供配电技术基础 第1章 供配电系统.pdf

第1章供配电系统电能是一种便于输送、分配和清洁的二次能源，既易于 由其他能源产生，也易于转换为其他的能源使用，并且还便 于测量、控制、管理、调度、实现自动化。因此它广泛应用 于国民经济、社会生产和人民生活的各个方面。电力工业已 成为我国实现现代化的基础产业。1.1 电力系统1.1.1 概述1.电力系统各种电压的电力线路将发电厂、变配电所和电力用户 联系起来的发、输、变、配及用电的整体，即为电力系统,如图1T所不。发电厂发电厂区域变电所供配电系统图1-1电力系统的构成示意图（1）发电将一次能源转换成电能的过程，即为“发电”。根据一次 能源的不同，有火力发电、水力发电和核能发电，还有风力、地热、潮汐和太阳能等发电方式。1）火力发电。将煤、天然4、石油所储存的化学能通过“燃烧”转换为 电能的方式称为火力发电。2）水力发电。由位能转化为动能的高速水流驱动水轮机转动，带动发电机 旋转发电，这种将水的位能转换为电能的方式为水力发电。3）核能发电。核燃料在原子反应堆中裂变释放核能，将水转换为高温高压 的蒸汽，蒸汽推动汽轮机转动，汽轮机带动发电机旋转发出电能,这种利用原子核蕴臧的巨大核能生产电能的方式为核能发电。它 的后段过程与火力发电基本相同。(2)输电输电靠的是电力线路。它将发电厂、变电所和电能用户 连接起来，完成输送电能和分配电能的任务。220kV及以上 的电力线路称为输电线路，HOkv及以下的电力线路称为配 电线路。在配电线路中，llOkV、66kV电压等级为高压配电 线路，一般作为城市配电网骨架和特大型企业供电；635kV 电压等级为中压配电线路，多为城市主要配电网和大中型企 业供电；220/380V电压等级为低压配电线路，一般为城乡居 民和企业配电。除交流输电线路外，还有直流输电线路。它造价低、损耗 小、调节控制迅速、简便和不无稳定性问题，但换流站造价高。（3）变电与配电变电所的功能是接受电能、转换电压和分配电能，由电力 变压器、配电装置和二次装置等构成。变电所按性质和任务可 分为两类：为实现电能的远距离输送，需由变电所将发电机的 电压进行提升的为升压变电所；从输电线路获取电能，并将电 压逐级降低，分配到用户的为降压变电所。按变电所的地位和 作川，又分为枢纽变电所、地区变电所和用户变电所。仅用于接收和分配电能，而不变换电压的场所为配电所,而用于交流与直流电流相互转换的场所则为换流站。(4)用电电能的消耗即为川电。川电的设备即为电能用户，也称 为电力负荷，常简称为负荷。按行业可划分为工业用户、农 业用户、商业及公共工程用户和居民生活用户等。电网是指电力系统中除发电厂和电能用户之外的其余部分。2.供配电系统Gnokv及以下电压等级，对某地区或某企业单位供配 电的电力系统即为供配电系统。它包含分配和使用电能两个 环节，是电力系统的重要组成部分。常将工业企业中的供配 电系统称为工厂供配电系统，而其余用电的供配电系统则统 称为民用供配电系统。(1)总降压所位于图1T的(A)所示处，它将35HOkV的供电电压降 至610kV,再供给下一级终端变电所，或直接供610kV的高 压电动机。中型工矿企业的总降压所，常称为“总变电所”；地区和较大居民小区的民用总降压所多称为“高压变电所”。(2)终端变电所 一位于图1T的(B)所示处，它将610kV降至普通市电电 压220/380V,供各终端用电负荷用电。在民用供配电中被称 为“终端降压所”；而工矿企业将此级常设于车间，称为“车间变电所”。1.1.2额定电压额定电压是国家根据国民经济发展的需要、电力设备制造工 业的水平和发展趋势，经全面技术经济分析后确定的电力系统中 各种发电、供电、用电设备长期运行能获得最好经济效益的电压。1.电网（线路）的额定电压电网（线路）的额定电压只能选用国家规定的额定电压，它 是确定各类电气设备额定电压的基本根据。2.用电设备的额定电压线路输送电力负荷要产生电压降，沿线各用电设备的端电压 将不同，首端高于末端，电网的额定电压即首末两端电压的平均 值。为使各用电设备的电压偏移差异不大，用以确定用电设备批 量生产标准的用电设备的额定电压与同级电网（线路）的额定电 压相同。3发电机的额定电压为保证设备在线路各处都正常运行，发电机处于线路首端,故一般比同级电网额定电压高5%,以补偿电网输送的电压损 失，即为105%。4.电力变压器的额定电压（1）变压器的一次绕组1）与发电机相连的升压变压器：其电压与发电机额定电压 相同，高于同级电网额定电压5%。2）线路上的降压变压器：相当于用电设备，其电压与线路 额定电压相同，高于同级电网额定电压0%（即等于额定电 压）。（2）变压器的二次绕组1）线路较长时（35kV及以上高压线路）：要考虑变压器绕 组自身电压损失（按5%计）及线路的电压损失（按5%计），变 压器二次绕组的额定电压应比相连线路的额定电压高10%。2）线路较短时（直接向高、低压用电设备供电，如10kV及 以下线路）：仅考虑变压器绕组的自身电压损失，而不计上述第 三项线路的电压损失，故变压器二次绕组电压较线路的额定电压 高5%。电力系统额定电压示例如图1-2所示，图中1T为升压变压器、2173T为降压变压器、1WL/2WL为高压线路（较长）、3WL为低 压线路（较短）。+5%+10%0%+10%0%+5%G IT 2T 3T图1-2电力系统额定电压示例1.1.3中性点的运行方式电力系统的中性点是指星形连接的变压器或发电机的中性点,其运行方式取决于供电可靠性与故障范围、绝缘水平与绝缘配合、对电力系统继保的影响、对电力通信与信号的干扰及对电力系统 稳定性的影响5个方面。共有3种运行方式。1.中性点不接地(1)系统正常时如图1-3a所示，为便于分析，将三相导体沿线路全长的分布 电容用一个集中电容C表示，并设三相对地电容相等，线电压对 称，则各相对地电压等于各相的相电压，且相等。中性点对地电 压为零，各相对地电容电流对称，其电容电流的相量和为零。(2)系统发生单相接地时设故障相为L3相，如图1-3b。通过分析可知：1)电压变化。故障相L3接地，对地电压为零；中性点电 压升为相电压；非故障相对地电压升高为倍，为线电压。2)电流变化。对于接地电容电流，非故障相升高为根号3 倍，故障相增加为原来的3倍。a）正常运行b）单相接地图-3中性点不接地方式示意图（3）相应措施1）适用于310kV不直接连发电机和35、66kV单相接地电容 电流不超规定值的系统。2）各相间电压（线电压）仍对称平衡，使三相用电设备仍可 继续运行。但为了防止非接地相再有一相发生接地，造成两相短 路，所以规程规定单相接地连续运行时间不得超过2小时。3）单相接地电容电流超规定值时将产生稳态电弧，使电网出 现暂态过电压，危及设备安全。应采取中性点经消弧线圈或电阻 接地方式。4）电气设备对地绝缘应按线电压考虑，故NllOkV高压系统 不采用中性点不接地方式。2.中性点经消弧线圈接地中性点不接地的单相接地电流超过规定值时，为避免产生 断续电弧，引起过电压或造成短路，减少接地电弧电流，使电 弧容易熄灭，中性点需经消弧线圈（实际上就是电抗线圈）接 地。通过分析可知：当中性点经消弧线圈接地系统发生单相接 地时（设故障相为L3相），流过接地点的电流是接地电容电流和 流过消弧线圈的电感电流的相量和。由于电容电流超前电压，电感电流滞后电压，两电流相抵消后，使流过接地点的电流值 减少。而各相对地电压和对地电容电流的变化情况与中性点不 接地系统相同。3.中性点直接接地中性点直接接地系统发生单相接地时，通过接地中性点 形成单相短路，产生很大的短路电流，继电保护系统动作，切除故障线路，使系统的其他部分恢复正常运行。这对于 nokv及以上超高压系统及单相接地多发的ikv以下低压系统 极为有用。由于中性点直接接地系统发生单相接地时，中性点对地 电压仍为零，非接地相对地电压也不发生变化。因此这种方 式中，电力设备绝缘只需按相压考虑，而不需提高到线电压 考虑。这对UOkV以上超高压系统设备的制造极具经济及技 术价值。图1-4为其示意图。图4中性点直接接地发生单相接地示意例1-1：如图1-5所示的电力系统，试标出变压器一、二次侧和发 电机的额定电压。图1-5例1T图解:1.发电机额定电压考虑要予以补偿电网的输送压损，故提高5%为10.5kV。2.变压器一次侧（原边）1）TJT?一次侧与发电机相连：q1T2即为电站出口的升压变 压器，与发电机相同，相对电网电压升值5%,亦为10.5kV。2）乙一次侧与线路相连：*即用户（降压）变压器，与用 电设备相同，相对电网电压升降值为0,为110kV。3.变压器二次侧（副边）1）八工二次侧（两个绕组）：高压输送，必线路长，要考 虑补偿变压器内部绕组以及线路输送电压损失各5%,故相对电 网电压升值为10%,5的二次绕组、%第一/第二个二次绕组电压 依次为 121、38.5及ll.OkV。2)4二次绕组：低压输电，必线路短，不计线路压损，仅补 偿变压器内部压损，电压升值为+5%,即电压0.23/0.4kV。答案表达为百分值及电压值均可，但电压值应与标准额定电压 相符。注意标注的精度应符合工程标准。如图1-6所示。答案填入 虚线之中，两种答题方式用”隔开，可取其中之一，电压单位 为kV。35kV图1-6例IT解附图10kV1.2供电质量1.2.1 电压1.电压偏差(1)概念供配电系统改变运行方式、负荷缓慢变化使供配电系 统各点的电压随之变化的各点实际电压与系统额定电压之 差为电压偏差，记为：TJ-U6U%=-_上巫 xlOO%式中6U为电压偏差百分数；u为实际电压；Un为额定电压。（2）电压偏差的不利影响1）感应电动机的转矩与端电压的平方成正比。电压正偏差,电动机端电压升高，其激磁电流和温升也增加，绝缘受到过电 压和过热的威胁，影响其使用寿命，同时还产生有害的谐波电 流；电压负偏差，其实际转矩下降较多，转速降低，引起产品 质量和数量的降低。而负荷电流却增加，影响电动机的使用寿 命。2）同步电动机的端电压偏高或偏低时，转速虽保持不变，但对与电压平方成正比的转矩、负荷电流和温升将产生不利影 响。3）照明设备的发光效率与电压的关系极大，电压降低会引起 照明设备效率降低，造成照度不足，影响照明效果；电压过低，会导致气体放电光源不能正常启动点燃；电压偏高，光源寿命缩 短很多。4）随着计算机系统的大规模应用和自动控制系统的不断精细,电压偏差造成计算机系统的工作紊乱和数据损坏，能造成精密机 床、机器人无法保持对驱动过程的精确控制。5）电压过低会引起补偿电容器组输出无功减少，无功补偿系 统不能满足补偿要求。（3）偏差允许值1）GB123252008规定了电能质量供电电压允许偏差 见下表。供电电压允许偏差（GB12325）供电电压允许电压偏差（相对于标称系统电压卜35kV及以上，10kV及下三相220V单相电压正、负偏差绝对值之和不超过10%.，7%+7%,10%2）国家标准供配电系统设计规范GB50052规定“用电 设备端子电压允许偏差 豳）”如下。电动机：正常情况下为-5+5,少数远离变电所的电动机为一0+5 o照明：一般工作场所、道路照明-5+5,远离变电所的小面积 一般工作场所、应急及安全特低电压供电的照明-10+5。其他用电设备当无特殊规定时允许电压偏差为额定电压的 5%o(4)电压的调节。1)改变发电机端电压直接用发电机电压向用户供电的 中小系统，供电线路较短、线路电压损失不大时，可通过调节电 机励磁来改变发电机母线电压。这是一种不耗费投资，且最直接 的调压方法。2）改变变压器变比改变变压器变比可升高或降低次级 绕组的电压。改变变压器的变比，实际上就是根据调压要求，选 择适当的分接头。双绕组变压器的高压绕组和三绕组变压器的高、中压绕组都设有分接头2分接头一般设置为2X（2.5%）或2X（土5%）,如图1-7所小。变压器高压绕组 低压绕组分接头开关图-7变压器的分接头和分接头开关3）无功功率补偿大量感性负荷的存在，使系统中产生 大量相位滞后的无功功率，增加了系统的电压损失。可采用并联 电容器或同步补偿机，按调压要求进行无功功率补偿，既改变网 络中无功功率来调压。补偿无功功率不仅能减少电网中的电能损 失，提高发供电设备的利用率，且能减少电压损失，达到调压的 目的。4）平衡三相负荷一一三相相负荷分布不均，将产生零序电 压，使零点移位，某相电压降低，其他相电压升高，增大了电压 偏差。线间负荷分布不均，也会引起线间电压不平衡，增大电压 偏差。所以应尽量做到三相平衡。5）减少线路电压损失电压偏差与电压损失极相关，而 供电元件的电压损失又与阻抗大小成正比，因此，在经济技术合 理前提下，减少电压损失常用如下方法。高压深入负荷中心供电，配电变压器分散设置，减少变 压级数，降低变压器产生的电压损失。增加线路级数，降低线路阻抗，减少线路的电压损失。电缆线路的电抗值比相同截面的架空线路和普通绝缘导 线小得多，用电缆线路替代架空线路或普通绝缘导线，可有效减 少电压损失。2.电压的波动与闪变(1)电压波动变化速度等于或大于每秒0.2%的电压或电压包络线的周期 性变动称为电压波动。依据GB12326-2008电能质量电压波动 和闪变，电力系统公共供电点由冲击性负荷产生的电压波动 允许值d如下表所示。“次/3或)LV、MVHVrl43lr1032.510r1002*1.5*100r10001.251注1很少的变动频度r(每日少于1次)，电压变动限值d还可以放宽，但不在本标准中规定。2对于随机性不规则的电压波动，依95%概率大值衡量，表中标有的值为其限值。3本标准中系统标称电压4等级按以下划分：低压(LV)UNlkV中压(MV)lkVON35kV高压(HV)35kVON110kv10.8（3）电压波动与闪变的原因主要由大型用电设备负载快速变化引起的冲击性负荷、电动 机的直接起停及加减载造成负荷急剧变化，使电网的电压损耗相 应变动。如轧钢机咬钢、起重机提升起动、电弧炉熔化期发生短 路、电弧焊机引弧、电气机车起动或爬坡等都是较大的冲击性负 荷。（4）电压波动与闪变的危害对系统和用电设备的危害和影响包括以下几方面。1）引起光源的闪烁，使照明质量下降，引起人们视觉不适和 情绪烦躁。2）6压波动和闪变引起电视机、计算机显示器中显像器件工 作不正常，图像变形。3）电压不稳定使电动机转速不均匀，同步电动机还可引起其 转子振动，影响产品的质量。4）导致电子设备、自控设备、运动装置、电子设备、计算机 或测试仪器无法准确工作。（5）电压波动与闪变的抑制措施1）采用合理的接线方式，即给负荷变化剧烈的电气设备以 专线单独供电或对较大功率的冲击性负荷（或负荷群）由专门的变 压器供电，以及双回线路并联供电，以限制其对其他负荷的影响。增大供电容量是最简便、有效的方法。2）冲击负荷与其他负荷共用配电线路时，应降低配电线路 阻抗，使系统的电压损失减少，从而减少负荷变动时引起的电压 波动。3）电压损失的百分比与电网额定电压的平方成反比，故提 高供电电压无疑会抑制电网电压波动的程度。4）同样的冲击功率，短路容量越大，电压的波动就越小。5）静止无功补偿SVC由特殊电抗器和电容器组成，两者之一 或两者都可控，它是一种并联的无功功率发生器和吸收器。“静 止”就是指它的主要元件不能旋转。这种装置在调节的快速性、功能的多样性、工作的可靠性、投资和运行费用的经济性等方面 均具有显著的优点。1.2.2三相对称性1.对称性的概念三相供电系统中三相的电压、电流幅值彼此相等及相位差保 持为120。的程度为三相供电的对称性。反过来说，它们幅值彼 此不相等及相位差偏离120。的程度则为不对称性，定义为不平 衡度。电流和电压的不平衡是影响电能质量的一个重要指标。供 电系统的三相不平衡主要是由三相负荷不对称引起。电流和电压 的不平衡现象有短时的（一相不对称短路、断线等），也有持续 的（一相非对称运行方式，以及非对称负荷等）。2.不对称的影响三相电压不对称时，电压负序分量的存在会对电力设备的运 行产生如下影响。1）变压器变压器容量必须大于其负荷最大一相的容量的3 倍，这样一来，可能使其他两相容量得不到充分的利用，导致三 相电力变压器的利用率降低。2）电动机 负序电流流入同步或异步电动机，使电动机产 生附加损耗而过热，产生附加转矩而降低使用效率，使其有效转 距减小的同时，还会使电动机寿命降低。3）变流装置 对于多相整流装置，不对称电压使各整流元 件的导通时间和大小发生差异，严重影响多相脉冲的对称性，降 低了整流装置的允许功率，从而导致部分元器件效能得不到充分 利用。此外不对称电压对多相整流装置会产生偶次非特征谐波。4）补偿电容 不对称电压引起对称连接的电容器的三相无 功功率输出不平衡，改变总无功功率的输出。3.对称性的度量供电系统对称性多从逆向-三相不平衡的程度来度量，即川 不平衡度来表征。不平衡度的定义如下。%=幼/1；2乂100%5%=11/12100%式中：无7、场分别为三相电压和电流的不平衡度；U、I 分别为电压和电流的正序分量方均根值；G、基分别为电压和电 流的负序分量方均根值。供电系统三相不平衡度可用测量仪器测定。在三相电源及 负荷对称的系统中，由于在某一相上增设了单相负荷而引起的 三相电压不平衡度也可按下式进行估算。%=Sl /SJ3)X1OO%式中：Sl为单相负荷的容量;Sk为计算点系统三相短 路容量。4.不对称的限值国际电工委员会(IEC)规定：3%、5%,国家标准 GB/T15543电能质量三相电压允许不平衡度中规定：电力 系统公共连接点的正常不平衡度允许值为2%,短时不得超过 4%；接于公共连接点的每个用户，引起该点电压不平衡度允许 值一般为L3%。5.三相不平衡的改善措施产生三相电压不对称的原因主要是单相负荷在三相系统中 容量和位置的不合理分布，应采取的措施如下。设计、建设供电系统时，注意使分布在三相上的单相负 荷尽量均衡。还应考虑到设备功率因数的不同，使有功和无功 功率在三相系统亦尽量均衡。低压系统三相之间的容量之差不 宜超过15%。将不对称负荷尽量连接在短路容量较大的系统，甚至对 不平衡负荷采用单相变压器单独供电。采用平衡电抗器和电容器组成的电流平衡装置使三相负 荷能达到平衡。对于大容量且较恒定的单相负荷，可以采用特殊接线的 高压大容量平衡变压器。#1.2.3频率1.频率质量的概念频率变化会引起异步电动机转速变化，从而导致传动机 械的产品质量受影响；使与系统频率有关的测控设备受其影 响降低其性能，甚至不能正常工作；还会引起电动机的转速 和功率降低，导致传动机械效率降低；引起异步电动机和变 压器励磁电流增加，所消耗的无功功率增加，恶化电力系统 的电压水平；频率的变化还可能引起系统中滤波器失谐和电 容器组发出的无功功率变化。频率的质量以频率偏差来衡量,频率偏差是电力系统实际基波频率偏离标称频率的程度，即:Af=f-&式中Af为频率偏差；f为实际基波频率；格为标称频率。2.频率偏差的允许值我国采用的额定频率为50Hz,在正常情况下，频率的允许 偏差是根据电网的装机容量而定的。事故情况下，频率允许偏 差更大。频率的允许偏差如下表。电力系统频率的允许偏差运行情况允许频率偏差正常运行3000MW 及以上 0.23000MW 及以下 0.5非正常行1.0频率偏差通常由电力系统调节，供配电系统一般不采用调 整措施。#1.2.4电磁兼容性国际标准定义为：“设备或系统在其电磁环境中能正常工 作，且不对该环境中的任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能 力”。对于供配电系统而言主要是后者：不产生有害的电磁干 扰主要是谐波污染，所以提高电磁兼容性，即是减小谐波 的污染程度。1.谐波的概念在理想情况下，我国电力系统中使用的工频电压的波形应 为50Hz的正弦波。但电力系统中大量的非线性负荷使电压波 形发生畸变，畸变后的非工频正弦波形按傅里叶级数分解为 50Hz及其他更高的各种频率的正弦波交流分量之和。50Hz的 正弦波为基波，其他频率均为基波频率的整数倍，称为高次谐 波。电能的波形质量是以正弦电压的波形畸变程度来衡量，而 波形的畸变则是用谐波的多少来表达。（1）产生的原因电力谐波是由具有非线性伏安特性的负载设备引起的，电 气设备中的谐波源主要有3类。1）半导体非线性元件：多相整流装置；变频调速装置；开 关整流电源；其他交直流换流设备、变流器、直流拖动设备的 整流器，以及现代工业设施为节能和控制用的电力电子设备等。2）电弧和铁磁非线性设备：电弧炉；电力变压器；非线性 照明；家用电器及办公自动化设备。3）并联电容器：在供配电系统中无功补偿广泛应用到并联 电容器。系统中的电容器一方面由于其谐波阻抗小，系统高次 谐波电压会在其中产生明显的高次谐波电流，使电容器过热，严重影响其使用寿命；另一方面，电容器的投入使用也可能引 起系统谐波严重放大。(2)危害1)使电网的电能质量下降：无功功率加大，功率因数降低;使公用电网的元件产生了附加谐波损耗，降低发、输及用电设 备的效率，大量的三次谐波流过中性线时会使线路过热甚至发 生火灾；降低继电保护、控制以及检测装置的工作精度和可靠 性；使通信线路出现噪声，干扰通信线路的正常工作；导致公 川电网发生局部并联谐振，从而使各种危害大增，甚至引起严 重事故。2）对各种电气设备产生危害。谐波流入变压器，耦合到一次侧绕组形成环流，增加 额外损耗，使变压器过热，加速绝缘老化，寿命缩短，甚至烧 坏。导致电动机其铁耗、铜耗增加，引起温度升高，降低有 功功率，产生机械振动和噪声。谐波缩短照明设施的寿命，特别是白炽灯。电压的畸变 会使荧光灯不易启动，加速老化。谐波可能影响计算机程序正常运行，丢失数据，降低其 稳定性和可靠性，甚至损害计算机磁性元器件等硬件，还可能 使计算机使用的UPS工作失常。电压表、电流表等受谐波影响会造成测量误差，谐波 较大时会引起电磁型和感应型仪表（例如电能表）计量混乱。谐波干扰会引起断路器、熔断器、继电器、剩余电流保护电路、自动控制装置误动作，降低断路器、自动开关、接触器等开关 设备的断流能力。高次谐波会使改善功率因数的电容过热，易引起并联电 容与电网发生谐振。无功补偿电容与系统中电感局部构成的问 路还可能会对高次谐波起放大作用，加剧谐波危害。有高次谐波时，过零时电压的变化率很高，产生的 dv/dt可能会造成电子设备损坏或误动作，影响控制器正确开 关。此外工作于低电压水平的很多电子设备易受下限电压的危 害。3）对通信造成的干扰。谐波电压的静电干扰和谐波电流的电磁干扰，通过电容 耦合、电磁感应引起通信系统的噪声，使得信号质量变差，损害 通信的清晰度。谐波和基波的综合作用可能导致信息丢失，使通信系统 无法正常工作，极端情况会威胁通信设备和人员的安全。4）对西日由系幺有的影响 三相配电系豪中，。谐波电流（尤其是3次谐波）形成的零 序电流在中性线或保护中线上相互叠加，导致中线或保护中线上 的电流值过大，甚至超过相线电流。谐波次数越高，集肤效应使谐波电流越趋向表面，导致 导线内截面流通的电流越少。而外表面的电流密度越大，使导线 温度越升高。（3）限值国家技术监督局1993年发布的国家标准GB/T14549电能 质量公用电网谐波中，10kV电压总谐波畸变率为4%,O.38kV 为5%。2003年发布GB17625.1电磁兼容、限值、谐波电流发 射限值（设备每相输入限流S16A）和GB/Z17625.6电磁兼 容、限值、对额定电流大于16A的设备的低压供电系统中产生的 谐波电流的限制，对其限值范围均有详细规定。必须把配电网中的谐波含量控制在国家标准限定的范围之 内，而各种电气设备也应能满足电磁兼容的标准要求。下表分 别列出了谐波电压及电流的限值。公共电网谐波电压（相电压）限值（据GB/T14549）电网标称电压/kV电压总谐波畸变率/%各次谐波电压含有率/%奇次偶次0.385.04.02.06、104.03.21.635、663.02.41.21102.01.60.8注入公共连接点的谐波电流允许值(据GB/T14549)叙定da O：1短路1 谐波次效及常茂电就允许值(A)I(kV)容量(MVA)I2 3 4，5!6 7 8 J 10 】J 12 13 14 1$i 16】71 18】91 20 j 21 22 23 U J 254 口-0.3S1078162 3“62126 卜4 19121 16128 13 241】12 9.18：8.16 7 8&9卜.1】4|6】2JJL22L43 34 241 34 乂 j1】1】|&】6 卜 1 13 6.卜.8 5.j 10 J.7 9.0 4 3 4,巾.9*4卜 6 6.8司：26 同3 j 20 8.5115 4 1%卜弘 J7%,1 4.2卜 jz*5.4.6 2.平速刀以.4；35J15 1217.7 12 5.1 8.8卜8 川3：1 5 6卜6 4.7 Z 2 2彳1,9 3,6 1 7 3.2 J.S 1.8】4F7 13 丁566500 1】6!3 1 1 F 54 9 3 4.1 4 3 13卜927 5.02.3 2.6b0 3.8Hl 1.6 1.9 1H.，36no750 1129.6|6.0|9.S 4.o1$.8|3.0|l2 2.44.3 2.0 3.7l.7p.9jl.$2.J1.3 2.5 1.2U.4 of 1.92.提高电磁兼容性的措施（1）王动措施1）加强系统承受谐波的能力。增大系统容量，可以增强系统承受谐波的能力，并降低 系统的谐波电压水平。将谐波源负荷改由容量较大的母线供电，或改由高一等 级电压的电网供电。2）中小功年非线性负载在电源和负载间级联有源功率因数 校正器APFC。APFC一般采用有源两级多开关或两级单开关结构,处理负载消耗的所有功率，以校正电源输出电流波形和相位。三相APFC的研究将是这一领域今后发展的重点。3）改造大功率非线性负载。因其技术含量高，难度大，普 遍存在成本高、效率低的缺点，运用尚不普遍。其改造方法有 如下3种。改用脉宽调制技术，如PWM整流。多重化技术，如多脉整流。两者的结合。4）变压器选型。10（6）/0.4-0.23kV变压器应选用Dynll联绕组 因其3n 次谐波（n为正整数）在三角形接线的一次的绕组内形成环 流，不致注入公共电网，较之一次绕组接成星形的YynO联绕组 更能有效地抑制高次谐波。三相整流变压器采用Yd或Dy接线 因为采用此两种接线 的三相整流变压器都有一组绕组，能使注入电网的谐波电流 中消除3及3的倍数次谐波。5）增加换流器的相数相数增加，谐波电流将减小。6）气体放电光源将电子式和电感式镇流器混用，可将两者 主要谐波相位错开，互相抵消。（2）被动措施通过设置各种滤波设备或者其他设备来吸收、补偿已产生 的谐波。1）无源电力滤波器PPF。由电力电容、电抗和电阻等无源元件通过适当组合而成的 PPF,除起滤波作用外，还兼顾无功补偿。它结构简单、成本低、技术成熟、运行费用低，是目前使用最普遍，技术和经济上都 较合理的抑制谐波的方式。高压PPF装在建筑物10kV配电系统的 电源公共连接点，各电源母线均安一套，各用户共用；低压PPF 装在配电变压器低压母线及长干线末端用户配电箱谐波源附近。2）有源电力滤波器APF。它取得补偿信号参考值后，通过反馈环节控制变流器的开关 器件，使变流器产生与参考信号相等的谐波信号，自动跟踪补 偿谐波的变化。故能高度可控和快速响应地抑制幅值和频率都 变化的各次谐波，又可对变化的无功进行补偿，其补偿特性不 受系统阻抗的影响，具有自适应能力。有源电力谐波器既可与谐波源设备配套使用，用于消除特 定设备的谐波污染，也可单独用于配电网消除某些分散性谐波（如家用电器等）造成的电网谐波。它是20世纪80年代迅速发 展的治理谐波污染的新装置。（3）建筑物电磁污染治理1）民用建筑物与高压、超高压输电线和雷达站之间应保持 足够的安全距离。2）除医院医技楼、专业实验室等，建筑物内不西设置大型 有电磁辐射的装置、核辐射装置和电磁辐射较为严重的高频电 子设备。对必须安装这些设备的医技楼、专业实验室等必须采 取屏蔽措施。3）对大功率射频干扰源的设备及安装设备的建筑物应采取 板屏蔽、网屏蔽、室屏蔽等屏蔽措施。（4）供电线路的谐波治理1）民用建筑的低压配电，尤其是用电负荷主要为单相用 电设备供电的配电干线，中性线（N）的截面不应小于相线截面 积。大量集中使用计算机、电视等电子设备供电的场合，TN系 统配电回路的N线及PEN线的截面积不应小于相线截面积的2倍,以增加其载流量，避免导线过载发热而损坏。2）电子设备和元件较多的配电线路，应选带中性线过流保 护的开关电器，且应适当加大断路器的断流容量，防止短路故 障因谐波干扰导至断流容量不足而损坏开关和设备。3）为防止电力电容器对谐波的放大，以致引起谐振过电压 或过电流，对电容器的设置应注意如下几点。适当调整电容器的安装位置，以改变网络参数。根据可能产生谐振的谐波次数，确定电容器的容量，或 调整电容器投切分组容量，以避开谐振点。电容器回路中串适当的空心电抗器，限制电容器支路的 谐波电流。装设电抗器的电抗率（感抗与容抗之百分比），取 决于系统的谐波：3次谐波突出，电抗率为12%13%；5次谐波 突出，电抗率为4.5%6%。相当于电容器容量4%6%的串联电抗器，限制35次谐波 电流；为X光机、CT机，核磁共振机等设备供电的变压器及馈 线，应尽可能降低电源阻抗。1.2.5供电可靠性1.可靠性的慨念供电可靠性是以对用户停电的时间及次数来衡量的，常用 供电可靠率&表示。&即实际供电时间与统计期其全部时间 的比值的百分数表示。KrerTXlOO%Tw=Tt-Ts Z=.式中,丁卬为统计期实际供电时间之和（h）；I；为统计期 全部时间（h）；Ts为统计期内停电时间之和（h）；1为统计 期内每次停电时间（h）。停电时间应包括事故停电、计划检 修停电及临时性停电时间。2.按可靠性的负荷分类国家规范依据中断供电在政治、经济上造成损失或影响的 程度，将电力负荷按其对供电可靠性的要求分为3级。(1)一级负荷中断供电将造成人身伤亡，将在政治上、经济上造成重大 损失(如重大设备损坏，重大产品报废，用重要原料生产的产 品大量报废，国民经济重点企业的连续性生产过程被打乱而需 要长时间恢复等)，将影响有重大政治、经济影响的用电单位 的正常工作的负荷为一级负荷。（2）二级负荷中断供电将在政治上、经济上造成较大损失（如主要设备 损坏，大量产品报废，连续生产过程被打乱需较长时间能恢 复，重点企业大量减产等），将影响重要用电单位正常工作，将造成较多人员集中的重要场所秩序混乱（如大型剧院、大型 商场等）的负荷为二级负荷。(3)三级负荷一级和二级外的其它负荷。对一些非连续性生产的中小型 企业，停电仅影响产量或造成少量产品报废的用电设备，以及 一般民用建筑的用电负荷均属三级负荷。三级负荷对供电电源没有特殊要求，一般由单回电力线路 供电即可。1.3电源#1.3.1明备用与暗备用明备用和暗备用是针对双电源供电系统供电电源分工 的方式而言，多与此两电源自动切换装置(APD)联系密切，如图1-8所小。(1)明备用方式两电源供同一系统用电，一电源为工作电源，另一电 源为备用电源。各自工作/备用供电分工明确的供电方式 为明备用。如图l-8a所示，Si为工作电源，S2为备用电源。正常时 工作电源Si向母线供电，当Si因故障失压时，APD自动使 QF分闸、QF合闸，系统改由备用电源S2代替Si供电，从而 保证供电的连续性。（2）暗备用方式两电源同时各为同一系统的不同部分供电，为各自部分的 工作电源。而两电源又彼此为对方后备，为各自另一部分潜在 的备用电源。这种工作/备用潜在的供电方式为暗备用。如图l-8b,Si为母线WB1的工作电源，S2为母线WB2的工 作电源。且Si为WB2潜在备用，S2为WB1潜在备用。正常时QF 分闸，S1向WB1、S2向WB2供电。如Si因故障失压时，APD自 动使QF分闸、QF合闸。电源S2向WB2供电的同时，还代替S1向 WB1供电（因供电能力，可能WB1/2上要减少部分负荷），从 而保证整系统供电的连续性。反之，S2失电压，亦然。Si s2 Sia)b)a）明备用方式 b）暗备用方式图1-8 APD与电源备用方式示意图1.3.2集中式与分布式L集中式电源将不同地域、不同电压等级、不同发电方式发出的电能集 中于统一的系统供电，则形成了集中式电源。我国的国家电网 便是其典型代表。2.分布式电源分散于各地，未并入集中式电网的个别、独立式发电站，相对于集中式电源便是分布式电源。大、中企业热电联产未并 网的自备式余热发电站，分散于各风区、地热点的风力、地热 发电站均属此。1.3.3应急电源与备用电源为正常电源后备的电源即后备电源，包括应急电源与备用 电源。L后备电源的功能分类(1)备用电源当正常电源断电时，基于非安全原因维持电气装置或其某 些部分用电所需的电源。(2)应急电源为了人体和家畜的健康和安全，为避免对环境或其他设备 造成损失，对应急供电系统供电的电源，又称为安全设施电源。为绝对保证应急供电系统的供电，防止应急电源超荷断电，规 范不允许应急供电系统外其他负荷由应急电源供电。2.后备电源的技术分类(1)取自电网1)另一路独立电源来自另一个上级变电所，由于与原供电 源非直接共用供电级，故独立性好。2)另一路电源取自同一个上级变电所，由于与原电源直接 共用供电级，若直接供电的上一级变电所断电，此电源也无备 川能力，独立性更差。(2)逆变电源市电整流，7蓄电池充电，其直流逆变为交流供电。又有 以下有两种。1)UPSO 一直接入市电，不间断对蓄电池浮充，可无间断“交-直-交”逆变供电，缺点是功率较小。2)EPSo市电对电池充电后设备不再接入市电，后备供电 时通过切换，瞬间应急“直-交”逆变供电。节能效率更高，功 率可更大。（3）燃油发电机广泛采用柴油发电机，具有下述特点。1）效率高、功率范围大、体积小、重量轻、搬运方便，且 操作简单、运行可靠、便于维修。2）起动迅速，使用配有整流充电设备的电压为24V的蓄电 池组作起动电源（蓄电池容量应保证柴油发电机连续起动6次），电网停电时柴油发电机组均能在10s左右自动起动供电。自动起 动型和全自动化型能自动起动，甚至可自动退出运行。3）噪声较大、过载能力较小是其缺点。3.柴油发电机(1)型号含义尸额定功率(KW)输出电流一r G:交流工频P直流中频讦TH：湿热型Z:自起动4K 自 feSb2K:保护1：全自动种类Lz直流(2)使用中的注意事项1)柴油发电机组与电网应互锁防并联，当电网恢复供电时，柴油发电机组应自动退出工作并延时停机。2)柴油发电机房需注意废气排放、新风补充、贮油防火、防振降噪及蓄电池维护。(3)柴油发电机的选用)台数。机储量与台数按西急负荷大小和投入顺序以及单台电动机 的最大起动容量等因素综合考虑确定。一般情况台数不宜超过两 台。但当应急负荷较大时，可多机并列运行，机组可为24台。当并列条件受限时，可分区供电。当用电负荷谐波较大时，应考 虑其对发电机的影响。2)机组容量，方案或初步设计阶段。取配电变压器容量的10%20%,建筑物规模大时取下限,规模小时取上限。建筑面积在lOOOOn?以上的大型建筑按1520W/m2,建筑 面积在1 OOOOnP及以下的中小型建筑按10-15 W/m2o3）施工图阶段。按最大的单台电动机或成套机组电动机起动的需要，估 算发电机容量与被起动电动机功率的最小倍数。详见下表。发电机容量与被起动电动机功率的最小倍数（人为电动机运行时的电压）电动机的起动方式全压起动Y-起动自耦变压器起动0.65(0.8C；允 许 压 降20%5.51.92.43.615%72.33.04.510%7.82.63.35.0 取下列稳定负荷中容量最大者：应急负荷(应急照明、消防电梯、消防水泵及风机)的总 功率。一般建筑的一级负荷。重要建筑的一级和部分二级负荷(电梯、生活水泵)。例1-2：某大厅主变压器装机容量为2000kVA,需直接起动 的异步电动机为5