智能电网基础（六）电能质量

       一、电能质量概述

　　电能质量（PowerQuality)：导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差，其内容包括电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变与谐波、电压暂降与短时间中断等。

　　二、电压偏差

　　国标：供电电压偏差（GB12325—1990）（GB/T12325-2008)

　　电压偏差：供电系统在正常运行方式下，某一节点的实际电压与系统标称电压之差对系统标称电压的百分数，称为该节点的电压偏差。

　　国标要求：

　　1、35kV及以上正负偏差之和10％

　　2、20kV及以下≤±7％

　　3、220V单相＋7％～－10％

　　4、对供电短路容量较小，供电距离较长以及对供电电压有有特殊要求的用户，由供用电双方共同确定。

　　控制措施：危害不必多言，对设备，功角稳定等都有较大危害。

　　1）配置足够的无功功率电源

　　原则：分区、分层、分变电所进行补偿，实现无功功率的就地平衡，并留有足够的备用容量。

　　2）系统调压

　　在系统中选择一些关键性的母线作为电压监测点，若能降电压监测点的电压偏差控制在允许范围内，系统中其它点的电压及负荷电压就能基本满足要求。这些电压监测点称为电压中枢点。电压中枢点一般选择系统内装机容量较大的发电厂高压母线，容量较大的变电站低压母线，有大量地方负荷的发电机母线。

　　发电机调压：首先被考虑，缺点：此方法只能满足电厂地区负荷的调压要求，对于通过多级电压输电的负荷无法满足要求。

　　变压器调压：这种调压方式的前提是系统的无功功率充足，这种方式只是改变了电力系统无功功率分布。在无功功率充足的系统中，应大力推广采用有载调压变压器。

　　至于无功电压的分级自动控制，则是另外一个层面的事了。

　　工程案例：

　　平时的电能质量分析报告，无功配置计算是比较关键的点（另一个是谐波计算）。

　　最终得出的无功补偿配置方案应该来自于两个方面，一个是理论计算，就是根据类似线路长度，箱变台数的电气参数，算出需要配置多少无功，另一个就是仿真计算，计算在大小方式下，相关元件母线电压的情况，如下图。

       三、电压波动与闪变

　　国标：电压波动和闪变（GB12326—2000）(GB/T12326-2008)

　　电压波动：波动幅值不超过10%的周期性电压变动。通常，这个变化值远小于大部分电气设备敏感限制，因此只在少数情况下才会发生运行上的问题。引起电压波动的主要原因是功率冲击性波动负荷。（下图为电弧炉引起电压波动）

　　国标中以典型的电弧炉负荷为对象设定了电压波动的极限值。

　　电压闪变：闪变是电压波动引起的有害结果，是指人对照度波动的主观视感，它不属于电磁现象。严格讲用电压闪变这一术语从概念上是混淆的。这里也有一些测量指标，但是一般不易量化，考虑的不多。

　　控制措施：

　　（1）提高供电电源的电压等级，以提高与电网公共连接点的短路容量，使其对电网的影响限制在允许的范围内；

　　（2）采用SVC(SVG)装置，使其多项指标限定在允许的范围内。

　　无功功率变动量是造成电弧炉电压波动和闪变的主要因素，所以维持系统无功功率就是改善和抑制电压波动和闪变的根本方法。

　　常规并联电容器组由于阻抗固定，不仅不能动态跟踪负荷无功功率变化而调整无功补偿，而且会使谐波严重放大，因此不能用于电压波动和闪变较大的场合。静止无功补偿器（SVC）根据无功功率的需求自动补偿，所谓静止无功补偿的静止是指它没有机械运动部件，但它的补偿是动态的，即根据无功的需求或电压的变化自动跟踪补偿。