電力系統(tǒng)原理——第六章

1、電力系統(tǒng)原理第六章 一一. .調(diào)整電壓的必要性調(diào)整電壓的必要性 6 63 3 電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整電壓管理電壓管理 和借發(fā)電機(jī)、變壓器調(diào)壓和借發(fā)電機(jī)、變壓器調(diào)壓 電壓偏移過(guò)大時(shí)，會(huì)影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，電壓偏移過(guò)大時(shí)，會(huì)影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量， 損壞設(shè)備，甚至引起系統(tǒng)性的損壞設(shè)備，甚至引起系統(tǒng)性的“電壓崩潰電壓崩潰”，造成大面積停，造成大面積停 電。電。 電力系統(tǒng)原理第六章 二二. . 電壓波動(dòng)和電壓管理電壓波動(dòng)和電壓管理 1.1.電壓波動(dòng)電壓波動(dòng) 當(dāng)負(fù)荷發(fā)生波動(dòng)時(shí)，使得線路上傳送的無(wú)功功率發(fā)生當(dāng)負(fù)荷發(fā)生波動(dòng)時(shí)，使得線路上傳送的無(wú)功功率發(fā)生 波動(dòng)，相應(yīng)的各節(jié)點(diǎn)

2、電壓也隨之波動(dòng)。波動(dòng)，相應(yīng)的各節(jié)點(diǎn)電壓也隨之波動(dòng)。 對(duì)于沖擊性負(fù)荷引起的電壓波動(dòng)需進(jìn)行限制。對(duì)于沖擊性負(fù)荷引起的電壓波動(dòng)需進(jìn)行限制。 電力系統(tǒng)原理第六章 2.2.電壓管理電壓管理 電壓中樞點(diǎn)電壓中樞點(diǎn):就是那些反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠就是那些反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠 的高壓母線、樞紐變電所低壓母線或有大量地方負(fù)荷的的高壓母線、樞紐變電所低壓母線或有大量地方負(fù)荷的 發(fā)電機(jī)母線。發(fā)電機(jī)母線。 （1）中樞點(diǎn)的電壓偏移）中樞點(diǎn)的電壓偏移 根據(jù)負(fù)荷對(duì)電壓的要求，任何時(shí)刻應(yīng)滿足根據(jù)負(fù)荷對(duì)電壓的要求，任何時(shí)刻應(yīng)滿足 ： NBA UUU)05. 195. 0( A B o 電力系統(tǒng)原理第六章 需綜合考

3、慮需綜合考慮A、B對(duì)電壓中樞點(diǎn)對(duì)電壓中樞點(diǎn)O點(diǎn)的要求。要同時(shí)滿點(diǎn)的要求。要同時(shí)滿 足兩個(gè)負(fù)荷對(duì)電壓質(zhì)量的要求，中樞點(diǎn)電壓的允許變動(dòng)足兩個(gè)負(fù)荷對(duì)電壓質(zhì)量的要求，中樞點(diǎn)電壓的允許變動(dòng) 范圍減小。范圍減小。 在實(shí)際電力系統(tǒng)中，由同一中樞點(diǎn)供電的負(fù)荷可能很在實(shí)際電力系統(tǒng)中，由同一中樞點(diǎn)供電的負(fù)荷可能很 多，且中樞點(diǎn)到負(fù)荷處線路上的電壓損耗的大小和變化多，且中樞點(diǎn)到負(fù)荷處線路上的電壓損耗的大小和變化 規(guī)律的差別可能很大，完全可能出現(xiàn)在某些時(shí)段內(nèi)，中規(guī)律的差別可能很大，完全可能出現(xiàn)在某些時(shí)段內(nèi)，中 樞點(diǎn)電壓取任何值均不能滿足要求，這時(shí)須采取其他措樞點(diǎn)電壓取任何值均不能滿足要求，這時(shí)須采取其他措 施（如在負(fù)

4、荷處進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，改變變壓器變比等）。施（如在負(fù)荷處進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，改變變壓器變比等）。 電力系統(tǒng)原理第六章 （2）中樞點(diǎn)電壓的調(diào)整方式）中樞點(diǎn)電壓的調(diào)整方式 逆調(diào)壓：逆調(diào)壓： 最大負(fù)荷時(shí)升高中樞點(diǎn)電壓，但不超過(guò)線路最大負(fù)荷時(shí)升高中樞點(diǎn)電壓，但不超過(guò)線路 額定電壓的額定電壓的105%，最小負(fù)荷時(shí)降低中樞點(diǎn)電壓，但不低，最小負(fù)荷時(shí)降低中樞點(diǎn)電壓，但不低 于線路的額定電壓（于線路的額定電壓（100 %） 。適用于供電線路較長(zhǎng)、。適用于供電線路較長(zhǎng)、 負(fù)荷變化較大的中樞點(diǎn)。負(fù)荷變化較大的中樞點(diǎn)。 順調(diào)壓：最大負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓降低，但不低于順調(diào)壓：最大負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓降低，但不低于 線路額定電壓

5、的線路額定電壓的102.5% ，最小負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓升，最小負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓升 高，但不高于線路額定電壓的高，但不高于線路額定電壓的107.5%。 適用于供電線路適用于供電線路 不長(zhǎng)，負(fù)荷變動(dòng)不大的中樞點(diǎn)。不長(zhǎng)，負(fù)荷變動(dòng)不大的中樞點(diǎn)。 恒調(diào)壓：中樞點(diǎn)電壓保持基本不變，一般為線路額定恒調(diào)壓：中樞點(diǎn)電壓保持基本不變，一般為線路額定 電壓的電壓的102105， 適用于線路長(zhǎng)度、負(fù)荷變動(dòng)情況適用于線路長(zhǎng)度、負(fù)荷變動(dòng)情況 介于上述兩者之間的情況。介于上述兩者之間的情況。 電力系統(tǒng)原理第六章 三三. . 借改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)整借改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)整 G %10 max U %4 min U %4

6、max U %6 max U %6 . 1 min U %4 . 2 min U +5% -5% -9% +1% -5% -4% -5.6% +4.4% +2% 發(fā)電機(jī)經(jīng)多級(jí)變壓向負(fù)荷供電時(shí)，僅借發(fā)電機(jī)調(diào)壓往往不能發(fā)電機(jī)經(jīng)多級(jí)變壓向負(fù)荷供電時(shí)，僅借發(fā)電機(jī)調(diào)壓往往不能 滿足負(fù)荷對(duì)電壓質(zhì)量的要求滿足負(fù)荷對(duì)電壓質(zhì)量的要求( (I If fIIfN fN）， ），這時(shí)需借助其他措施。這時(shí)需借助其他措施。 電力系統(tǒng)原理第六章 四四. . 借改變變壓器變比調(diào)壓借改變變壓器變比調(diào)壓 G g U G U I U i U J U j U g U i U j U i g j 雙繞組變壓器的高壓繞組和三繞組的高、中

7、壓繞組有雙繞組變壓器的高壓繞組和三繞組的高、中壓繞組有3-53-5個(gè)個(gè) 分接頭可供選擇，如有分接頭可供選擇，如有U UN N5 5、 U UN N2 22.52.5 。其中對(duì)應(yīng)于其中對(duì)應(yīng)于 U UN N的分接頭常稱主接頭或主抽頭。的分接頭常稱主接頭或主抽頭。 合理選擇變壓器的分接頭也可調(diào)壓。合理選擇變壓器的分接頭也可調(diào)壓。 電力系統(tǒng)原理第六章 四四. . 借改變變壓器變比調(diào)壓借改變變壓器變比調(diào)壓 （1）對(duì)于雙繞組降壓變壓器）對(duì)于雙繞組降壓變壓器i I U i U i U i ImmaxImminmaxmin ImIm , axinii taxtin USUSUU UU 給定低壓側(cè)期望實(shí)際電壓，

8、 要求選擇，。 i Ii i tI i Ni UU U k U k U i Ni tIIi U UUU U max maxImImmax i Ni iaxaxt U U UUUS 時(shí)時(shí)， min minImImmin i Ni iinint U U UUUS 時(shí)時(shí)， I U i U i U 電力系統(tǒng)原理第六章 普通變壓器在運(yùn)行中不能倒換接頭，只有停運(yùn)時(shí)才能調(diào)整，因普通變壓器在運(yùn)行中不能倒換接頭，只有停運(yùn)時(shí)才能調(diào)整，因 此，必須在投運(yùn)前選擇好合適的接頭以滿足各種負(fù)荷要求。此，必須在投運(yùn)前選擇好合適的接頭以滿足各種負(fù)荷要求。 為使最大、最小負(fù)荷兩種情況下變電所低壓母線實(shí)際電壓偏離為使最大、最小負(fù)荷

9、兩種情況下變電所低壓母線實(shí)際電壓偏離 要求的要求的U Uimax imax， ，U Uimin imin大體相等，分接頭電壓應(yīng)取 大體相等，分接頭電壓應(yīng)取U UtImax tImax， ，U UtImin tImin的平 的平 均值。均值。 2 ImImintaxt tI UU U 根據(jù)根據(jù)U UtI tI選擇一最接近的分接頭，再按選定的分接頭校驗(yàn)低壓 選擇一最接近的分接頭，再按選定的分接頭校驗(yàn)低壓 母線上的實(shí)際電壓能否滿足要求。母線上的實(shí)際電壓能否滿足要求。 電力系統(tǒng)原理第六章 （2）對(duì)于雙繞組升壓變壓器）對(duì)于雙繞組升壓變壓器g g U G U g U g 。，要要求求選選擇擇 ，低低壓壓側(cè)

10、側(cè)期期望望電電壓壓給給定定 minmax minmaxminminmaxmax , tGtG ggGG UU UUSUSU Ng tG g g gG g U U k k UU U g Ng gGtG U U UUU maxmaxmaxmax max Ng tGGg g U SUUU U 時(shí)， min minminminmin g Ng gGtG U U UUUS 時(shí)， S g g U g U G U 電力系統(tǒng)原理第六章 2 minmaxtGtG tG UU U 電力系統(tǒng)原理第六章 例例6-1 某降壓變電所有一臺(tái)變比為（某降壓變電所有一臺(tái)變比為（11022.5%） /11的變壓器，歸算到高壓側(cè)的

11、阻抗為的變壓器，歸算到高壓側(cè)的阻抗為2.44+j40。已。已 知最大負(fù)荷時(shí)通過(guò)變壓器的功率為知最大負(fù)荷時(shí)通過(guò)變壓器的功率為28+j14MVA，高，高 壓母線電壓為壓母線電壓為113kV;最小負(fù)荷時(shí)通過(guò)變壓器的功率為最小負(fù)荷時(shí)通過(guò)變壓器的功率為 10+j6MVA，高壓母線電壓為，高壓母線電壓為115kV，低壓側(cè)母線電，低壓側(cè)母線電 壓允許變化范圍為壓允許變化范圍為1011kV，試選擇變壓器的分接頭。，試選擇變壓器的分接頭。 電力系統(tǒng)原理第六章 解：最大負(fù)荷及最小負(fù)荷時(shí)變壓器的電壓損耗為解：最大負(fù)荷及最小負(fù)荷時(shí)變壓器的電壓損耗為 kV56. 5 113 401444. 228 max. 1 max

12、max max. U XQRP U TT T kV3 . 2 115 40644. 210 min. 1 minmin min. U XQRP U TT T 最大和最小負(fù)荷時(shí)變壓器的分接頭電壓分別為：最大和最小負(fù)荷時(shí)變壓器的分接頭電壓分別為： kV2 .118 10 1156. 5113 max. 2 2max.max. 1 max.1 U UUU U NT t kV7 .112 11 113 . 2115 min. 2 2min.min. 1 min.1 U UUU U NT t kV45.1157 .1122 .118 2 1 2 1 min.1max.11 ttt UUU 電力系統(tǒng)原理第

13、六章 選擇最接近的分接頭電壓選擇最接近的分接頭電壓115.5kV，即，即110+5%的分接頭。的分接頭。 校驗(yàn)：校驗(yàn)： kVkV1023.10 5 .115 1156. 5113 1 2max.max. 1 max. 2 t NT U UUU U kVkV1173.10 5 .115 113 . 2115 1 2min.min. 1 min. 2 t NT U UUU U 均未超出允許電壓范圍均未超出允許電壓范圍1011kV，因此所選分接頭，因此所選分接頭 能滿足調(diào)壓要求。能滿足調(diào)壓要求。 電力系統(tǒng)原理第六章 題題2 2：發(fā)電廠裝有兩臺(tái)容量為：發(fā)電廠裝有兩臺(tái)容量為31.531.5MVAMVA、

14、額定變比為額定變比為 121/10.5121/10.5kVkV的變壓器。由變壓器輸出的最大負(fù)荷為的變壓器。由變壓器輸出的最大負(fù)荷為 50+50+j40MVAj40MVA、最小負(fù)荷為最小負(fù)荷為25+25+j15MVA j15MVA 。假定高壓母線電假定高壓母線電 壓壓U UH H維持維持116116kVkV恒定不變，且發(fā)電機(jī)母線須實(shí)行逆調(diào)壓恒定不變，且發(fā)電機(jī)母線須實(shí)行逆調(diào)壓 ( (U Umax max為 為1.051.05U UN N，及及U Umin min為 為1.01.0U UN N) )以滿足地方負(fù)荷電壓的以滿足地方負(fù)荷電壓的 要求。并聯(lián)運(yùn)行變壓器歸算至高壓側(cè)的等值阻抗為要求。并聯(lián)運(yùn)行變

15、壓器歸算至高壓側(cè)的等值阻抗為 1.47+1.47+j24.4j24.4。試確定變壓器的變比。試確定變壓器的變比。 電力系統(tǒng)原理第六章 解：變壓器的電壓損耗（忽略電壓降落橫分量）解：變壓器的電壓損耗（忽略電壓降落橫分量） 最大負(fù)荷時(shí)：最大負(fù)荷時(shí)：kV U XQRP U H TT 05. 9 116 4 .244047. 150 maxmax max 最小負(fù)荷時(shí)：最小負(fù)荷時(shí)： kV U XQRP U H TT 47. 3 116 4 .241547. 125 minmin min 根據(jù)發(fā)電機(jī)母線逆調(diào)壓要求，該母線電壓根據(jù)發(fā)電機(jī)母線逆調(diào)壓要求，該母線電壓 Udmax=1.05UN=1.0510=10

16、.5kV， U dmin=1.0UN=1.010=10kV kV U U UUUS d Nd HtH 05.125 5 .10 5 .10 05. 9116 max maxmaxmaxmax 時(shí)時(shí)， 電力系統(tǒng)原理第六章 kV U U UUUS d Nd HtH 44.125 10 5 .10 47. 3116 min minminminmin 時(shí)時(shí)， kV UU U tHtH tH 245.125 2 44.12505.125 2 minmax 選取最接近的標(biāo)準(zhǔn)接頭電壓選取最接近的標(biāo)準(zhǔn)接頭電壓121(1+2.5%)=124.02kV 校驗(yàn)：校驗(yàn)： kV U U UUU tH Nd Hd 58.

17、10 02.124 5 .10 05. 9116 maxmaxmax 時(shí)低壓母線實(shí)際電壓，時(shí)低壓母線實(shí)際電壓， max S 時(shí)時(shí)低低壓壓母母線線實(shí)實(shí)際際電電壓壓， min S 電壓偏移：電壓偏移： %8 . 5%100 10 1058.10 %100 max Nd Ndd U UU kV U U UUU tH Nd Hd 11.10 02.124 5 .10 47. 3116 minminmin 電力系統(tǒng)原理第六章 電壓偏移：電壓偏移： %1 . 1%100 10 1011.10 %100 min Nd Ndd U UU 因接頭電壓之間的距離為因接頭電壓之間的距離為2.5，計(jì)算電壓偏移和要求的

18、電，計(jì)算電壓偏移和要求的電 壓偏移相差不超過(guò)壓偏移相差不超過(guò)1.25是允許的。從計(jì)算結(jié)果看出，是允許的。從計(jì)算結(jié)果看出， 所確定的變比所確定的變比124.02/10.5滿足要求。滿足要求。 電力系統(tǒng)原理第六章 （3 3）對(duì)于三繞組變壓器）對(duì)于三繞組變壓器g g 三繞組變壓器除高壓繞組有抽頭外，一般中壓繞組也具三繞組變壓器除高壓繞組有抽頭外，一般中壓繞組也具 有抽頭可供選擇。對(duì)高、中壓繞組都具有抽頭的三繞組有抽頭可供選擇。對(duì)高、中壓繞組都具有抽頭的三繞組 變壓器，各繞組接頭電壓的確定仍按上述雙繞組變壓器變壓器，各繞組接頭電壓的確定仍按上述雙繞組變壓器 的方法分兩步進(jìn)行。的方法分兩步進(jìn)行。 首先。

19、根據(jù)低壓母線的調(diào)壓要求在高首先。根據(jù)低壓母線的調(diào)壓要求在高低壓繞組之間低壓繞組之間 進(jìn)行計(jì)算，選取高壓繞組的分接頭電壓即變比進(jìn)行計(jì)算，選取高壓繞組的分接頭電壓即變比U UtH tH/U /UNL NL； ； 然后根據(jù)中壓的調(diào)壓要求及選取的高壓繞組接頭電壓然后根據(jù)中壓的調(diào)壓要求及選取的高壓繞組接頭電壓U UtH tH， ， 在高在高中壓繞組之間進(jìn)行計(jì)算，選取中壓繞組的分接頭電壓中壓繞組之間進(jìn)行計(jì)算，選取中壓繞組的分接頭電壓 U UtM tM。 。確定的變比即為確定的變比即為U UtH tH/U /UtM tM/U /UtL tL。 。 電力系統(tǒng)原理第六章 3. 有載調(diào)壓變壓器有載調(diào)壓變壓器 有時(shí)

20、候，普通變壓器將無(wú)法滿足調(diào)壓要求，這時(shí)可采用有時(shí)候，普通變壓器將無(wú)法滿足調(diào)壓要求，這時(shí)可采用 有載調(diào)壓變壓器。有載調(diào)壓變壓器。 目前我國(guó)目前我國(guó)110kV電壓級(jí)的有載調(diào)壓變壓器有七個(gè)分接頭，電壓級(jí)的有載調(diào)壓變壓器有七個(gè)分接頭， 調(diào)壓范圍為調(diào)壓范圍為11032.5，220kV電壓級(jí)的有載調(diào)壓變電壓級(jí)的有載調(diào)壓變 壓器有九個(gè)分接頭，調(diào)壓范圍為壓器有九個(gè)分接頭，調(diào)壓范圍為22042.0。 電力系統(tǒng)原理第六章 圖圖6-4為具有調(diào)壓繞組有載調(diào)壓變壓器的接線圖。為具有調(diào)壓繞組有載調(diào)壓變壓器的接線圖。 它的主繞組上連接一個(gè)它的主繞組上連接一個(gè) 具有若干分接頭的調(diào)壓繞組，具有若干分接頭的調(diào)壓繞組， 依靠特殊的

21、切換裝置可以帶依靠特殊的切換裝置可以帶 負(fù)荷改變分接頭。切換裝置負(fù)荷改變分接頭。切換裝置 有兩個(gè)可動(dòng)觸頭，改變分接有兩個(gè)可動(dòng)觸頭，改變分接 頭時(shí)，先將一個(gè)動(dòng)觸頭移到頭時(shí)，先將一個(gè)動(dòng)觸頭移到 選定的分接頭上，然后再將選定的分接頭上，然后再將 另一個(gè)動(dòng)觸頭移到該分接頭另一個(gè)動(dòng)觸頭移到該分接頭 上，這樣在分接頭切換過(guò)程上，這樣在分接頭切換過(guò)程 中才不致使變壓器開(kāi)路。中才不致使變壓器開(kāi)路。 圖圖6-4 有載調(diào)壓變壓器接線圖有載調(diào)壓變壓器接線圖 電力系統(tǒng)原理第六章 一一. . 借補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓借補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓 6 64 4 電壓調(diào)整電壓調(diào)整借補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓和組合調(diào)壓借補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓和組合調(diào)壓 1. 1. 各種補(bǔ)

22、償設(shè)備的調(diào)壓方式各種補(bǔ)償設(shè)備的調(diào)壓方式 并聯(lián)電容器并聯(lián)電容器 調(diào)相機(jī)調(diào)相機(jī) 靜止補(bǔ)償器靜止補(bǔ)償器 電力系統(tǒng)原理第六章 2.2.補(bǔ)償設(shè)備容量的計(jì)算補(bǔ)償設(shè)備容量的計(jì)算 C jQ jc U G 1:ki kj : 1 ij i U j U ijijij jxrZ jj jQP jc U ijc UUU ijijij jxrZ Ui j UjC () jjc Pj QQ 補(bǔ)償后補(bǔ)償后 補(bǔ)償前補(bǔ)償前 j ijjij ijj j PrQ x UUUU U () j ijjCij jc jc PrQQx U U i j U 電力系統(tǒng)原理第六章 j ijjij j j PrQ x U U () j ijjCi

23、j jc jc PrQQx U U 假定補(bǔ)償前后假定補(bǔ)償前后Ui保持不變保持不變 解之，得解之，得 )()( j ijjijj ijjijjc Cjcj ijjcj PrQ xPrU QUU Ux Q x U 可簡(jiǎn)化為可簡(jiǎn)化為 () jc Cjcj ij U QUU x 電力系統(tǒng)原理第六章 3.3.最小補(bǔ)償設(shè)備容量的確定最小補(bǔ)償設(shè)備容量的確定 在確定這些補(bǔ)償設(shè)備容量時(shí)，須先確定變壓器變比。在確定這些補(bǔ)償設(shè)備容量時(shí)，須先確定變壓器變比。 2jcj Cjcj ijj UU QUk xk () jc Cjcj ij U QUU x C jQ jc U G 1:ki kj : 1 ij i U j U

24、 ijijij jxrZ jj jQP jc U ijijij jxrZ Ui j UjC i tJ j Nj U k U 2jc Cjcjj ij U QUUk x 電力系統(tǒng)原理第六章 3.3.最小補(bǔ)償設(shè)備容量的確定最小補(bǔ)償設(shè)備容量的確定 Nj tJ j U U k （1）并聯(lián)電容器：）并聯(lián)電容器： minmax ,SS在時(shí) 全部退出,在時(shí) 全部投入； 確定其容量分兩步：確定其容量分兩步： 第一步：在第一步：在Smin時(shí)，電容器全部退出，確定變壓器分接頭；時(shí)，電容器全部退出，確定變壓器分接頭； minmmin min Nj tJiinij jc U UUU U 根據(jù)根據(jù)UtJmin選擇一最接近的分接頭選擇一最接近的分接頭UtJ （先充分發(fā)揮變壓器的調(diào)壓功能，。）（先充分發(fā)揮變壓器的調(diào)壓功能，。） 只能發(fā)無(wú)功只能發(fā)無(wú)功 電力