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供配电系统设计规范GB 50052-95条文说明第一章 总 则1第二章 负荷分级及供电规定1第三章 电源及供电系统3第四章 电压选择和电能质量5第五章 无功补偿11第六章 低压配电16第一章 总 则第1.0.2条 由于当前一些工业用电负荷增大，有些公司内部设有110kV等级的变电所，甚至有些为220kV等级的。本规范为适应一般常用情况，特规定合用于110kV及以下电压等级的供配电系统。第1.0.3条 一个地区的供配电系统假如没有一个全面的规划，往往导致资金浪费、能耗增长等不合理现象。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1.0.5条 根据原机械电子工业部及国家计委等部门的联合告知，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1982年以来，已陆续推广和公布了十五批之多。并在告知中反复重申：“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”。第二章 负荷分级及供电规定第2.0.1条 电力负荷分级的意义，在于对的地反映它对供电可靠性规定的界线，以便恰本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规定，在于因停电在政治或经济上导致损失或影响的限度。损失越大，对供电可靠性的规定越高；损失越小，对供电可靠性的规定就越低。 条文中“重点公司”是指中央各部委指定的大型骨干公司(有些部门有重点公司名单)。 条文中“重要原料”是指比较稀缺的工农业原料。 条文中“长时间才干恢复”(或较长时间才干恢复)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告知用电部门，故可采用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：正常电源中断时解决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2.0.2条 一级负荷的供电规定。 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，由于只有满足这个基本条件，才也许维持其中一个电源继续供电，这是必须满足的规定。 二、一级负荷中特别重要负荷的供电规定。 近年来供电系统的运营实践经验证明，从电力网引接两回路电源进线加备用自投(BZT)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规定，有的发生所有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，也许引起所有电源进线同时失去电源，导致停电事故。当有自备发电站时，虽可运用低周解列措施，提高供电的可靠性，但运营经验证明，仍不能完全避免所有停电的事故发生。由于内部故障或继电保护的误动作交织在一起，导致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，正常与电网并列运营的自备电站，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，凡能采用非电气保安措施者，应尽也许减少特别重要负荷的负荷量，需要双重保安措施者除外。 严禁应急电源与工作电源并列运营，目的在于防止电源故障时也许拖垮应急电源。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营方式时，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营，实践证明是可靠的。第2.0.3条 数年来实际运营经验表白，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也许同时中断供电的线路。第2.0.4条 应急电源类型的选择，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，以及规定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。若特别重要负荷规定交流电源供电，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15s以上的，可采用快速自启动的发电机组，这是考虑一般快速自启动的发电机组一般自启动时间为10s左右。对于带有自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，合用于允许中断供电时间大于自投装置的动作时间者。 大型公司中，往往同时使用几种应急电源，为了使各种应急电源密切配合，充足发挥作用，应急电源接线示例见图2.0.4(以蓄电池、不间断供电装置、柴油发电机同时使用为例)。第2.0.6条 对于二级负荷，由于其停电导致的损失较大，且其涉及的范围也比一级负荷广，其供电方式的拟定，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拟定是合理的。目前条文中对二级负荷的供电规定是根据本规范的负荷分级原则和当前供电情况拟定的。 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6kV及以上的专用架空线供电。这点重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(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100%，且互为热备用。 线路常见不涉及铁塔倾倒或龙卷风引起的很少见的故障。第三章 电源及供电系统第3.0.1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，才宜设立自备电源。 第一款对一级负荷中特别重要负荷的供电，是按本规范第2.0.2条第二款“尚应增设应急电源”的规定因而需要设立自备电源。为了保证一级负荷的供电条件也有需要设立自备电源的。 第二、四款设立自备电源需要通过技术经济比较后才定。 第三款设立自备电站的型式是一项挖掘工厂公司潜力,解决电力供需矛盾的技术措施。但各公司是否建自备电站，需通过全面技术经济比较决定。运用常年稳定的余热、压差、废气进行发电，技术经济指标优越，并能充足运用能源。第3.0.2条 应急电源与正常电源之间必须采用可靠措施防止并列运营，目的在于保证应急电源的专用性，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，由于继电器有也许误动作而导致与正常电源误并网。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营的，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，运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3.0.3条 数年运营经验证明，变压器和线路都是可靠的供电元件，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很少的，并且这种事故往往都是由于误操作导致，在加强维护管理、健全必要的规章制度后是可以避免的。假如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，不仅导致大量浪费并且事故也终难避免。第3.0.4条 两回电源线路采用同级电压可以互相备用，提高设备运用率，如能满足一级和二级负荷用电规定期，亦可采用不同电压供电。第3.0.5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也许从邻近单位取得第二电源时，通过协商并征得供电部门批准，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，其规定应与第2.0.2条规定同样，不能减少。第3.0.6条 一级和二级负荷在忽然停电后将导致不同限度的严重损失。因此在作供配电系统设计时，当拟定在事故情况下线路通过容量时，应能满足第2.0.2条和第2.0.5条规定的一级和二级负荷用电的规定。第3.0.7条 假如供电系统结线复杂，配电层次过多，不仅管理不便，操作繁复，并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也许性也随之增长。所以复杂的供电系统可靠性并不一定高，不受运营和维修人员的欢迎，配电级数过多，继电保护整定期限的级数也随之增多，而电力系统允许继电保护的时限级数对10kV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10kV的总变电所或地区变电所配电至10kV配电所，再从该配电所以10kV配电给配电变压器，则认为10kV配电级数为两级。第3.0.8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，多属三级负荷，供电可靠性规定较低，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3.0.9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、减少电能损耗，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层建筑分散设立变电所，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35kV时可用35kV直降至220/380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顽均为低压，小而集中，但用电点多而又远离，当高压配电电压为35kV时，各变电所亦可采用35kV直降至220/380V的低压配电系统。第3.0.10条 一般动力和照明负荷是由同一台变压器供应，在节假日或周期性、季节性轻负荷时，将变压器退出运营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，可运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性。第3.0.11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220/380V低压网络供电，使地区配电变压器和线路得到充足运用。第四章 电压选择和电能质量第4.0.1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，为减少线路电压损失，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，可以减少供电电压等级。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4.0.2条 目前我国公用电力系统已逐步由10kV取代6kV电压。因此，采用10kV有助于互相支援，有助于将来的发展。故当供电电压为35kV及以上时，公司内部的配电电压宜采用10kV，用采用10kV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。 当公司有6kV用电设备时，如采用10kV配电，则其6kV用电设备一般经10/6kV中间变压器供电。例如在大、中型化工厂，6kV高压电动机负荷较大，则10kV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10kV配电电压反而不经济，而采用6kV是合理的。 由于各类公司的性质、规模及用电情况不一，6kV用电负荷究竟占多大比重时宜采用6kV，很难得出一个统一的规律。因此，条文中没有规定此百分数，有关部门可视各类公司的特点，根据技术经济比较、公司发展远景及过去积累的成熟经验拟定。 当公司有3kV电动机时，应配用10(6)/3kV专用变压器，但不推荐以3kV作为配电电压。 在供电电压为220或110kV的大型公司内，例如重型机器厂，可采用三绕组主变压器，以35kV供大型电热设备，以10kV作为动力和照明配电电压。第4.0.3条 在某些情况下，采用35kV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：某些大型公司(如大型钢铁公司)其车间负荷较大，可采用若干个35kV的降压变电所分别设在车间旁的负荷中心位置，并以35kV线路直接在厂区配电，而不采用设立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，减少有色金属和电能消耗量。又如某些公司其负荷不大又较集中，均为低压用电负荷，因工厂位于效区取得10(6)kV电源困难，当采用35kV供电，并经35/0.38kV直降变压器对低压负荷配电，这样可以减少变电级数，从而可以节约电能和投资，并可以提高电能质量，此时，宜采用35kV电压作为配电电压。 35kV以上电压作为公司内直配电压，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4.0.4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营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规定。在各用电单位的受电端有一定的电压偏差范围，同时由于用电单位自身负荷的变化，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基本技术规定(GB755-81)第4.1条规定：“电动机当电源电压(如为交流电源时频率为额定)与额定值的偏差不超过5%时，输出功率仍能维持额定值”。 对照明系根据工业公司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105%，亦不宜低于其额定电压的95%(一般工作场合)及90%(对露天工作场合照明、远离变电所的小面积工作场合难于满足95%时，相应急照明、道路照明、警卫照明及电压为1242V的照明)”。 对于其它用电设备，其允许电压偏差的规定应符合用电设备制造标准的规定，当无特殊规定期，根据一般运营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5%。 用电设备，特别是用得最多的异步电动机，端子电压如偏离GB755-81规定的允许电压偏差范围，将导致它们的性能变劣，寿命减少，及在不合理运营下增长运营费用，故规定验算端子电压。 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95%时，仍能保证电动机温升符合GB755-81的规定(电压为额定值的95%时温升允许超过的最大值：1000kW及以下为10K，1000kW以上为5K)，且堵转转矩、最小转矩、最大转矩均能满足传动规定期，则电动机的端电压可低于95%(但不得低于90%)，即电动机的额定功率适当选得大些，使其经常处在轻载状态，这时电动机的效率不比满载时低，但要增长电网的无功负荷。 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(NEMA标准)规定电动机允许电压偏差范围为10%，美国供电标准也为10%，参见第4.0.7条说明。 英国标准BS4999第31部分，1972年版31.3.2条规定：电动机在电压为95%105%额定电压范围内应能提供额定功率；在英国本土(U.K)使用的电动机，按供电规范的规定，其范围应为94%106%(供电规范中规定为6%)。 关于达成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同样，为6%。 1990年4月我国公布了国家标准电能质量供电电压允许偏差(GB 12325-90)，规定了“35kV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10%。10kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的7%。220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%、-10%”。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规定规定，对电压有特殊规定的用户，供电电压偏差由供用电协议拟定。第4.0.5条 在供配电系统设计中，对的选择供电元件和系统结构，就可以在一定限度上减少电压偏差。 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3522.5%/10.5的变比还是38.522.5%/10.5的变比)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，增长线路截面，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4.0.6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，一相电压减少，另一相电压升高，增大了电压偏差，如图4.0.5所示。由于Y，yn0结线变压器零序阻抗较大，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。第4.0.6条 产生电压偏差的重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，从而在一定限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： (4.0.6-1) 对于变压器： (4.0.6-2) 式中增长或减少的电容器容量(Kvar)； 线路电抗()； 变压器短路电压(%)； 线路电压(KV) 变压器容量(KVA)。 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35kV以上区域变电所或大型公司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，克制轻负荷时电压过高效果也很好，中小型公司的变电所无此装置。 同样，与调整电容器和电抗器容量的原理相同，如调整同步电机的励磁电流，使同步电动机超前或滞后运营，藉以改变同步电机产生或消耗的无功功率，也同样可以达成电压调整的目的。 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“-5%”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，增长变压器和线路中的电压损耗，就可以减少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，既减少了变压器的空载损耗，又起到了电压调整的作用。第4.0.7条 图4.0.7表达供电端按逆调压、稳压和不调压三种运营方式用电设备端电压的比较(也有称稳压为顺调压)。 图上设定逆调压时35kV母线变动范围为额定电压的0+5%，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4倍，与此相应供电元件的电压损失近似地取为4倍，35kV、10kV和380V线路在重负荷时电压损失分别为4%、2%和5%，35/10kV及10/0.38kV变压器调分接头各提高电压2.5%及5%。 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+3.2%-4.9%，在稳压方式下为3+.2%-9.9%，不调压时则为+8.2%-9.9%。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110kV区域变电所实行逆调压，大部分用电单位的电压质量规定就可满足。因此条文规定了“35kV以上电压的变电所中的降压变压器，直接向35kV、10(6)kV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，也有大公司的总变电所。反之，假如中小公司都装置有载调压变压器，不仅增长投资和维护工作量，还将影响供电可靠性，从国家整体利益看，是很不合理的。 据向上海地区电业部门调查：该地区的220kV区域变电所有的设有载调压变压器，有的是无载调压；110kV的基本上都设有载调压；因所内有人值班，都由人工调节。此后建设的110kV变电所都设有载调压。 少数用电单位也许因其负荷曲线特殊，或距区域变电所过远等因素，在采用地区集中调压方式后，还不能满足电压质量规定，此时，可在35kV变电所也采用有载调压变压器。 以下列出美国标准解决调压问题的资料，以供借鉴。但应注意美国电动机标准是10%，不是5%。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(ANSI C84-la-1980)的规定： 1.供电系统设计要按“范围A”进行，出现“范围B”的电压偏差范围应是很少见的，出现后应即采用措施设法达成“范围A”的规定。 2.“范围A”的规定： 115120V系统： 有照明时：用电设备处110125V；供电点114126V。 无照明时：用电设备处108125V；供电点114126V。 460480V系统：(涉及480/277V三相四线制系统) 有照明时：用电设备处440500V；供电点456504V。 无照明时：用电设备处432500V；供电点456504V。 13200V系统：供电点1287013860V。 3.电动机额定电压：115V、230V、460V等。照明额定电压：120V、240V等。 从美国电压标准中计算出的电压偏差百分数： 对电动机；用电设备处(电机端子)无照明时+8.7%、-6%，有照明时+8.7%，-4.4%；供电点+9.6%，-0.9%。 对照明：用电设备处+4.2%，-8.3%；供电点+5%，-5%。 对高压电源(额定电压按13200V)：照明+5%，-2.5%；电动机+9.6%，-1.7%。第4.0.8条 基本上述因素，10(6)kV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，10(6)kV变电所才可有载调压。第4.0.9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4.0.7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够的可调整的无功电源(电力电容器、调相机等)。由于当变电所调高输送电压后，线路中本来的有功负荷P和无或负荷Q都相应增长，特别是因网路的电抗相称大，网路中的变压器电压损失和线路电压损失的增长量均与无功负荷增长量Q成正比，可以抵消变压器调高电压的效果。所以在网路中应设立无功电源以减小无功负荷Q，并应可调，方能达成预期的调压交果。计算电压损失变化的公式见第4.0.6条说明。 逆调压的范围规定为0+5%，4.0.7条说明图中证明用电设备端子上已能达成电压偏差为5%的规定。我国现行的变压器有载调压分接头，220、110、63kV均为81.25%，35kV为32.5%，10(6)kV为42.5%。 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4.0.10 我国已于1990年4月20日公布了国家标准电能质量电压允许波动和闪变(GB 12326-90)，规定了电力系统公共供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，因而应积极采用措施加以限制。 第一、二两款是考虑线路阻抗的作用。 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： 的比值，单台时1.2%1.6%，双台时2.0%2.7%三台及以上时2.8%3.7%。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规定期，应选用一次电压较低的变压器，有助于保证断路器的频繁操作性能。当然也可采用其它措施，例如： 1.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3.5倍(将减少钢产量)。 2.采用静止补偿装置。静止补偿装置对大功率电弧炉或其它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(SVC，static var compensator)，现将其使用状况作简要介绍。 国际上在60年代就采用SVC，近几年发展不久，在输电工程和工业上都有应用。SVC的类型有： PC/TCR(固定电容器/晶闸管控制电抗器)型； TSC(晶闸管投切电容器)型； TSC/TCR型； SR(自饱和电抗器)型。 其中PC/TCR型是用得较多的一种。 TCR和TSC自身产生谐波，都附有消除设施。 自饱和电抗器型SVC的特点与优点有： 1.可靠性高。第四届国际交流与直流输电会议于1985年9月在伦敦英国电机工程师学会(IEE)召开，SVC是会议的三个中心议题之一。会议上专家介绍，自饱和电抗器式与晶闸管式SVC的事故率之比为1：7。 2.反映速度更快。 3.维护方便，维护费用低。 4.过载能力强。会议上专家又介绍实例，容量为192Mvar的SVC，可过载到800Mvar(大于4倍)，连续0.5s而无问题。如晶闸管式SVC要达成这样大的过载能力，须大大放大阀片的尺寸，从而大幅度提高了成本。 5.自饱和电抗器有其独特的结构特点，例如：三相的用9个铁芯柱，线圈的连接也比较特殊，目的是自身平衡5次、7次等高次谐波，还采用一个小型的3柱网形电抗器(Mdsh Reactor)来减少更高次谐波的影响。但其制造工艺和实验设备都有条件制造这种自饱和电抗器。 6.自饱和电抗器的噪音水平约为80dB，需要装在隔音室内。 7.成套的SVC没有一定的标准，但组成SVC的各项部件则有各自的标准，如自饱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SVC。 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SVC已用于轧机冲击负荷的补偿。第4.0.11条 谐波电力系统的危害一般有： 1.交流发电机、变压器、电动机、线路等增长损耗； 2.电容器、电缆绝缘损坏； 3.电子计算机失控，电子设备误触发，电子元件测试无法进行； 4.继电保护误动作或拒动； 5.感应型电度表计量不准确； 6.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，低次一般取2，最高次则19、25、40、50不等，有些国家不作限制，而西德只取5、7、11、13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5%，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规定，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。 条文提出对减少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的电网供电。电网短路容量大，则承受非线性负荷的能力高。 第二款。 1.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长整流脉冲数。例如有一台整流变压器，二次侧有和Y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。 2.例如有两台Y/Y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15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入谐波。 3.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L-C-R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6.0.7条说明。第4.0.12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，设计由公共低压电网供电的220V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30A的，用单相220V供电。上流沿用此办法30余年，未发现弊病，线路投资明显减少，线路损耗也增长不多，在社区内，供电局会考虑将许多220V单相进户点均衡地分派到三相上去。第五章 无功补偿第5.0.1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80%，甚至更大。因此在设计中对的选用电动机、变压器等容量，可以提高负荷率，对提高自然或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,并且容易产生很大的涡流损失，因此在布置和安装上采用适当措施减少电抗，可提高自然功率因数。在一般工业公司与民用建筑中，线路的感抗也占一定的比重，设法减少线路损耗，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营，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因素难以坚持使用，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5.0.2条 当采用第5.0.1条的各种措施进行提高自然功率因数后，尚不能达成合理运营的规定期，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营，一种是采用电容器补偿。同步电动机价格贵，操作控制复杂，自身损耗也较大，不仅采用小容量同步电动机不经济，即使容量较大并且长期连续运营的同步电动机也正为异步电动机加电容器补偿所代替，同时操作工人往往紧张同步电动机超前运营会增长维修工作量，经常将设计中的超前运营同步电动机作滞后运营，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的确合理时，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，既能满足目前运营规定，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器作为人工补偿的重要设备。第5.0.3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1983年全国电力设备价格汇编，高、低压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；元件周边用不燃、惰性无毒的蛭石颗粒填满，可吸取热能，防止起火和爆炸，装有放电电阻，断电后lmin内，端电压下降到50V以下。涉及放电电阻的总损耗小于0.5W/kvar，有自愈性，体积小，重量轻，可垂直或水平安装，允许300倍额定电流的涌流1000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，但电容器的运用率往往不高，初次投资及维护费用增长。从提高电容器的运用率和避免遭致损坏的观点出发，宜用于以下范围： 1.选择长期运营的电气设备，为其配置单独补偿电容器。由于电气设备长期运营，电容器的运用率高，在其运营时，电容器正好接在线路上，如压缩机、风机、水泵等。 2.一方面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，并且相对地减小涌流。 由于每千瓦电容器箱的价格随电容器容量的增长而减少，也就是电容器容量小时，其电容器箱的价格相对比较大，