任務二 了解供電關系與電能質量指標

作為整個電力系統，首要的任務就是實現高質量、高可靠性的供電以及經濟合理的運行。實際上這也是用戶的需要。

供電系統的故障或電氣參數不符合要求，會給用戶造成麻煩，用戶的故障或用戶的某些設備運行也能夠使供電系統受到影響（如用戶將高次諧波或超前的電流反饋至電網）。因此，供電部門與用戶都有責任為實現上述目標而協調工作。

一、對供電系統的基本要求

1）供電要可靠。用戶希望供電系統能夠連續地供電，即使供電系統出現局部故障，對某些重要用戶的供電也不能中斷。為實現這一要求，對電力網的結構要有周密地考慮，對其運行也有很高的要求。此外，為防止某些發電機組因檢修或故障停機影響電力網的正常運行，在電力系統中應至少有10%～15%的備用容量。

2）供電質量要合格。所謂供電質量合格，就是電氣參數應合格，以保證用戶的電氣設備都能正常地運行。這里所說的電氣參數主要有電壓、頻率、波形、三相電壓的平衡性等。實際上，用戶所使用的電氣設備，在其設計時大多是以供電系統中合格的電氣參數為依據的。當其運行時如果這些參數得不到滿足，輕者達不到設計的出力，嚴重時可能造成設備的損壞。

3）要安全、經濟、合理地運行。為實現此項目標，就要供、用電雙方協調管理，采取必要的技術措施（如增加無功補償裝置、裝電力定量器等）和組織措施（如合理地調度和運行管理等）。

4）電力網運行調度應靈活。電力網的容量越大，供電的可靠性越高，同時出現局部故障的可能性也越大，其調度管理的復雜程度也越高。為不使局部故障影響到電力網的正常運行，使故障停電或檢修停電影響的范圍盡可能小，就要求在調度管理上有盡可能大的靈活性。

二、供電電能的質量指標

供電電能的質量指標主要有電壓、頻率、波形和三相電壓的對稱性及可靠性。其中前三項指標為技術性的，后一項是運行調度指標。

1.電壓指標

用戶受電端電壓偏離額定值的幅度不應超過：

①對于35kV及以上用戶和對電壓質量有特殊要求的用戶不應超過±5%；

②對于10kV及以下用戶和低壓電力用戶不應超過±7%；

③對于低壓照明用戶不應超過±（5%～7%）。

注釋：什么樣的用戶是低壓動力用戶？什么樣的用戶是低壓照明用戶？

正確的依據是看用戶所用的電是拿來做什么用的。非生活用電類三相負荷都被歸入低壓動力用戶。一般采用380V低壓三相供電的用戶都屬低壓動力用戶。但低壓照明用戶也有采用三相四線供電的，比如你家購買了三相家用空調器或特殊的小功率三相家用電器，不得不用三相電，申請用電時也被歸類為照明用戶。在供電行業中，“照明電”一詞被解釋為“家庭生活用電”。“動力電”指的是小工業（非普通工業）用電。低壓動力用戶與低壓照明用戶的電價是不一樣的，我國現行政策是動力電比照明用電貴。除此之外還有商業用電、大工業用電、普通工業用電、農業生產用電、排灌用電、特種行業用電等很多類別，都實行不同的電價。

電壓變化幅度按下式計算

式中 ΔU——電壓的百分數，%；

U₁——受電端實測電壓，kV；

U_n——供電的額定電壓，kV。

供電部門應定期對用戶受電端電壓進行調查或測量，發現達不到指標時應及時采取措施。

電力網的運行電壓，有很多額定電壓等級。我國的規定其標稱電壓為

高壓：3kV、6kV、10kV、20kV、35kV、66kV、110kV、220kV、330kV、500kV、750kV

低壓：220V/380V、380V/660V

注釋：電壓等級（voltage class）是電力系統及電力設備的額定電壓級別系列。額定電壓是電力系統及電力設備規定的正常電壓，即與電力系統及電力設備某些運行特性有關的標稱電壓。電力系統各點的實際運行電壓允許在一定程度上偏離其額定電壓，在這一允許偏離范圍內，各種電力設備及電力系統本身仍能正常運行。我國最高交流電壓等級是1000kV（長治-荊門線），于2008年12月30日投入運行。在建輸電線路（向家壩-上海，錦屏-蘇南特高壓直流800kV），其下有500kV、330kV、220kV、110kV、（60kV）、35kV、10kV，380/220V，其中60kV是由于歷史原因遺留下來的，目前僅在我國東北地區存在；我國最高直流電壓等級為±500kV（葛洲壩-上海南橋線、天生橋-廣州線、貴州-廣東線、三峽-廣東線），另有正負50kV（上海-嵊泗群島線），100kV（寧波-舟山線），南方電網公司將建設±800kV特高壓直流輸電線。目前我國常用的電壓等級：220V、380V、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV，1000kV。電力系統一般是由發電廠、輸電線路、變電所、配電線路及用電設備構成。通常將35kV及35kV以上的電壓線路稱為輸電線路，10kV及其以下的電壓線路稱為配電線路，將額定1kV以上電壓稱為“高電壓”，額定電壓在1kV以下電壓稱為“低電壓”。我國規定安全電壓為36V、24V、12V三種。

輸電距離越大，采用的額定電壓等級也應越高。一般說來，每千伏電壓合理的輸送距離在1km左右，同時還要根據采用的導線截面積及輸送電力的大小而定。

額定電壓等級與設備的額定電壓不一定一致。一般，向電網提供電力的設備，其輸出端的額定電壓要高于電網額定電壓5%（較長距離輸電時要高10%）；從電網取得電力的設備其輸入端額定電壓，要與該電網的額定電壓一致。例如：向10kV電力網饋電的主變其一次額定電壓為35kV（或110kV），則二次額定電壓是10.5kV（短距輸電用）或11kV（長距輸電用）。而作為從10kV電力網受電的配電變壓器，其一次額定電壓應是10kV，其余電壓等級的主變及配變的一、二次額定電壓與之類似。

2.頻率指標

我國規定，供電系統的頻率標稱值為50Hz；運行中允許偏差的絕對值應不大于下述要求：

①電力網容量在3000MW及以上者為0.2Hz；

②電力網容量在3000MW以下者為0.5Hz。

電力網在運行中，往往電壓的變化也伴隨著頻率的變化。一般說來，無功功率用要大于供，對電壓的下降影響較大。當運行的頻率低于標稱值時，對發電及用電設備都不利。分述如下：

（1）低頻率對發電、供電設備（各級主變）及電力網的影響

①頻率降低，意味著發電機已經過載，其轉速也相應降低，作為原動力的汽輪機在低轉速下作超負荷運行，有可能使汽輪機葉片因共振而斷裂。

②發電設備出力下降。一般說來，頻率每降低1Hz，出力要下降3%。

③各級主變出力不足。因勵磁電流隨頻率的下降而提高，損耗相應增加。

④使電力網對事故的應變能力下降，嚴重時能造成電網的解列，形成大面積停電。

（2）低頻率對用戶的影響

①使電動機轉速下降（頻率每降低1%，轉速至少下降1%）。造成電動機所拖動的設備產量也成比例地下降，使成本相對提高。

②電動機轉速下降，出力達不到額定值。

③使某些以電力網額定頻率為“標準值”的設備工作不正常。

④使無線電發射及接收設備工作質量下降。

3.波形及三相電壓對稱性

電力網上的工頻電壓應是準確的正弦波形；三相電壓應相等且相位上互差120°。

如果電壓波形不是正弦波形，我們稱作波形失真（可用失真度儀測出）或叫做波形畸變。

畸變后的波形，可以認為是由一個無畸變的基波與各種倍頻的正弦波疊加而成，對于這些倍頻的正弦波，習慣上稱作“高次諧波”。因此，有了畸變的波形，常稱其為含有高次諧波。

波形的畸變（即含有高次諧波），對電力系統中補償電容器的運行非常不利。因為電容器對高次諧波的容抗小，可使電容器的工作電流超過額定值；高次諧波又能使電容器的介質損耗增大，引起過熱，嚴重時會使電容器爆裂，造成嚴重事故。高次諧波還可使變壓器鐵損及絕緣油的介質損耗增加引起過熱。

三相電壓不對稱可能是由于下列原因引起的：

①用戶使用大電力的單相設備（如三相負荷分配極不平衡造成單相負荷過大或使用大功率的單相電焊機）。

②電力系統中出現不對稱性故障，如中性點接地系統中的單相對地故障、相間故障等。

波形畸變及三相電壓對稱性的破壞，對用戶及供電系統的運行都是不利的。一般說來三相電壓的不對稱不應超過額定電壓5%，只要加強管理是不難做到的，而波形畸變則較難治理。

4.可靠性要求

可靠性的要求，實際上就是要求電力網對用戶連續地提供質量合格的電能，盡可能不對用戶停電，要實現這一點很不容易，不僅電力系統要有足夠的備用發電容量，而且對電力網的結構、調試、運行管理等各方面都有很高的要求，對季節性清掃和計劃停電檢修及試驗，也要安排得非常合理。與之相配合，用戶也要保持自有配電系統及設備的正常運行。

一般要求，對35kV及以上系統，每年停電應不超過一次；對10kV系統，每年停電應不超過三次；對重要用戶的停電應提前七天通知。