1、 中华人民共和国国家标准供配电系统设计规范条 文 说 明PDF 文件使用 pdfFactory 试用版本创建 前言根据国家计委计综号文的通知要求由机械工业部负责主编具体由机械工业部第二设计研究院会同有关单位共同编制的供配电系统设计规范经建设部年月日以建标号文批准发布为便于广大设计施工科研学校等有关单位人员在使用本规范时能正确理解和执行条文规定供配电系统设计规范编制组根据国家计委关于编制标准规范条文说明的统一要求按供配电系统设计规范的章节条的顺序编制了供配电系统设计规范条文说明供国内各有关部门和单位参考在使用中如发现本条文说明有欠妥之处请将意见函寄机械工业部第二设计研究院供配电系统设计规范管理组
2、地址杭州市石桥路号邮政编码PDF 文件使用 pdfFactory 试用版本创建 目录第一章总则第二章负荷分级及供电要求第三章电源及供电系统第四章电压选择和电能质量第五章无功补偿第六章低压配电PDF 文件使用 pdfFactory 试用版本创建 第一章总则第条由于当前一些工业用电负荷增大有些企业内部设有等级的变电所甚至有些为等级的本规范为适应一般常用情况特规定适用于及以下电压等级的供配电系统第条一个地区的供配电系统如果没有一个全面的规划往往造成资金浪费能耗增加等不合理现象因此在供配电系统设计中应由供电部门与用电单位全面规划从国家整体利益出发判别供配电系统合理性第条根据原机械电子工业部及国家计委等
3、部门的联合通知要鼓励推广节能机电产品和淘汰能耗高落后的机电产品自年以来已陆续推广和公布了十五批之多并在通知中反复重申基本建设技术改造项目和更新设备都应优先采用节能产品设计部门在进行工程设计时仍采用国家已公布的淘汰产品的一律视为劣质设计PDF 文件使用 pdfFactory 试用版本创建 第二章负荷分级及供电要求第条电力负荷分级的意义在于正确地反映它对供电可靠性要求的界限以便恰当地选择符合我国实际水平的供电方式满足我国四个现代化建设的需要提高投资的效益区分电力负荷对供电可靠性要求在于因停电在政治或经济上造成损失或影响的程度损失越大对供电可靠性的要求越高损失越小对供电可靠性的要求就越低条文中重点企
4、业是指中央各部委指定的大型骨干企业有些部门有重点企业名单条文中重要原料是指比较稀缺的工农业原料条文中长时间才能恢复或较长时间才能恢复是指停电时间即使很短但影响工作或生产的时间则较实际停电时间长很多由于各部门各行业的一级负荷二级负荷很多本规范只能对负荷分级作原则性规定具体划分须由中央各部委分别在部委标准中规定目前有些部已有规定停电一般分为计划检修停电和事故停电两种由于计划检修停电事先通知用电部门故可采取措施避免损失或将损失减少至最低限度条文中是按事故停电的损失来划分负荷等级的一级负荷中特别重要的负荷在工业生产中如正常电源中断时处理安全停产所必须的应急照明通讯系统保证安全停产的自动控制装置等民用建
5、筑中如大型金融中心的关键电子计算机系统和防盗报警系统大型国际比赛场馆的记分系统以及监控系统等第条一级负荷的供电要求PDF 文件使用 pdfFactory 试用版本创建 一本款对一级负荷应由两个电源供电作了较明确的规定即两个电源不能同时损坏因为只有满足这个基本条件才可能维持其中一个电源继续供电这是必须满足的要求二一级负荷中特别重要负荷的供电要求近年来供电系统的运行实践经验证明从电力网引接两回路电源进线加备用自投的供电方式不能满足一级负荷中特别重要负荷对供电可靠性及连续性的要求有的发生全部停电事故是由内部故障引起有的是由电力网故障引起因地区大电力网在主网电压上部是并网的所以用电部门无论从电网取几回
6、电源进线也无法得到严格意义上的两个独立电源因此电力网的各种故障可能引起全部电源进线同时失去电源造成停电事故当有自备发电站时虽可利用低周解列措施提高供电的可靠性但运行经验证明仍不能完全避免全部停电的事故发生由于内部故障或继电保护的误动作交织在一起造成自备电站电源和电网均不能向负荷供电低周解列装置无法完全解决这个问题因此正常与电网并列运行的自备电站一般不宜作为应急电源使用对一级负荷中特别重要的负荷要由与电网不并列的独立的应急电源供电工程设计中对于其它专业提出的特别重要负荷应仔细研究凡能采取非电气保安措施者应尽可能减少特别重要负荷的负荷量需要双重保安措施者除外禁止应急电源与工作电源并列运行目的在于防
7、止电源故障时可能拖垮应急电源旋转型不中断电源采用平时原动机不工作发电机挂在工作电源上作电动机运转的运行方式时不能认为是并网为了防止误并网原动机的启动指令必须由工作电源主开关的辅助接点发出具有频率跟踪环节的静止型不间断电源可与工作电源并列运行实践证明是可靠的第条多年来实际运行经验表明电气故障是无法限制在某个范围内部的电力部门从未保证过供电不中断即使供PDF 文件使用 pdfFactory 试用版本创建 电中断也不罚款因此应急电源应是与电网在电气上独立的各式电源例如蓄电池柴油发电机等供电网络中有效地独立于正常电源的专用的馈电线路即是指保证两个供电线路不大可能同时中断供电的线路第条应急电源类型的选择
8、应根据一级负荷中特别重要负荷的容量允许中断供电的时间以及要求的电源为交流或直流等条件来进行 由于蓄电池装置供电稳定可靠无切换时间投资较少故凡允许停电时间为毫秒级且容量不大的特别重要负荷可采用直流电源者应由蓄电池装置作为应急电源若特别重要负荷要求交流电源供电允许停电时间为毫秒级且容量 不 大 的可 采 用 静 止 型 不 间 断 供 电 装 置若 特 别 重要负荷中有需驱动的电动机负荷 启动电流冲击负荷较大的又允许停电时间为毫秒级可采用机械贮能电机型不间断供电装置或柴油机不间断供电装置若特别重要负荷中有需要驱动的电动机负荷启动电流冲击负荷较大但允许停电时间为以上的可采用快速自启动的发电机组这是考
9、虑一般快速自启动的发电机组一般自启动时间为左右对于带有自动投入装置的独立于正常电源的专用馈电线路是考虑自投装置的动作时间适用于 允 许 中 断 供 电 时 间 大 于 自 投 装 置 的 动 作 时 间者大型企业中往往同时使用几种应急电源为了使各种应急电源设备密切配合充分发挥作用应急电源接线示例见图以蓄电池不间断供电装置柴油发电机同时使用为例第条对于二级负荷由于其停电造成的损失较大且其包括的范围也比一级负荷广其供电方式的确定如能根据供电费用及供配电系统停电几率所带来的停电损失等综合比较来确定是合理的目前条文中对二级负荷的供电要求是根据本规范的负荷分级原则和当前供电情况确定的PDF 文件使用 p
10、dfFactory 试用版本创建 图应急电源接线示例对二级负荷的供电方式因其停电影响还是比较大的故应由两回路线路供电供电变压器亦应有两台两台变压器不一定在同一变电所只有当负荷较小或地区供电条件困难时才允许由一回及以上的专用架空线供电这点主要考虑电缆发生故障后有时检查故障点和修复需时较长而一般架空线路修复方便PDF 文件使用 pdfFactory 试用版本创建 此点和电缆的故障率无关当线路自配电所引出采用电缆线路时必须要采用两根电缆组成的电缆线路其每根电缆应能承受的二级负荷为且互为热备用线路常见故障不包括铁塔倾倒或龙卷风引起的极少见的故障PDF 文件使用 pdfFactory 试用版本创建 第三
11、章电源及供电系统第条电力系统所属大型电厂其单位功率的投资少发电成本低而用电单位一般的自备中小型电厂则相反故只有在条文各款规定的情况下才宜设置自备电源第一款对一级负荷中特别重要负荷的供电是按本规范第条第二款尚应增设应急电源的要求因而需要设置自备电源为了保证一级负荷的供电条件也有需要设置自备电源的第二四款设置自备电源需要经过技术经济比较后才定第三款设置自备电站的型式是一项挖掘工厂企业潜力解决电力供需矛盾的技术措施但各企业是否建自备电站需经过全面技术经济比较决定利用常年稳定的余热压差废气进行发电技术经济指标优越并能充分利用能源第条应急电源与正常电源之间必须采取可靠措施防止并列运行目的在于保证应急电源
12、的专用性防止正常电源系统故障时应急电源向正常电源系统负荷送电而失去作用例如应急电源原动机的启动命令必须由正常电源主开关的辅助接点发出而不是由继电器的接点发出因为继电器有可能误动作而造成与正常电源误并网具有应急电源蓄电池组的静止不间断电源装置其正常电源是经整流环节变为直流才与蓄电池组并列运行的在对蓄电池组进行浮充储能的同时经逆变环节提供交流电源当正常电源系统故障时利用蓄电池组直流储能放电而自动经逆变环节不间断地提供交流电源但由于整流环节的存在因而蓄电池组不会向 正常电 源进 线侧 反馈也 就保证 了应急 电 源的 专用性第条多年运行经验证明变压器和线路都是可靠的PDF 文件使用 pdfFacto
13、ry 试用版本创建 供电元件用电单位在一电源检修或事故的同时另一电源又发生事故的情况是极少的而且这种事故往往都是由于误操作造成在加强维护管理健全必要的规章制度后是可以避免的如果不着眼于维护水平的提高只在供配电系统上层层保险过多地建设电源线路和变电所不但造成大量浪费而且事故也终难避免第条两回电源线路采用同级电压可以互相备用提高设备利用率如能满足一级和二级负荷用电要求时亦可采用不同电压供电第条当有一级负荷的用电单位难以从地区电网取得第二电源而有可能从邻近单位取得第二电源时经过协商并征得供电部门同意宜就近取得第二电源可以节省建设自备电站的投资对一级负荷的用电单位从邻近用电单位取得第二电源时其要求应与
14、第条要求一样不能降低第条一级和二级负荷在突然停电后将造成不同程度的严重损失因此在作供配电系统设计时当确定在事故情况下线路通过容量时应能满足第条和第条规定的一级和二级负荷用电的要求第条如果供电系统结线复杂配电层次过多不仅管理不便操作繁复而且由于串联元件过多因元件故障和操作错误而产生事故的可能性也随之增加所以复杂的供电系统可靠性并不一定高不受运行和维修人员的欢迎配电级数过多继电保护整定时限的级数也随之增多而电力系统容许继电保护的时限级数对来说正常也只限于两级如配电级数出现三级则中间一级势必要与下一级或上一级之间无选择性同一电压的配电级数为两级例如由低压侧为的总变电所或地区变电所配电至配电所再从该配
15、电所以配电给配电变压器则认为配电级数为两级第条配电系统采用放射式则供电可靠性高便于管理但线路和高压开关柜数量多而如对辅助生产区多属三级PDF 文件使用 pdfFactory 试用版本创建 负荷供电可靠性要求较低可用树干式线路数量少投资也少负荷较大的高层建筑多属二级和一级负荷可用分区树干式或环式减少配电电缆线路和高压开关柜数量从而相应少占电缆竖井和高压配电室的面积住宅区多属三级负荷也有高层二级和一级负荷因此以树干式或环式为主但根据线路走廊等情况也可用放射式第条将总变电所配电所变电所建在靠近负荷中心位置可以节省线材降低电能损耗提高电压质量这是供配电系统设计的一条重要原则至于对负荷较大的大型建筑和高
16、层建筑分散设置变电所这也是将变电所建在靠近各自低压负荷中心位置的一种形式郊区小化肥厂等用电单位如用电负荷均为低压又较集中当供电电压为时可用直降至低压配电电压这样既简化供配电系统又节约投资和电能提高电压质量又如铁路的供电特点是用电点的负荷均为低压小而集中但用电点多而又远离当高压配电电压为时各 变 电 所 亦 可 采 用直 降 至的 低 压 配电系统第条一般动力和照明负荷是由同一台变压器供给在节假日或周期性季节性轻负荷时将变压器退出运行并把所带负荷切换到其它变压器上可以减少变压器的空载损耗当变压器定期检修或故障时可利用低压联络线来保证该变电所的检修照明及其所供的一部分负荷继续供电从而提高了供电可靠
17、性第条小负荷当在低压供电合理的情况下其用电应由供电部门统一规划尽量由公共的低压网络供电使地区配电变压器和线路得到充分利用PDF 文件使用 pdfFactory 试用版本创建 第四章电压选择和电能质量第条用电单位需要的功率大供电电压应相应提高这是一般规律选择供电电压和输送距离有关也和供电线路的回路数有关输送距离长为降低线路电压损失宜提高供电电压等级供电线路的回路多则每回路的送电容量相应减少可以降低供电电压等级用电设备特性例如波动负荷大宜由容量大的电网供电也就是要提高供电电压的等级还要看用电单位所在地点的电网提供什么电压方便和经济所以供电电压的选择不易找出严格的规律只能订原则第条目前我国公用电力系
18、统已逐步由取代电压因此采用有利于互相支援有利于将来的发展故当供电电压为及以上时企业内部的配电电压宜采用且采用配电电压可以节约有色金属减少电能损耗和电压损失等显然是合理的当企业有用电设备时如采用配电则其用电设备一般经中间变压器供电例如在大中型化工厂高压电动机负荷较大则方案中所需的中间变压器容量及其损耗就较大开关设备和投资也增多采用配电电压反而不经济而采用是合理的由于各类企业的性质规模及用电情况不一用电负荷究竟占多大比重时宜采用很难得出一个统一的规律因此条文中没有规定此百分数有关部门可视各类企业的特点根据技术经 济比较企 业发 展远景 及 过去积 累的成 熟 经验 确定PDF 文件使用 pdfFa
19、ctory 试用版本创建 当企业有电动机时应配用专用变压器但不推荐以作为配电电压在供电电压为或的大型企业内例如重型机器厂可采用三绕组主变压器以专供大型电热设备以作为动力和照明配电电压第条在某些情况下采用电压作为配电电压比采用较低电压能减少配变电级数简化结线例如某些大型企业如大型钢铁企业其车间负荷较大可采用若干个的降压变电所分别设在车间旁的负荷中心位置并以线路直接在厂区配电而不采用设置大容量总降压变电所以较低的电压配电这样可以大大缩短低压线路降低有色金属和电能消耗量又如某些企业其负荷不大又较集中均为低压用电负荷因工厂位于郊区取得电源困难当采用供电并经直降变压器对低压负荷配电这样可以减少变电级数从
20、而可以节约电能和投资并可以提高电能质量此时宜采用的电压作为配电电压以上电压作为企业内直配电压通常受到设备线路走廊环境条件的影响难以实现且投资高占地多故不推荐第条电压偏差问题是普遍关系到全国工业和生活用电单位利益的问题并非仅关系某一部门从政策角度来看则是贯彻节能方针和逐步实现技术现代化的重要问题为使用电设备正常运行和有合理的使用寿命设计供配电系统时应验算用电设备对电压偏差的要求在各用电单位的受电端有一定的电压偏差范围同时由于用电单位本身负荷的变化往往使此范围更为增大因此在供电设计中应了解电源电压及本单位负荷变化的情况进行本单位电动机照明电压偏差计算条文中规定的电压偏差值对电动机系根据国家标准电机
21、基本技术要求第条规定电动机当电源电PDF 文件使用 pdfFactory 试用版本创建 压如为交流电源时频率为额定与额定值的偏差不超过时输出功率仍能维持额定值对照明系根据工业企业照明设计标准中有关的规定灯的端电压一般不宜高于其额定电压的亦不宜低于其额定电压的一般工作场所及对露天工作场所照明远离变电所的小面积工作场所难于满足时对应急照明道路照明警卫照明及电压为的照明对于其它用电设备其允许电压偏差的要求应符合用电设备制造标准的规定当无特殊规定时根据一般运行经验及考虑与电动机照明对允许电压偏差值基本一致故条文规定为用电设备尤其是用得最多的异步电动机端子电压如偏离规定的允许电压偏差范围将导致它们的性能
22、变劣寿命降低及在不合理运行下增加运行费用故要求验算端子电压对于少数距电源变电所等较远的电动机如电动机端电压低于额定值的时仍能保证电动机温升符合的规定电 压 为 额 定 值 的时 温 升 允 许 超 过 的 最 大 值及以下为以上为且堵转转矩最小转矩最大转矩均能满足传动要求时则电动机的端电压可低于但不得低于即电动机的额定功率适当选得大些使其经常处于轻载状态这时电动机的效率不比满载时低但要增加电网的无功负荷下面列举国外这方面的数据以供比较美国标准美国电动机的标准标准规定电动机允许电压偏差范围为美国供电标准也为参见第条说明英国标准第部分年版条规定电动机在电压为额定电压范围内应能提供额定功率在PDF
23、文件使用 pdfFactory 试用版本创建 英国本土使用的电动机按供电规范的要求其范围应为供电规范中规定为关于达到允许电压极限时的温升与我国标准均相同略澳大利亚标准与英国基本一样为年月我国公布了国家标准电能质量供电电压允许偏差规定了及以上供电电压正负偏差的绝对值之和不超过额定电压的及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的单相供电电压允许偏差为额定电压的这些数值是指供电部门电网对用户供电点处的数值也是根据我国电网目前水平所制订的标准当然与设备制造标准有差异有矛盾因而在上述标准内也有二点附注即用电设备额定工况的电压允许偏差仍由各自标准规定例如旋转电机按旋转电机基本技术要求规定对电压有特殊要求的用户
24、供电电压偏差由供用电协议规定第条在供配电系统设计中正确选择供电元件和系统结构就可以在一定程度上减少电压偏差由于电网各点的电压水平高低不一合理选择变压器的变化如选的变化还是的变化和电压分接头即可将供配电系统的电压调整在合理的水平上但这只能改变电压水平而不能缩小偏差范围供电元件的电压损失与其阻抗成正比在技术经济合理时减少变压级数增加线路截面采用电缆供电可以减少电压损失从而缩小电压偏差范围合理补偿无功功率可以缩小电压偏差范围见第条说明若因过补偿而多支出电费也是不合理的在三相四线制中如三相负荷分布不均相线对中性线将产生零序电压使零点移位一相电压降低另一相电压升高增大了电压偏差如图所示由于结线变压PDF
25、 文件使用 pdfFactory 试用版本创建 器零序阻抗较大 不对称情况较严重因此应尽量使三相负荷分布均匀同样线间负荷不平衡则引起线间电压不平衡增大了电压偏差图不对称电压向量图第条产生电压偏差的主要因素是系统滞后的无功负荷所引起的系统电压损失因此当负荷变化时相应调整电容器的接入容量就可以改变系统中的电压损失从而在一定程度上缩小电压偏差的范围调整无功功率后电压损失的变化可按下式计算对于线路对于变压器式中增加或减少的电容器容量PDF 文件使用 pdfFactory 试用版本创建 线路电抗变压器短路电压线路电压变压器容量并联电抗器的投入量可以看作是并联电容器的切除量计算式同上并联电抗器在以上区域变
26、电所或大型企业的变电所内有时装设用于补偿各级电压上并联电容器过多投入和电缆电容等形成的超前电流抑制轻负荷时电压过高效果也很好中小型企业的变电所无此装置同样与调整电容器和电抗器容量的原理相同如调整同步电动机的励磁电流使同步电动机超前或滞后运行藉以改变同步电动机产生或消耗的无功功率也同样可以达到电压调整的目的二班制或以二班制为主的工厂一班制工厂也是如此白天高峰负荷时电压偏低因此将变压器抽头调在位置上但到夜间负荷轻时电压就过高这时如切断部分负载的变压器改用低压联络线供电增加变压器和线路中的电压损耗就可以降低用电设备的过高电压在调查中不乏这样的实例他们在轻载时切断部分变压器既降低了变压器的空载损耗又起
27、到电压调整的作用第条图表示供电端按逆调压稳压和不调压三种运行方式用电设备端电压的比较也有称稳压为顺调压图上设定逆调压和不调压时母线电压变动范围为额定电压的各用电单位的重负荷和轻负荷出现的时间大体上一致最大负荷为最小负荷的倍与此相应供电元件的电压损失近似地取为倍和线路在重负荷时电压损失分别为和及变压器调分接头PDF 文件使用 pdfFactory 试用版本创建 各提升电压及由图可知用电设备上的电压偏差在逆调压方式下可控制在在稳压方式下为不调压时则为根据此分析在电力系统合理设计和用电单位负荷曲线大体一致的条件下只在区域变电所实行逆调压大部分用电单位的电压质量要求就可满足因此条文规定了以上电压的变电
28、所中的降压变压器直接向电网送电时应采用有载调压变压器变电所一般是公用的区域变电所也有大企业的总变电所反之如果中小企业都装置有载调压变压器不仅增加投资和维护工作量还将影响供电可靠性从国家整体利益看是很不合理的PDF 文件使用 pdfFactory 试用版本创建 图供电端按逆调压稳压和不调压三种运行方式比较注实线表示重负荷时的情况虚线表示轻负荷时的情况括号内数字为供电元件的电压损失无括号数字为电压偏差据向上海地区电业部门调查该地区的区域变电所有的设有载调压变压器有的是无载调压的基本上都设有载调压因所内有人值班都由人工调节今后建设的变电所都设有载调压少数用电单位可能因其负荷曲线特殊或距区域变电所过远
29、等原因在采用地区集中调压方式后还不能满足电压质量要求此时可在变电所也采用有载调压变压器以下列出美国标准处理调压问题的资料以供借鉴但应注意美国电动机标准是不是从美国标准中也可以看出他们也是从整体上考虑调压而不是各自为政美国电压标准的规定供电系统设计要按范围进行出现范围的电压偏差范围应是极少见的出现后应即采取措施设法达到范围的要求PDF 文件使用 pdfFactory 试用版本创建 范围的要求系统有照明时用电设备处供电点无照明时用电设备处供电点系统包括三相四线制系统有照明时用电设备处供电点无照明时用电设备处供电点系统供电点电动机额定电压等照明额定电压等从美国电压标准中计算出的电压偏差百分数对电动机
30、用电设备处电机端子无照明时有照明时供电点对 照 明用电设备处供电点对高压电源额定电压按照明电动机第条基于上述原因变电所的变压器不必有载调压条文中指出在符合更严格的条件时变电所才可有载调压第条在区域变电所实行逆调压方式可使用电设备的受电电压偏差得到改善详见条说明但只采用有载调压变压器和逆调压是不够的同时应在有载调压后的电网中装设足PDF 文件使用 pdfFactory 试用版本创建 够的可调整的无功电源电力电容器调相机等因为当变电所调高输送电压后线路中原来的有功负荷和无功负荷都相应增加尤其是因网路的电抗相当大网路中的变压器电压损失和线路电压损失的增加量均与无功负荷增加量成正比可以抵消变压器调高电
31、压的效果所以在网路中应设置无功电源以减小无功负荷并应可调方能达到预期的调压效果计算电压损失变化的公式见第条说明逆调压的范围规定为条说明图中证明用电设备端子上已能达到电压偏差为的要求我国现行的变压器有载调压分接头均为为为实行本条规定需要投入较多资金在有条件时先做试点工作逐步推广实行第条我国已于年月日公布了国家标准电能质量电压允许波动和闪变规定了电力系统公共供电点由冲击性功率负荷产生的电压波动和闪变电压允许值电弧炉等冲击性负荷引起的电压波动和闪变对其它用电设备影响甚大如照明闪烁显象管图象变形电动机转速不均电子设备自控设备或某些仪器工作不正常从而影响正常生产因而应积极采取措施加以限制第一二两款是考虑
32、线路阻抗的作用第三款是考虑变压器阻抗的作用冲击性负荷以弧焊机为例机器制造厂焊接车间或工段的弧焊机群总容量很大时宜由专用配电变压器供电第四款有关炼钢电弧炉引起电压波动的标准各国都有一些具体规定例如瑞士的规定是电弧炉额定容量电力系统稳压短路容量的比值单台时双台时三台及以PDF 文件使用 pdfFactory 试用版本创建 上时在我国电热设备电力装置设计规范对电弧炉工作短路引起的供电母线的电压波动值作了限制的规定本款规定对于大功率电弧炉的炉用变压器由短路容量较大的电网供电一般就是由更高电压等级的电网供电但在电压波动能满足限制要求时应选用一次电压较低的变压器有利于保证断路器的频繁操作性能当然也可采取其
33、它措施例如采用电抗器限制工作短路电流不大于电炉变压器额定电流的倍将降低钢产量采用静止补偿装置静止补偿装置对大功率电弧炉或其它大功率冲击性负荷引起的电压波动和闪变以及产生的谐波有很好的补偿作用但它的价格昂贵故在条文中不直接推荐为使人们了解静止补偿装置现将其使用状况作简要介绍国际上在年代就采用近几年发展很快在输电工程和工业上都有应用的类型有固定电容器 晶闸管控制电抗器型晶闸管投切电容器型型自饱和电抗器型其中型是用得较多的一种和本身产生谐波都附有消除设施自饱和电抗器型的特点与优点有可靠性高第四届国际交流与直流输电会议于年月在伦敦英国电机工程师学会召开是会议的三个中心议题之一会议上专家介绍自饱和电抗器
34、式与晶闸管式的事故率之比为反应速度更快维护方便维护费用低过载能力强会议上专家又介绍实例容量为的PDF 文件使用 pdfFactory 试用版本创建 可过载到大于倍持续而无问题如晶闸管式要达到这样大的过载能力须大大放大阀片的尺寸从而大幅度提高了成本自饱和电抗器有其独特的结构特点例如三相的用个铁芯柱线圈的连接也比较特殊目的是自身平衡次次等高次谐波还采用一个小型的柱网形电抗器来减少更高次谐波的影响但其制造工艺和电力变压器是相同的所以一般电力变压器厂的生产设备制造工艺和试验设备都有条件制造这种自饱和电抗器自饱和电抗器的噪音水平约为需要装在隔音室内成套的没有一定的标准但组成的各项部件则有各自的标准如自饱
35、和电抗器的标准大部分和电力变压器相同只是饱和曲线的斜率谐波和噪音水平等的规定有所不同由于自饱和电抗器的可靠性高电子元件少维护方便同时我国有一定条件的电力变压器厂都能制造所以我国应迅速发展自饱和电抗器式的我国原能源部电力科学研究院研制成功的两套自饱和电抗器式已用于轧机冲击负荷的补偿第条谐波对电力系统的危害一般有交流发电机变压器电动机线路等增加损耗电容器电缆绝缘损坏电子计算机失控电子设备误触发电子元件测试无法进行继电保护误动作或拒动感应型电度表计量不准确电力系统干扰通讯线路关于电力系统的谐波限制各工业化国家由于考虑问题不同所采用的指标类型限值有很大的差别如谐波次数低次一般PDF 文件使用 pdfF
36、actory 试用版本创建 取最高次则不等有些国家不作限制而西德只取次在所用指标上有的只规定一个指标如前苏联只规定了总的电压畸变值不大于而美国则就不同电压等级和供电系统分别规定了电压畸变值英国则规定三级限制标准等近期各国正在对谐波的限值不断制订更完善和严格的要求但还没有国际公认的推荐标准我国国家标准谐波限值目前正由有关部门进行研究制订现介绍一些国外的谐波限值的具体规定英国电气委员会工程技术导则第一级规定按表规定供电部门可不必考虑谐波电流的产生情况第一级规定中换流器和交流调压器最大容量表供电电压三相换流器三相交流调压器脉冲脉冲脉冲组可控硅组可控硅组二极管和第二级规定设备容量如超过第一级规定但满足
37、下列规定时允许接入供电系统用户全部设备在安装处任何相上所产生的谐波电流都不超过表中所列数值新负荷接入系统之前在公共点的谐波电压不超过表值的短路容量不是太小PDF 文件使用 pdfFactory 试用版本创建 第二级规定的用户接入系统处的谐波电流允许值表供电电压谐波电流次数及限值有效值和第三级规定接上新负载后的电压畸变不应超过表的规定供电系统任何点的谐波电压最大允许值 表供电电压谐波电压总值单独的谐波电压值奇次偶次和和美国国家标准静止换流器谐波控制和无功补偿导则其电力系统电压畸变限值见表及表中压和高压电力系统电压畸变限值表电压等级专线系统一般系统及以上PDF 文件使用 pdfFactory 试用
38、版本创建 低压系统的电压畸变限值表系 统 类 别电 压 畸 变特殊场合一般系统专线系统注总阻抗 整流器支路的阻抗整流槽降面积特殊场合指静止整流器从一相换到另一相时出现的槽降电压变化速度会引起误触发事故的场合一般系统指静止整流器与一般用电设备合用的电力系统专线系统指专供静止整流器与对电压波形畸变不敏感负荷的电力系统日 本电 力会 社 的规 定其 高次 谐 波 电 压 限 值 见 表高次谐波电压限值表电压等级各高次谐波电压总 畸 变 电 压及以下及以上西德标准其电压畸变限值见表条文提出对降低电网电压正弦波形畸变率的措施说明如下第一款由短路容量较大的电网供电一般指由电压等级高的电网供电和由主变压器大
39、的电网供电电网短路容量大则承受非线性负荷的能力高PDF 文件使用 pdfFactory 试用版本创建 电 压 畸 变 限 值表谐波次数电压畸变限值中压线路次次次次中压线路上的变换装置第二款整流变压器的相数多整流脉冲数也随之增多也可由安排整流变压器二次侧的接线方式来增加整流脉冲数例如有一台整流变 压器二次侧有和三相线圈各一组各接三相桥式整流器 把这两个整流器的直流输出串联或并联加平衡电抗接到直流负荷即可得到十二脉冲整流电路整流脉冲数越高次数低的谐波被消去变压器一次侧谐波含量越小例如有两台整流变压器若将其中一台加移相线圈使两台变压器的一次侧主线圈有相角差两台的综合效应在理论上可大大改善向电力系统注
40、入谐波因静止整流器的直流负荷一般不经常波动谐波的次数和含量不经常变更故宜按谐波次数装设分流滤波器滤波器由电路组成 系列用串联谐振原理各调谐在谐振频率为需要消除的谐波的次数有的还装有一组高通滤波器以消除更高次数的谐波这种方法设备费用和占地面积较多设计时应注意第三款参看第条说明第条关于三相电压和电流的不对称度限值我国尚未制订国家标准第一款是一般设计原则第二款是向设计人员提供具体的准则设计由公共低压电PDF 文件使用 pdfFactory 试用版本创建 网供电的照明用户时在什么情况下可以单相供电本款的规定是华东各省市供电局的现行做法照明用户或若干照明用户合用一个进线点电流小于或等于的用单相供电上海沿
41、用此办法余年未发现弊病线路投资明显减少线路损耗也增加不多在小区内供电局会考虑将许多单相进户点均衡地分配到三相上去PDF 文件使用 pdfFactory 试用版本创建 第五章无 功 补 偿第条在用电单位中大量的用电设备是异步电动机电力变压器电阻炉电弧炉照明等前两项用电设备在电网中的滞后无功功率的比重最大有的可达全厂负荷的甚至更大因此在设计中正确选用电动机变压器等容量可以提高负荷率对提高自然功率因数具有重要意义用电设备中的电弧炉矿热炉电渣重熔炉等短网流过的电流很大而且容易产生很大的涡流损失因此在布置和安装上采取适当措施减少电抗可提高自然功率因数在一般工业企业与民用建筑中线路的感抗也占一定的比重设法
42、降低线路损耗也是提高自然功率因数的一个重要环节此外在工艺条件许可时采用同步电动机超前运行选用带有自动空载切除装置的电焊机和其它间隙工作制的生产设备均可提高用电单位的自然功率因数目前国内带有自动空载切除装置的用电设备还不多虽然有些厂家生产附加的空载切除装置往往由于使用不便等原因难以坚持使用从节能和提高自然功率因数的条件出发对于间歇制工作的生产设备应大量生产内藏式空载切除装置第条当采取第条的各种措施进行提高自然功率因数后尚不能达到电网合理运行的要求时应采用人工补偿无功功率人工补偿无功功率经常采用两种方法一种是同步电动机超前运行一种是采用电容器补偿同步电动机价格贵操作控制复杂本身损耗也较大不仅采用小
43、容量同步电动机不经济即使容量较大而且长期连续运行的同步电动机也正为异步电动机PDF 文件使用 pdfFactory 试用版本创建 加电容器补偿所代替同时操作工人往往担心同步电动机超前运行会增加维修工作量经常将设计中的超前运行同步电动机作滞后运行丧失了采用同步电动机的优点因此除上述工艺条件适当者外不宜选用同步电动机当然通过技术经济比较当采用同步电动机作为无功补偿装置确实合理时也可采用同步电动机作为无功补偿装置工业与民用建筑中所用的并联电容器价格便宜便于安装维修工作量损耗都比较小可以制成各种容量分组容易扩建方便既能满足目前运行要求又能避免由于考虑将来的发展使目前装设的容量过大因此应采用并联电力电容
44、器作为人工补偿的主要设备第条为了尽量减少线损和电压降宜采用就地平衡无功功率的原则来装设电容器根据年全国电力设备价格汇编高低电容器每千乏的售价基本相同目前国内生产的金属喷涂聚丙烯薄膜绕制的干式电容器在真空条件下加工用热固性树脂密封电气性能得到保证电容器元件间装有导热板散热条件好元件周围用不燃惰性无毒的蛭石颗粒填满可吸收热能防止起火和爆炸装有放电电阻断电后内端电压下降到以下包括放电电阻的总损耗小于有自愈性体积小重量轻可垂直或水平安装允许倍额定电流的涌流次因此在低压侧完全由低压电容器补偿是比较合理的为了防止低压部分过补偿产生的不良效果因此高压部分应由高压电容器补偿并联电容器单独就地补偿就是将电容器安
45、装在电气设备的附近可以最大限度地减少线损和释放系统容量在某些情况下还可以缩小馈电线路的截面积减少有色金属消耗但电容器的利用率往往不高初次投资及维护费用增加从提高电容器的利用率和避免遭致损坏的观点出发宜用于以下范围选择长期运行的电气设备为其配置单独补偿电容器由PDF 文件使用 pdfFactory 试用版本创建 于电气设备长期运行电容器的利用率高在其运行时电容器正好接在线路上如压缩机风机水泵等首先在容量较大的用电设备上装设单独补偿电容器对于大容量的电气设备电容器容易获得比较良好的效益而且相对地减小涌流由于每千瓦电容器箱的价格随电容器容量的增加而减少也就是电容器容量小时其电容器箱的价格相对比较大因
46、此目前最好只考虑及以上的电容器进行单独就地补偿这样可以完全采用干式低压电容器目前生产的干式低压电容器每个单元内装有限流线圈可有效地限制涌流同时每个单元还装有过热保护装置当电容器温升超过额定值时能自动地将电容器从线路中切除此外每个单元内均装有放电电阻当电容器从电源断开后可在规定时间内将电容器的残压降到安全值以内由于这种电容器有比较多的功能电容器箱内不需再增加元件简化了线路提高了可靠性由于基本无功功率相当稳定为便于维护管理宜在配变电所内集中补偿低压电容器分散在车间内可以补偿线路无功功率相应地减少电能损耗及电压损失国内调查结果说明电容器运行的损耗率只有但不适用于环境恶劣的车间因此在正常环境的车间内在
47、进行就地补偿以后宜在无功功率不大且相对集中的地方分散补偿第条对于工业企业中的工厂或车间以及整幢的民用建筑物或其一层需要进行无功补偿时宜根据负荷运行情况绘制无功功率曲线根据该曲线及无功补偿要求决定补偿容量国内外类似工厂和高层及民用建筑都有负荷运行曲线可利用这些类似建筑的资料计算无功补偿的容量当无法取得无功功率曲线时可采用下列常用的公式计算无功补偿容量PDF 文件使用 pdfFactory 试用版本创建 式中用电设备的计算负荷补偿前用电设备自然功率因数的正切值补偿后用电设备功率因数的正切值一般按不小于考虑同时还必须满足下式式中用电设备最小负载时的有功功率用电设备在最小负荷下补偿前功率因数的正切值第
48、条高压电容器由于专用的断路器和自动投切装置尚未形成系列虽然也有些产品但质量还不稳定低压电容器自动投切装置的产品品种甚多但能坚持使用者不多固然也有管理不善的问题但质量不够理想也是主要原因鉴于这种情况凡可不用自动补偿或采用自动补偿效果不大的地方均不宜装设自动无功补偿装置这条所列的基本无功功率是当用电设备投入运行时所需的最小无功功率常年的稳定无功功率及在运行期间恒定的无功功率均不需自动补偿对于投切次数甚少的电容器组按我国并联电容器国家标准条规定的次数为每年允许不超过次在这些情况下都宜采用手动投切的无功功率补偿装置常年运行的高压电动机投切次数很少也可用手动投切第条因为过补偿要罚款如果无功功率不稳定且变
49、化较大采用自动投切可获得合理的经济效果时宜装设无功自动补偿装置电网上装设电容器后电压升高率按下式计算电压升高率电容器容量变压器阻抗百分数变压器容量PDF 文件使用 pdfFactory 试用版本创建 装有电容器的电网对于有些对电压敏感的用电设备在轻载时由于电容器的作用线路电压往往升得更高会造成这种用电设备如灯泡的损坏或严重影响寿命及使用效能当能避免设备损坏且经过经济比较认为合理时宜装设无功自动补偿装置为了满足电压偏差允许值的要求在各种负荷下有不同的无功功率调整值如果在各种运行状态下都需要不超过电压偏差允许值只有采用自动补偿才能满足时就必须采用无功自动补偿装置第条由于高压无功自动补偿装置对切换元
50、件的要求比较高且价格较高检修维护也较困难因此当补偿效果相同时宜优先采用低压无功自动补偿装置第条根据我国现有设备情况及运行经验当采用自动无功补偿装置时宜根据本条提出的三种方式加以选用电网的电压水平与无功功率有着密切的关系采用调压减少电压偏差必须有足够的可调整的无功功率否则将导致电网其它部分电压下降且在工业企业与民用建筑中造成电容器端子电压升高的原因很多如电容器装置接入电网后引起的电网电压升高轻负荷引起的电压升高系统电压波动所引起的电压升高近年来由于采用大容量的整流装置日益增加高次谐波引起的电网电压升高根据标准电力电容器第条规定电容器适合于端子间电压有效值升到不超过倍额定电压值下连续运行国内多数制
