优化供电系统的基本要求和电能质量

1.供电系统的基本要求

供电质量是指用电方与供电方之间相互作用和影响中供电方的责任，包括供电服务质量和电压质量。供电质量对工业和公用事业用户的安全生产、经济效益和人民生活有着很大的影响。供电质量恶化会引起用电设备的效率和功率因数降低、损耗增加、寿命缩短、产品品质下降、电子和自动化设备失灵等。

供电服务质量的基本要求为供电可靠，供电质量合格，安全、经济、合理，电力网运行调度的灵活性。

2.电能质量

为了保证用户用电设备正常工作，除了要保证供电不间断外，还要使供电电压幅值与波形符合要求。电能质量指供应到用户端电能的品质，通常指供电电压幅值及其波形的质量。配电网用电设备一般都是按照额定频率（我国规定是50Hz）和额定电压的标准正弦波设计的，并且要求三相电压和电流对称，即各相电压、电流幅值相等，相位相差120°。如果供电电压幅值、波形以及三相对称性出现偏差，将影响用电设备的运行性能和效率，缩短用电设备的寿命，同时也会影响由这些设备生产产品的质量和数量，严重情况下可能造成停工停产、危害人身安全、影响社会秩序等严重后果。

电能质量是由一系列指标来度量的。按照我国颁布的电能质量标准，电能质量指标包含电压偏差、频率、电压波动与闪变、谐波、三相不平衡等几个方面。在电力走向市场化的今天，研究电能质量问题，要把用户“感受”到的电能质量不合格，或者说电能质量扰动是否会给用户带来不良影响，作为考虑电能质量问题的重要方面。例如，电压骤降或供电瞬时中断极易使一些高科技用电设备出现异常，引起严重后果，应该重视并予以解决。

（1）电压偏差

电压偏差指某一时段内，电压幅值（指电压有效值）缓慢变化而偏离额定值的程度。电压偏差超过一定的范围，用电设备会由于过电压或过电流而损坏。电网电压过低或无功功率远距离传输，会使电网线损（有功功率损耗）增加，导致电网运行的经济性降低。我国规定，供电电压与额定电压的允许偏差：35kV及以上的供电电压，正负偏差的绝对值之和小于10%的额定电压；10kV及以下的用户端三相供电电压，为额定电压的±7%；220V单相用户端供电电压，为额定电压的+7%、-10%。

（2）额定电压

额定电压是指电气设备长期稳定正常工作的电压。变压器、发电机、电动机等电气设备均有规定的额定电压，电器设备在额定电压下运行时经济效果最佳。同时因电气设备在电力系统中所处的位置不同，其额定电压也有不同的规定。

用电设备的额定电压规定与同级电网的额定电压相同。发电机的额定电压规定高于同级电网额定电压的5%，以补偿线路上的电压损失。变压器的额定电压分为一次绕组额定电压和二次绕组额定电压。

1）变压器一次绕组额定电压分两种情况。

当变压器直接与发电机相连时，其额定电压与发电机额定电压相同，即高于同级电网额定电压的5%；当变压器连接在线路上时，成为电网上的一个负荷，其一次绕组额定电压与电网额定电压相同。

变压器的二次绕组额定电压也分两种情况：当变压器二次侧供电线路较长时，其额定电压应高于同级电网额定电压的10%，其中5%用来补偿变压器二次绕组的内阻抗电压降，另外5%用来补偿线路上的电压损失；当变压器二次侧供电线路不太长时，其额定电压只需高于电网额定电压的5%即可，用于补偿变压器内部的电压损耗。(www.xing528.com)

2）电压分类及高低电压的划分。

按国标规定，额定电压分为三类：第一类额定电压为100V及以下，如12V、24V、36V等，主要用于安全照明、潮湿工地建筑内部的局部照明及小容量负荷；第二类额定电压为100V以上、1000V以下，如127V、220V、380V、600V等，主要用做低压动力电源和照明电源；第三类额定电压为1kV以上，有6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV等，主要用于高压用电设备、发电及输电设备。

在电力系统中，通常把1kV以下的电压称为低压，1kV上的电压称为高压，220kV上的电压称为超高压、1000kV以上的电压称为特高压。

（3）频率偏差

频率偏差指电力系统实际频率与额定频率的差值或其差值与额定值的百分比。如果频率过高或过低，则动力设备的转速将随频率的高低而改变，因而会影响对速度敏感的工业品的质量；同时系统内一些与频率有关的损耗也将升高，影响运行的经济性。我国规定频率允许偏差为：±0.2Hz，系统容量较小时，允许偏差为±0.5Hz。我国大区域电力系统实际运行频率偏差都在±0.1Hz之内。

（4）电压波动与闪变

电压波动指某一段时间内电压急剧变化而偏离额定值的现象。通常电压变化速率大于1%/s时，即为电压急剧变化。电压波动与电压偏差概念不一样，电压偏差主要指电压有效值的缓慢变化，而电压波动反映的是电压有效值的快速变化。电压波动通常都是由配电网中冲击性大负荷引起的。国家标准规定电压波动允许值ΔU%：10kV以下系统为2.5%，35～110kV为2%。如果电压有效值波动呈周期性，将会引起白炽灯、电视机闪烁，造成人眼视觉主观感觉不舒适的现象，称为闪变。荧光灯和电视机等设备对电压波动的敏感程度远低于白炽灯，因此一般选白炽灯的工况作为判断电压波动值是否被接受的依据。

（5）波形畸变

近年来，随着硅整流、晶闸管变流设备、微机和网络以及各种非线性负荷使用的增加，致使大量谐波电流注入电网，造成电压正弦波波形畸变，使电能质量大大下降，给供电设备及用电设备带来了严重危害，不仅使损耗增加，还会使某些用电设备不能正常运行，甚至可能引起系统谐振，从而在线路上产生过电压，击穿线路设备绝缘；还可能造成系统的继电保护和自动装置发生误动作；对附近的通信设备和线路产生干扰。因此国家标准规定了电压的畸变率。例如，380V电网电压总谐波畸变率限值为5.0%，110kV电网电压总谐波畸变率限值2.0%。

（6）可靠性

供电的可靠性是指确保用户能够随时得到供电，它是衡量供电质量的一个重要指标，涉及系统中供电电源的保证率、输配电设备的完好率以及各个环节设备的事故率等。供电的可靠性可用供电企业对电力用户全年实际供电小时数与全年总小时数（8760h）的百分比值来衡量，也可用全年的停电次数和停电持续时间来衡量。我国在《中国县（市）电力企业现代化标准》中要求城网供电可靠率应达到99.8%以上，农网应达到98%以上。

造成用户供电中断的原因主要包括预安排停电、设备故障停电以及系统停电三个方面。其中，预安排停电占绝大多数。供配电系统应不断提高供电可靠性，减少设备检修和电力系统事故对用户的停电次数及每次停电持续时间。供电设备计划检修应做到统一安排。供电设备计划检修时，对35kV及35kV以上电压供电的用户，每年停电不应超过1次；对10kV供电的用户，每年停电不应超过3次。