对电压要求严格的设备，单独设置调压装置技术经济不合理时，亦可采用10（6）kV有载调压变压器。5）电压偏差应符合用电设备端电压的要求，35kV以上电网的有载调压宜实行逆调压方式。逆调压的范围宜为额定电压的05%。逆调压方式就是负荷大时电网电压向高调，负荷小时电网电压向低调，以补偿电网的电压损失。2.2.电压波动和闪变电压波动和闪变 （1）电压波动电压波动 电压波动是指一系列的电压变动或电压包络线的周期性变动。用电压的最大值与最小值之差与系统标称电压（额定电压）的比值以百分数表示，其变化速度等于或大于每秒0.2时称为电压波

12、动。波动的幅值为：式中 用电设备端电压的最大波动值，kV；用电设备端电压的最小波动值，kV。电压波动时的电压水平通常指最低电压与系统标称电压（额定电压）的比值以百分数表示。（2）电压闪变电压闪变 电压闪变是指负荷急剧的波动造成供配电系统瞬时电压升降，照度随之急剧变化，使人眼对灯闪感到不适，这种现象称为电压闪变。将不同电压波动频率 的闪变电压1min平均值 ，折合成等效的10Hz闪变电压值 ，用与系统标称电压（额定电压）的比值以百分数表示，即式中 闪变视感度系数，即人眼对不同频率 电压波动而引起的敏感系数，表6-2-10。（3 3）电压波动和电压闪变允许值）电压波动和电压闪变允许值 1）电压波动

13、时用电设备端子电压水平允许值90%，配电母线电压波动允许值2.5%。2）公共供电点（电力系统中两个或多个用户的连接处）由冲击性功率负荷产生的电压波动允许值：10kV以下系统2.5%；35110kV系统2%。3）电弧炉引起的配电母线电压波动值按照公共供电点电压波动允许值；4）较大功率的电阻焊机引起的配电母线电压波动值按2.5%考虑，波动频率小于1Hz。（4 4）改善措施）改善措施 对冲击性负荷的供电需要降低冲击性负荷引起的电网电压波动和电压闪变（不包括电动机启动时允许的电压下降）时，宜采取下列措施：1）采用专线供电。2）与其它负荷共享配电线路时，降低配电线路阻抗。3)较大功率的冲击性负荷或冲击性

14、负荷群与对电压波动、闪变敏感的负荷分别由不同的变压器供电。3 3频率偏差频率偏差 频率偏差是指供电的实际频率与电网的额定频率的差值。我国电网的标准频率为50Hz，又叫工频。频率偏差一般不超过0.2Hz，当电网容量小于3000MW时，频率偏差不超过0.5Hz。调整频率的办法是增大或减小电力系统发电机有功功率。4.4.谐波在谐波在6.56.5、6.66.6内讲内讲 5.5.不对称度不对称度 （1）定义 不对称度是衡量多相负荷平衡状态的指标，多相系统的电压负序分量与电压正序分量之比值称为电压的不对称度，电流负序分量与电流正序分量之比值称为电流的不对称度，均以百分数表示。（2 2）改善措施）改善措施

15、设计低压配电系统时宜采取下列措施，降低三相低压配电系统的不对称度。1）220V或380V单相用电设备接入220V380V三相系统时，宜使三相平衡。2）由地区公共低压电网供电的220V照明负荷，线路电流小于或等于30A时，可采用220V单相供电；大于30A时，宜以220V380V三相四线制供电。6.3供配电系统的接线方式及特点供配电系统的接线方式及特点 6.3.1 6.3.1 高压配电网的接线方式高压配电网的接线方式 电力系统的接线方式大致分为两大类：（1）无备用电源接线 （2）有备用电源接线 具体表现型式有 （1）放射式 （2）树干式 （3）混合式 （4）环网式1 1无备用接线（开式电力网）方

16、式无备用接线（开式电力网）方式 无备用接线包括：（1）单回放射式 （2）树干式 （3）链式网络a）放射式）放射式b）干线式）干线式c）链式）链式2有备用接线（闭式电力网）方式 有备用接线方式包括 （1）双回放射式 （2）树干式 （3）链式 （4）环式 （5）两端供电网络a）放射式）放射式b）干线式）干线式c）链式）链式d）环式）环式e）两端供电网络）两端供电网络有备用接线的双回放射式、树干式和链式网络用于一、二级负荷。环式接线，供电经济、可靠，但运行调度复杂，线路发生故障切除后，由于功率重新分配，可能导致线路过载或电压质量降低。两端供电接线方式必须有两个独立的电源。6.3.2 6.3.2 高压

17、配电系统的中性点运高压配电系统的中性点运行方式行方式 （1）中性点定义 电力系统中发电机的三相绕组通常是星形联结的，变压器高压侧绕组往往也是星形联结的，发电机、变压器绕组星形联结的结点称为中性点。（2）接地系统 中性点直接接地系统或中性点经小阻抗（消弧线圈）接地系统，当系统发生单相接地短路时，短路电流比较大，故称大电流接地系统。判据：系统的零序阻抗与正序阻抗之比小于3。中性点不接地系统和中性点经大阻抗（消弧线圈）接地系统，当系统发生单相接地短路时，短路电流比较小，故称大电流接地系统。1.1.中性点不接地系统中性点不接地系统 系系统统中中性性点点不不接接地地是是指指系系统统中中性性点点对对地地绝

18、绝缘缘。实实际际上上，系系统统中中线线路路与与大大地地之之间间、电电气气设设备备的的线线圈圈与与大大地地之之间间存存在在分分布布电电容容，故故此此接接地地系系统统相相当当于电容接地。如图所示。于电容接地。如图所示。中性点不接地系统中性点不接地系统 当系统发生单相接地故障后系统的三相对称关系并未破坏，仅中性点及各相对地电压发生变化，中性点的电压上升到相电压，非故障相对地电压值增大为 倍相电压，故对于该中性点不接地系统可以带故障继续运行2小时。故障相接地点的对地故障电流为正常运行时对地电容电流的3倍。在我国配电网电压在310kV之间的架空线路多采用此接地方式。2.2.中中性性点点经经消消弧弧线线圈

19、圈（阻阻抗抗）接接地地系统系统 在在系系统统中中性性点点与与大大地地之之间间用用一一阻阻抗抗相连。相连。根根据据接接地地电电阻阻器器电电阻阻值值的的大大小小，接接地系统分为高电阻接地和低电阻接地。地系统分为高电阻接地和低电阻接地。（1 1）高高电电阻阻接接地地：此此种种方方式式接接地地电电流流较较小小，通通常常在在5 510A10A范范围围内内，但但至至少少应应等等于于系系统统对对地地的的总总电电容容电电流流。保保护护方方式式需需要要配配合合接接地地指指示示器器或或警警报报器器，保保证证故故障障时时线线路路立立即即跳跳脱脱。目目前前在在我我国国山山区区35kV35kV供电系统采用此系统运行供电

20、系统采用此系统运行。（2 2）低低电电阻阻接接地地：增增大大接接地地短短路路电电流流，使使保保护护迅迅速速动动作作，切切除除故故障障线线路路。电电阻阻值值的的大大小小，必必须须使使系系统统具具有有足足够够的的最最小小接接地地故故障障电电流流（大大约约400A400A以以上上），保保证证接接地地继继电电器器准准确确动动作作。目目前前国国内内大大城城市市（如如北北京京城城区区内内）的的6 610kV10kV配配电电系系统统均均采采用用此系统运行。此系统运行。选择补偿线圈的电感 时，尽力使接地点电流 呈现感性，称为过补偿方式。式中 消弧线圈的电感，H；线路的对地电容（分布电容），F；系统的角频率；此

21、时脱谐度 为正值，调谐度（补偿度）小于1，一般脱谐度 要求在10%左右。式中 通过消弧线圈的电流，A；系统对地电容电流，A。3.3.中性点直接接地系统中性点直接接地系统 系统中性点经一无阻抗（金属性）接地线接地。中性点直接接地方式是将变压器中性点与大地直接连接，中性点电压为地电位。正常运行时，中性点无电流通过，单相接地时构成单相短路，接地回路通过单相短路电流，各相之间不再对称。由于短路电流很大，可能会大于三相短路电流，引起暂态过电压。为了防止这种情况发生，应将单相短路电流限制在25%125三相短路电流之间。继电保护在此电流的起动下，迅速将故障线路切除，为了提高供电可靠性，可在线路上加装自动重合

22、闸装置。采采用用中中性性点点直直接接接接地地方方式式的的系系统统，对对线线路路绝绝缘缘水水平平的的要要求求较较低低，能能明明显显降降低低线线路路造造价价。其其缺缺点点之之一一是是单单相相接接地地短短路路对对附附近近的的通通讯讯线线路路有有电电磁磁干干扰扰，为为此此，电电力力线线路路应应远远离离通通讯讯线线路路，当当两两线线有有交交叉叉时时，必必须须有有较较大大的的交交叉叉角角，以以减减少少干干扰扰的的影响。影响。此此接接地地系系统统一一般般应应用用在在接接有有单单相相负负载载的的低低压压（380/220V380/220V）配配电电系系统统和和电电力力系系统统高高压压（110kV110kV以以上

23、上）输输电电线路上。线路上。6.3.310kV及以下变配电所主接线及以下变配电所主接线单母线：单母线：单母不分段单母分段单母不分段加旁路单母分段加旁路 双母线：双母线：双母不分段双母分段双母不分段加旁路双母分段加旁路一个半断路器接线主接线形式主接线形式无母线接线：无母线接线：线路线路变压器组变压器组桥式（内桥、外桥）桥式（内桥、外桥）变压器变压器母线母线角式：角式：三角、四角、六角三角、四角、六角（1）配电所、变电所的高压及）配电所、变电所的高压及低压母线宜采用单母线或分段单母低压母线宜采用单母线或分段单母线接线。当供电连续性要求很高时，线接线。当供电连续性要求很高时，高压母线可采用分段单母线

24、带旁路高压母线可采用分段单母线带旁路母线或双母线的接线。母线或双母线的接线。（2 2）配电所专用电源线的进线）配电所专用电源线的进线开关宜采用断路器或带熔断器的负开关宜采用断路器或带熔断器的负荷开关。当无继电保护和自动装置荷开关。当无继电保护和自动装置要求，且出线回路少无需带负荷操要求，且出线回路少无需带负荷操作时，可采用隔离开关或隔离触头。作时，可采用隔离开关或隔离触头。（3）从总配电所以放射式向分配电所供电时，该分配电所的电源进线开关宜采用隔离开关或隔离触头。当分配电所需要带负荷操作或继电保护、自动装置有要求时，应采用断路器。（4）配电所的10kV或6kV非专用电源线的进线侧，应装设带保护

25、的开关设备。（5）10kV或6kV母线的分段处宜装设断路器，当不需带负荷操作且无继电保护和自动装置要求时，可装设隔离开关或隔离触头。（6）两配电所之间的联络线，应在供电侧的配电所装设断路器，另侧装设隔离开关或负荷开关；当两侧的供电可能性相同时，应在两侧均装设断路器。（7）配电所的引出线宜装设断路器。当满足继电保护和操作要求时，可装设带熔断器的负荷开关。（8）向频繁操作的高压用电设备供电的出线开关兼做操作开关时，应采用具有频繁操作性能的断路器。（9）10kV或6kV固定式配电装置的出线侧，在架空出线回路或有反馈可能的电缆出线回路中，应装设线路隔离开关。（10）采用10kV或6kV熔断器负荷开关固

26、定式配电装置时，应在电源侧装设隔离开关。（11）接在母线上的避雷器和电压互感器,宜合用一组隔离开关。配电所、变电所架空进、出线上的避雷器回路中，可不装设隔离开关。（12）由地区电网供电的配电所电源进线处，宜装设供计费用的专用电压、电流互感器。（13）变压器一次侧开关的装设，应符合下列规定：1）以树干式供电时，应装设带保护的开关设备或跌落式熔断器；2）以放射式供电时，宜装设隔离开关或负荷开关。当变压器在本配电所内时，可不装设开关。（14）变压器二次侧电压为6kV或3kV的总开关，可采用隔离开关或隔离触头。当属下列情况之一时，应采用断路器：1）出线回路较多；2）有并列运行要求；3）有继电保护和自动

27、装置要求。（15）变压器低压侧电压为0.4kV的总开关，宜采用低压断路器或隔离开关。当有继电保护或自动切换电源要求时，低压侧总开关和母线分段开关均应采用低压断路器。（16）当低压母线为双电源，变压器低压侧总开关和母线分段开关采用低压断路器时,在总开关的出线侧及母线分段开关的两侧，宜装设刀开关或隔离触头。2.2.所用电源所用电源 （1）配电所所用电源宜引自就近的配电变压器220/380V侧。重要或规模较大的配电所，宜设所用变压器。柜内所用可燃油油浸变压器的油量应小于100kg。当有两回路所用电源时，宜装设备用电源自动投入装置。（2）采用交流操作时，供操作、控制、保护、信号等的所用电源，可引自电压

28、互感器。（3）当电磁操动机构采用硅整流合闸时，宜设两回路所用电源，其中一路应引自接在电源进线断路器前面的所用变压器。3.3.主接线例图主接线例图 表6-3-3。4.4.低压配电系统的接线方式及特点低压配电系统的接线方式及特点（1）压配电电压应采用220380V。带电导体系统的型式宜采用单相二线制、两相三线制、三相三线制和三相四线制。（2）在正常环境的车间或建筑物内，当大部分用电设备为中小容量，且无特殊要求时，宜采用树干式配电。（3）当用电设备为大容量，或负荷性质重要，或在有特殊要求的车间、建筑物内，宜采用放射式配电。（4）当部分用电设备距供电点较远，而彼此相距很近、容量很小的次要用电设备，可采

29、用链式配电，但每一回路环链设备不宜超过5台，其总容量不宜超过10KW。容量较小用电设备的插座，采用链式配电时，每一条环链回路的设备数量可适当增加。（5）在高层建筑物内，当向楼层各配电点供电时，宜采用分区树干式配电；但部分较大容量的集中负荷或重要负荷，应从低压配电室以放射式配电。（6）平行的生产流水线或互为备用的生产机组，根据生产要求，宜由不同的回路配电；同一生产流水线的各用电设备，宜由同一回路配电。（7）在TN及TT系统接地型式的低压电网中，宜选用D，yn11结线组别的三相变压器作为配电变压器。（8）在TN及TT系统接地型式的低压电网中，当选用Y，yn0结线组别的三相变压器时，其由单相不平衡负

30、荷引起的中性线电流不得超过低压绕组额定电流的25%，且其一相的电流在满载时不得超过额定电流值。（9）当采用220380V的TN及TT系统接地型式的低压电网时，照明和其它电力设备宜由同一台变压器供电。必要时亦可单独设置照明变压器供电。（10）由建筑物外引入的配电线路，应在室内靠近进线点便于操作维护的地方装设隔离电器。6.4 6.4 无功补偿设计要求无功补偿设计要求1.1.一般规定一般规定（1）供供配配电电设设计计中中应应正正确确选选择择电电动动机机、变变压压器器的的容容量量，降降低低线线路路感感抗抗。当当工工艺艺条条 件件适适当当时时，宜宜采采取取采采用用同同步步电电动动机机或或选选用用带带空空

31、载载切切除除的的间间歇歇工工作作制制设设备备等等，提提高高用用电单位自然功率因数的措施。电单位自然功率因数的措施。（2 2）当当采采用用提提高高自自然然功功率率因因子子措措施施后后，仍仍达达不不到到电电网网合合理理运运行行要要求求时时，应应采采用用并并联联电电力力电电容容器器作作为为无无功功补补偿偿装装置置。当当经经过过技技术术经经济济比比较较，确确认认采采用用同同步步电电动动机机作作为为无功补偿装置合理时，可采用同步电动机。无功补偿装置合理时，可采用同步电动机。（3）采用电力电容器作为无功补偿装置时，宜就地平衡补偿，低压部分的无功功率宜由低压电容器补偿；高压部分的无功功率宜由高压电容器补偿。

32、容量较大，负荷平稳且经常使用的用电设备的无功功率宜单独就地补偿。补偿基本无功功率的电容器组，宜在配变电所内集中补偿。在环境正常的车间内，低压电容器宜分散补偿。2.2.补偿容量的计算补偿容量的计算 （1 1）功率因数的定义）功率因数的定义 在交流供电线路中，功率因数在交流供电线路中，功率因数定义为有功功率与视在功率之比。定义为有功功率与视在功率之比。（2 2）平均功率因数）平均功率因数平均功率因数有月平均和年平均功率因数两种。月平均功率因数有月平均和年平均功率因数两种。月平均功率因数是指在一个月内功率因数的平均值，它是平均功率因数是指在一个月内功率因数的平均值，它是电力部门每月征收电费时，作为调

33、整收费标准的依据。电力部门每月征收电费时，作为调整收费标准的依据。其值可由有功电能表（其值可由有功电能表（kWkWh h）及无功电能（）及无功电能（kvarkvarh h）表的月积累数字求得表的月积累数字求得式中式中 有功电能表月积累数有功电能表月积累数（kWkWh h）；）；无功电能表月积累数（无功电能表月积累数（kvarkvarh h）。）。（3）补偿容量的计算补偿容量的计算 求静电电容器的补偿容量（求静电电容器的补偿容量（）式中式中 有功计算负荷，有功计算负荷，kWkW；补偿前计算负荷的功率因数角补偿前计算负荷的功率因数角 的正切值；的正切值；补偿后功率因数角的正切值；补偿后功率因数角的

34、正切值；无功功率补偿率，表无功功率补偿率，表6-4-16-4-1。补偿后的功率因数为式中 人工补偿的无功功率，kvar；无功计算负荷，kvar。（4 4）补偿标准）补偿标准 民用及一般工业建筑的功率因民用及一般工业建筑的功率因数指标应达到下列规定：数指标应达到下列规定：1 1）高压供电的用电单位，功率）高压供电的用电单位，功率因数一般规定为因数一般规定为0.90.9以上；以上；2 2）其他电力用户，功率因数为）其他电力用户，功率因数为0.850.85以上。以上。3 3）对新建的工业企业用户，功）对新建的工业企业用户，功率因数标准均规定按率因数标准均规定按0.950.95设计。设计。4 4）对农

35、业用电单位，要求功率）对农业用电单位，要求功率因数在因数在0.80.8以上。以上。3.3.无功补偿装置的投切方式无功补偿装置的投切方式 （1）具有下列情况之一时，宜采用手动投切的无功补偿装置。1）补偿低压基本无功功率的电容器组。2）常年稳定的无功功率。3）经常投入运行的变压器或配、变电所内投切次数较少的高压电动机及高压电容器组。（2）具有下列情况之一时，宜装设无功自动补偿装置。1）避免过补偿，装设无功自动补偿装置在经济上合理时。2）避免在轻载时电压过高，造成某些用电设备损坏，而装设无功自动补偿装置在经济上合理时。3）只有装设无功自动补偿装置才能满足在各种运行负荷的情况下的电压偏差允许值时。（3

36、）当采用高、低压自动补偿装置效果相同时，宜采用低压自动补偿装置。4.4.无功自动补偿的调节方式无功自动补偿的调节方式 宜根据下列原则确定：（1）以节能为主进行补偿时，采用无功功率参数调节；当三相负荷平衡时，亦可采用功率因子参数调节。（2）提供维持电网电压水平所必要的无功功率及以减少电压偏差为主进行补偿者，应按电压参数调节，但已采用变压器自动调压者除外。（3）无功功率随时间稳定变化时，按时间参数调节。5.电容器分组 应满足下列要求：（1）分组电容器投切时，不应产生谐振。（2）适当减少分组组数和加大分组容量。（3）应与配套设备的技术参数相适应。（4）应满足电压偏差的允许范围。6.接在电动机控制设备

37、侧电容器的额定电流，不应超过电动机励磁电流的0.9倍；其馈电线和过电流保护装置的整定值，应按电动机电容器组的电流确定。7.高压电容器组宜串联适当参数的电抗器。低压电容器组宜加大投切容量或采用专用投切接触器。当受谐波量较大的用电设备影响的线路上装设电容器组时，宜串联电抗器。8.并联电容器的接线形式（1）高压并联电容器装置，在同级电压母线上无供电线路和有供电线路时，可采用各分组回路直接接入母线，并经总回路接入变压器的接线方式（图6-4-1和图6-4-2）。当同级电压母线上有供电线路，经技术经济比较合理时，可设置电容器专用母线的接线方式（图6-4-3）。（2）高压电容器组的接线方式，应符合下列规定：

38、1）电容器组宜采用单星形接线或双星形接线。在中性点非直接接地的电网中，星形接线电容器组的中性点不应接地。2）电容器组的每相或每个桥臂，由多台电容器串联组合时，应采用先并联后串联的接线方式。（3）低压电容器或电容器组，可采用三角形接线或中性点不接地的星形接线方式。9.9.配套设备及其连接配套设备及其连接（1）高高压压并并联联电电容容器器装装置置的的分分组组回回路路，可可采采用用高高压压电电容容器器组组与与配配套套设设备备连连接接的的方方式（图式（图6-4-4），并装设下列配套设备：），并装设下列配套设备：1）隔隔离离开开关关、断断路路器器或或跌跌落落式式熔熔断断器器等设备。等设备。2）串联电抗器

39、。）串联电抗器。3）操作过电压保护用避雷器。）操作过电压保护用避雷器。4）单台电容器保护用熔断器。）单台电容器保护用熔断器。5）放电器和接地开关。）放电器和接地开关。6）继继电电保保护护、控控制制、信信号号和和电电测测量量用用一次设备及二次设备。一次设备及二次设备。（2 2）低压并联电容器装置接线（图）低压并联电容器装置接线（图6-4-56-4-5）宜装设下列配套元件；当采用的交流接触器具有宜装设下列配套元件；当采用的交流接触器具有限制涌流功能和电容器柜有谐波超值保护时，可限制涌流功能和电容器柜有谐波超值保护时，可不装设相应的限流线圈和热继电器。不装设相应的限流线圈和热继电器。（1）总回路刀开

40、关和分回路交流接触器或功能）总回路刀开关和分回路交流接触器或功能相同的其他元件。相同的其他元件。（2）操作过电压保护用避雷器。）操作过电压保护用避雷器。（3）短路保护用熔断器。）短路保护用熔断器。（4）过载保护用热继电器。）过载保护用热继电器。（5）限制涌流的限流线圈。）限制涌流的限流线圈。（6）放电器件。）放电器件。（7）谐波含量超限保护、自动投切控制器、保）谐波含量超限保护、自动投切控制器、保护元件、信号和测量表计等配套器件。护元件、信号和测量表计等配套器件。6.5谐波电流产生的原因以及对电谐波电流产生的原因以及对电力系统的危害力系统的危害 1.1.产生谐波电流的设备产生谐波电流的设备 （

41、1）电弧设备。电弧炉和弧焊机具有变化的负载特性，在每半周波期间，需要从电力系统中吸收谐波电流。（2）气体放电灯。荧光灯和水银灯产生小电弧，它与安定器相组合会产生谐波，特别是三次谐波。有时，相线上的三次谐波电流可高达基波的30，在中性线上叠加后达到基波的90。（3）整流器。去掉了交流半波的半波整流器会产生偶次和奇次谐波，全波整流器会能消去偶次谐波，同时会减少奇次谐波的幅值。用于供给直流电动机变速传动装置的相控整流器，或者用作供给交流电动机变速传动装置的变频器，都是谐波的主要产生源。（4）旋转电机。电动机、发电机定子铁芯的非线性特性能产生明显的谐波，特别是磁通密度高的时候更为明显。（5）感应加热器

42、。感应加热器以60赫兹或以更高频率的电源在金属中感应产生环流加热金属。感应加热器绕组中的电流和被加热金属中环流产生的磁场相互作用产生了谐波。大型感应加热器可能产生不能容许的谐波。（6）电容器。电容器本身不产生谐波。然而，在有电容器的电路中，电容抵消了电感，对于较高频率来说起了放大谐波电流的作用。如果发生谐振，其放大量可能很大。大的谐波电流可能使电容器过热，而毁坏电容器。由于谐波可通过直接连接或感应或电容耦合等方法从某一电路或系统，传递到另一电路或系统，谐波的存在不仅影响供电电压的质量，同时对同频段的通讯、信号、控制电路产生有害的干扰，流过电力线路的谐波电流要减少供电设备的载流能力和增加电能损失

43、。2 2正弦波形畸变率正弦波形畸变率 当网络电压波形中出现谐波（有时为非谐波）时网络电压波形就要发生畸变。谐波干扰是由于非线性系统引起的。它产生出不同于网络频率的电压波，或者具有非正弦形的电流波。（1）n次谐波电压、电流含有率（2）电压、电流总谐波畸变率）电压、电流总谐波畸变率式中 、n次谐波电压、电流的方均 根值，kV、A；、基波电压（50Hz）、电流的 方均根值，kV、A。（3）谐波电压的总平均畸变系数 式中 谐波电压的总平均畸变系数；变化时间，3s；n次谐波电压的方均根值，kV；3.3.谐波的危害谐波的危害 （1）使电动机、变压器等电气设备产生附加损耗，引起发热，导致绝缘损坏。（2）引起

44、电容器组谐振和谐波电流放大，导致电容器组和电缆线路过负荷、过电压。（3）由于集肤效应和邻近效应存在，使输电线路过热。（4）电流和电压波形的畸变改变了电压或电流的变化率，影响断路器的断流容量。（5）对继电保护和自动装置产生干扰和造成误动或拒动。（6）对测量仪表，特别是感应式仪表产生计量误差。（7）造成通信干扰。6.6 6.6 谐波电压和谐波电流的限值谐波电压和谐波电流的限值 （1）谐波电压限值 表6-6-1。（1）谐波电流限值 表6-6-2。6.7 6.7 抑制谐波的措施及滤波器抑制谐波的措施及滤波器设置的原则设置的原则 1.抑制谐波的措施抑制谐波的措施 控制各类非线性用电设备所产生的谐波引起的

45、电网电压正弦波形畸变率，宜采取下列措施：（1）各类大功率非线性用电设备变压器由短路容量较大的电网供电。（2）对大功率静止整流器，采取下列措施：）提高整流变压器二次侧的相数和增加整流器的整流脉冲数。由于谐波电流与整流相数有关：相数越多，谐波的最低次数变高，而谐波电流的幅值变小。一般使用的可控硅整流装置大部分是6相，为了降低谐波电流，可以改用12相或36相。当采用12相整流时，谐波电流只占全电流的1，采用36相时更小。在同一台整流变压器铁芯上，采用不同接法的两个绕组以实现6相整流。）多台相数相同的整流装置，使整流变压器的二次侧有适当的相角差。（）按谐波次数装设分流滤波器。装设无源滤波装置。滤波装置

46、包括数组单调谐滤波器和一组高通滤波器，分别对各次谐波产生串联谐振，去掉谐波电压分量。在三相系统中，滤波器宜接成星形，以免其中一相电容器故障击穿引起相间短路，电抗器接在电容器之后的低压侧，以便使电容器的外壳承受较小的对地电压。（4）装设有源滤波装置。所谓有源滤波装置是指滤波器除了使用电阻、电容器以外等无源元件外，还应用了运算放大器等有源元件组成。其应用方法与无源滤波装置相同。（5）在补偿电容器回路中串联一组电抗器，其感抗值的选择应使在可能产生的任何谐波下，电容器回路的总电抗为感抗，消除产生谐振的可能。（6）选用D，yn11结线组别的三相配电变压器。例题：例题：某变电站的计算负荷为某变电站的计算负荷为2400kW，平均功率因数为，平均功率因数为0.67。如果要使其。如果要使其平均功率因数提高到平均功率因数提高到0.9，问若在，问若在10kV侧固定补偿，需要补偿的容量侧固定补偿，需要补偿的容量为多少？如果采用为多少？如果采用BWF-10.5-1型电型电容器（容器（），需要装设多少），需要装设多少个？个？解：解：需补偿的容量为：需补偿的容量为：需装设的电容器个数为：需装设的电容器个数为：考虑到三相平衡，应装设考虑到三相平衡，应装设30个，个，每相每相10个，此时并联电容器的实际个，此时并联电容器的实际值为值为补偿后实际平均功率因数为：补偿后实际平均功率因数为：