電力系統(tǒng)分析第5章

1、第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制調(diào)整和控制第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制內(nèi)容提要內(nèi)容提要第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制概念概念 電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)：電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)： 系統(tǒng)各個節(jié)點的負(fù)荷和電壓、各個發(fā)電機的功率、系統(tǒng)各個節(jié)點的負(fù)荷和電壓、各個發(fā)電機的功率、系統(tǒng)的頻率都保持不變的狀態(tài)。相當(dāng)于系統(tǒng)的平衡系統(tǒng)的頻率都保持不變的狀態(tài)。相當(dāng)于系統(tǒng)的平衡點。點。 暫態(tài)過程：暫態(tài)過程： 系統(tǒng)從一個穩(wěn)態(tài)過渡到

2、另外一個穩(wěn)態(tài)的過程。系統(tǒng)從一個穩(wěn)態(tài)過渡到另外一個穩(wěn)態(tài)的過程。第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制控制 頻率頻率 穩(wěn)態(tài)時，系統(tǒng)各點頻率相等。穩(wěn)態(tài)時，系統(tǒng)各點頻率相等。 發(fā)電機轉(zhuǎn)速與頻率之間的關(guān)系發(fā)電機轉(zhuǎn)速與頻率之間的關(guān)系 保持頻率穩(wěn)定的方法：調(diào)整原動機對發(fā)電機的輸入保持頻率穩(wěn)定的方法：調(diào)整原動機對發(fā)電機的輸入功率，使輸出功率與變化的系統(tǒng)負(fù)荷有功功率相適功率，使輸出功率與變化的系統(tǒng)負(fù)荷有功功率相適應(yīng)。應(yīng)。 頻率控制與負(fù)荷有功功率變化及其在發(fā)電機間的分頻率控制與負(fù)荷有功功率變化及其

3、在發(fā)電機間的分配及發(fā)電機組功率控制有關(guān)。配及發(fā)電機組功率控制有關(guān)。60 fnp第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制一、負(fù)荷的有功功率及其頻率特性一、負(fù)荷的有功功率及其頻率特性1、電力系統(tǒng)的綜合用電負(fù)荷：、電力系統(tǒng)的綜合用電負(fù)荷：系統(tǒng)中所有電力用戶的用電設(shè)備所消耗的電功率總和。系統(tǒng)中所有電力用戶的用電設(shè)備所消耗的電功率總和。負(fù)荷類型：負(fù)荷類型： 工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、居民用電。工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、居民用電。主要用電設(shè)備：主要用電設(shè)備： 異步機、同步機、電熱裝置、整異步機、同步機、電熱裝置、整流裝置、照明設(shè)備等。流裝置、照明設(shè)備等。電力系統(tǒng)的供電負(fù)荷：電力系統(tǒng)的

4、供電負(fù)荷： 電力系統(tǒng)的綜合用電負(fù)荷電力系統(tǒng)的綜合用電負(fù)荷加上電力網(wǎng)的功率損耗。加上電力網(wǎng)的功率損耗。電力系統(tǒng)的發(fā)電負(fù)荷：電力系統(tǒng)的發(fā)電負(fù)荷： 電力系統(tǒng)的供電負(fù)荷再加上電力系統(tǒng)的供電負(fù)荷再加上發(fā)電廠廠用電消耗的功率。發(fā)電廠廠用電消耗的功率。第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制2、負(fù)荷曲線、負(fù)荷曲線日負(fù)荷曲線日負(fù)荷曲線 ：描述一天：描述一天24小時負(fù)荷的變化，小時負(fù)荷的變化， 作用：安排日發(fā)電計劃、確定運行方式。作用：安排日發(fā)電計劃、確定運行方式。第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制年最大負(fù)荷曲線年最大負(fù)荷曲線 ：

5、描述一年內(nèi)每個月最大有功功率負(fù)荷變化。：描述一年內(nèi)每個月最大有功功率負(fù)荷變化。 作用：安排發(fā)電設(shè)備的檢修計劃。作用：安排發(fā)電設(shè)備的檢修計劃。第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制年持續(xù)負(fù)荷曲線年持續(xù)負(fù)荷曲線 ：按一年中系統(tǒng)負(fù)荷的數(shù)值大小及其持：按一年中系統(tǒng)負(fù)荷的數(shù)值大小及其持續(xù)小時數(shù)順序排列而繪制成。續(xù)小時數(shù)順序排列而繪制成。 作用：安排發(fā)電計劃、可靠性估算。作用：安排發(fā)電計劃、可靠性估算。第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制3、負(fù)荷特性與負(fù)荷模型負(fù)荷特性與負(fù)荷模型綜合負(fù)荷的功率一般是綜合負(fù)荷的功率一般是要隨運行

6、參數(shù)（電壓和要隨運行參數(shù)（電壓和頻率）的變化而變化的，頻率）的變化而變化的，反映這種變化規(guī)律的曲反映這種變化規(guī)律的曲線或數(shù)學(xué)表達(dá)式稱為負(fù)線或數(shù)學(xué)表達(dá)式稱為負(fù)荷特性。荷特性。負(fù)荷特性包括：負(fù)荷特性包括： 動態(tài)特性和靜態(tài)特性；動態(tài)特性和靜態(tài)特性； 頻率特性和電壓特性頻率特性和電壓特性。第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制負(fù)荷模型負(fù)荷模型是指在電力系統(tǒng)分析計算中對負(fù)荷特性所作的是指在電力系統(tǒng)分析計算中對負(fù)荷特性所作的物理模擬或數(shù)學(xué)描述。物理模擬或數(shù)學(xué)描述。負(fù)荷模型分為：負(fù)荷模型分為： 動態(tài)模型和靜態(tài)靜態(tài)；動態(tài)模型和靜態(tài)靜態(tài)； 頻率特性和電壓特性。頻率特性和電

7、壓特性。如：負(fù)荷的電壓靜態(tài)特性常用二項式表示：如：負(fù)荷的電壓靜態(tài)特性常用二項式表示：)/()/(2pNpNpNcVVbVVaPP)/()/(2qNqNqNcVVbVVaQQ第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制4、負(fù)荷的頻率特性、負(fù)荷的頻率特性 負(fù)荷吸收的有功功率和無功功率與系統(tǒng)的頻率有關(guān)。負(fù)荷吸收的有功功率和無功功率與系統(tǒng)的頻率有關(guān)。 頻率特性：負(fù)荷有功功率隨系統(tǒng)頻率變化的特性。頻率特性：負(fù)荷有功功率隨系統(tǒng)頻率變化的特性。 電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷由各種各樣的負(fù)荷組成。這些負(fù)荷吸取的有功功電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷由各種各樣的負(fù)荷組成。這些負(fù)荷吸取的有功功率有的與頻率無

8、關(guān)，有的與頻率的一次方成正比，有的與頻率的二率有的與頻率無關(guān)，有的與頻率的一次方成正比，有的與頻率的二次方成正比，有的與頻率的更高次方成正比。次方成正比，有的與頻率的更高次方成正比。 近似為近似為 一般，一般， 為為13230123()()()LLNNNNfffPPaaaafff23*01*2*3*LPaa fa fa f*LLLLNLLLNPKfPKffKKP*LKPLOfPL1f1負(fù)荷的靜態(tài)頻率負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性曲線的斜率特性曲線的斜率稱為負(fù)荷的頻率稱為負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制二、頻率調(diào)整必要性和有功功

9、率平衡二、頻率調(diào)整必要性和有功功率平衡 1、頻率調(diào)整必要性、頻率調(diào)整必要性 用戶：對頻率敏感用戶：對頻率敏感 (1)(1) 電力系統(tǒng)頻率變化會引起異步電動機轉(zhuǎn)速變化電力系統(tǒng)頻率變化會引起異步電動機轉(zhuǎn)速變化, ,這會這會使得電動機所驅(qū)動的加工工業(yè)產(chǎn)品的機械的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化使得電動機所驅(qū)動的加工工業(yè)產(chǎn)品的機械的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化, ,轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定會影響產(chǎn)品質(zhì)量轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定會影響產(chǎn)品質(zhì)量, ,甚至?xí)霈F(xiàn)次品和廢品。甚至?xí)霈F(xiàn)次品和廢品。 （2 2）電力系統(tǒng)頻率波動會影響某些測量和控制用的電子）電力系統(tǒng)頻率波動會影響某些測量和控制用的電子設(shè)備的準(zhǔn)確性和性能設(shè)備的準(zhǔn)確性和性能, ,頻率過低時有些設(shè)備甚至無法工作。頻

10、率過低時有些設(shè)備甚至無法工作。這對一些重要工業(yè)和國防是不能允許的。這對一些重要工業(yè)和國防是不能允許的。 （3 3）電力系統(tǒng)頻率降低將使電動機的轉(zhuǎn)速和輸出功率降電力系統(tǒng)頻率降低將使電動機的轉(zhuǎn)速和輸出功率降低低, ,導(dǎo)致其所帶動機械的轉(zhuǎn)速和出力降低導(dǎo)致其所帶動機械的轉(zhuǎn)速和出力降低, ,影響電力用戶設(shè)影響電力用戶設(shè)備的正常運行備的正常運行。第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制 頻率變化對電力系統(tǒng)的影響頻率變化對電力系統(tǒng)的影響 （1 1）頻率下降時）頻率下降時, ,汽輪機葉片的振動會變大汽輪機葉片的振動會變大, ,輕則影響使用壽命輕則影響使用壽命, ,重則重則

11、可能產(chǎn)生裂紋。對于額定頻率為可能產(chǎn)生裂紋。對于額定頻率為50Hz50Hz的電力系統(tǒng)的電力系統(tǒng), ,當(dāng)頻率低到當(dāng)頻率低到45Hz45Hz附近附近時時, ,某些汽輪機的葉片可能因發(fā)生共振而斷裂某些汽輪機的葉片可能因發(fā)生共振而斷裂, ,造成重大事故。造成重大事故。 （2 2）頻率下降到）頻率下降到47-48Hz47-48Hz時時, ,火電廠由異步電動機驅(qū)動的輔機（如送風(fēng)火電廠由異步電動機驅(qū)動的輔機（如送風(fēng)機）的出力隨之下降機）的出力隨之下降, ,從而使火電廠發(fā)電機發(fā)出的有功功率下降。這種從而使火電廠發(fā)電機發(fā)出的有功功率下降。這種趨勢如果不能及時制止趨勢如果不能及時制止, ,就會在短時間內(nèi)使電力系統(tǒng)頻

12、率下降到不能允就會在短時間內(nèi)使電力系統(tǒng)頻率下降到不能允許的程度。這種現(xiàn)象稱為頻率雪山崩。出現(xiàn)頻率雪崩會造成大面積停許的程度。這種現(xiàn)象稱為頻率雪山崩。出現(xiàn)頻率雪崩會造成大面積停電電, ,甚至使整個系統(tǒng)瓦解。甚至使整個系統(tǒng)瓦解。 （3 3）在核電廠中）在核電廠中, ,反應(yīng)堆冷卻介質(zhì)泵對供電頻率有嚴(yán)格要求。當(dāng)頻率反應(yīng)堆冷卻介質(zhì)泵對供電頻率有嚴(yán)格要求。當(dāng)頻率降到一定數(shù)值時降到一定數(shù)值時, ,冷卻介質(zhì)泵即自動跳開冷卻介質(zhì)泵即自動跳開, ,使反應(yīng)堆停止運行。使反應(yīng)堆停止運行。 （4 4）電力系統(tǒng)頻率下降時）電力系統(tǒng)頻率下降時, ,異步電動機和變壓器的勵磁電流增加異步電動機和變壓器的勵磁電流增加, ,使無使

13、無功消耗增加功消耗增加, ,引起系統(tǒng)電壓下降引起系統(tǒng)電壓下降, ,頻率下降還會引起勵磁機出力下降頻率下降還會引起勵磁機出力下降, ,并并使發(fā)電機電勢下降使發(fā)電機電勢下降, ,導(dǎo)致全系統(tǒng)電壓水平降低。如果電力系統(tǒng)原來的電導(dǎo)致全系統(tǒng)電壓水平降低。如果電力系統(tǒng)原來的電壓水平偏低壓水平偏低, ,在頻率下降到一定值時在頻率下降到一定值時, ,可能出現(xiàn)所謂電壓雪崩現(xiàn)象可能出現(xiàn)所謂電壓雪崩現(xiàn)象, ,出現(xiàn)出現(xiàn)電壓雪崩也會造成大面積停電電壓雪崩也會造成大面積停電, ,甚至使系統(tǒng)瓦解。甚至使系統(tǒng)瓦解。第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制 電力系統(tǒng)頻率要求電力系統(tǒng)頻率要求

14、正常：正常：49.850.2Hz 頻率自動調(diào)整裝置動作時：誤差不超過頻率自動調(diào)整裝置動作時：誤差不超過0.050.15 系統(tǒng)自動低頻減載，使系統(tǒng)盡快恢復(fù)到系統(tǒng)自動低頻減載，使系統(tǒng)盡快恢復(fù)到49.5Hz第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制2 2、電力系統(tǒng)有功功率控制的必要性電力系統(tǒng)有功功率控制的必要性A維持電力系統(tǒng)頻率在允許范圍之內(nèi)維持電力系統(tǒng)頻率在允許范圍之內(nèi) 電力系統(tǒng)頻率是靠電力系統(tǒng)內(nèi)并聯(lián)運行的所有發(fā)電機電力系統(tǒng)頻率是靠電力系統(tǒng)內(nèi)并聯(lián)運行的所有發(fā)電機組發(fā)出的有功功率總和與系統(tǒng)內(nèi)所有負(fù)荷消耗組發(fā)出的有功功率總和與系統(tǒng)內(nèi)所有負(fù)荷消耗(包括網(wǎng)損包括網(wǎng)損)的

15、有功功率總和之間的平衡來維持的。的有功功率總和之間的平衡來維持的。但是電力系統(tǒng)的負(fù)荷是時刻變化的，從而導(dǎo)致系統(tǒng)頻但是電力系統(tǒng)的負(fù)荷是時刻變化的，從而導(dǎo)致系統(tǒng)頻率變化。率變化。為了保證電力系統(tǒng)頻率在允許范圍之內(nèi)為了保證電力系統(tǒng)頻率在允許范圍之內(nèi) ，就是要及時，就是要及時調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)并聯(lián)運行機組有功功率。調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)并聯(lián)運行機組有功功率。 第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制B 提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性提高電力系統(tǒng)運行的經(jīng)濟性 當(dāng)系統(tǒng)頻率在額定值附近時，雖然頻率滿足要求，但當(dāng)系統(tǒng)頻率在額定值附近時，雖然頻率滿足要求，但沒有說明哪些機組參與并聯(lián)運行，并聯(lián)運行的機

16、組各應(yīng)該沒有說明哪些機組參與并聯(lián)運行，并聯(lián)運行的機組各應(yīng)該發(fā)多少有功功率。發(fā)多少有功功率。電力系統(tǒng)有功功率控制的任務(wù)之一就是要解決這個問電力系統(tǒng)有功功率控制的任務(wù)之一就是要解決這個問題。題。這就是電這就是電力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度力系統(tǒng)經(jīng)濟調(diào)度問題。問題。第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制C保證聯(lián)合電力系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運行保證聯(lián)合電力系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運行 電力系統(tǒng)的規(guī)模在不斷地擴大，已經(jīng)出現(xiàn)了將幾個區(qū)域電力系統(tǒng)的規(guī)模在不斷地擴大，已經(jīng)出現(xiàn)了將幾個區(qū)域電力系統(tǒng)聯(lián)在一起組成的聯(lián)合電力系統(tǒng)，有的聯(lián)合電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)聯(lián)在一起組成的聯(lián)合電力系統(tǒng)，有的聯(lián)合電力系統(tǒng)實行分區(qū)域控制，要求

17、不同區(qū)域系統(tǒng)間交換的電功率和電量實行分區(qū)域控制，要求不同區(qū)域系統(tǒng)間交換的電功率和電量按事先約定的協(xié)議進(jìn)行。按事先約定的協(xié)議進(jìn)行。這時電力系統(tǒng)有功功率控制要對不同區(qū)域系統(tǒng)之間聯(lián)絡(luò)這時電力系統(tǒng)有功功率控制要對不同區(qū)域系統(tǒng)之間聯(lián)絡(luò)線上通過的功率和電量實行控制。線上通過的功率和電量實行控制。 第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制3、有功功率平衡和備用容量、有功功率平衡和備用容量 保持頻率穩(wěn)定的前提：保持頻率穩(wěn)定的前提：有功功率平衡有功功率平衡 電力系統(tǒng)的頻率水平由有功功率平衡決定，如果有功電源充足，能電力系統(tǒng)的頻率水平由有功功率平衡決定，如果有功電源充足，能保

18、證用戶需要，且具有及時進(jìn)行調(diào)整的能力，則能保證頻率在合理保證用戶需要，且具有及時進(jìn)行調(diào)整的能力，則能保證頻率在合理的范圍之內(nèi)，反之，則將出現(xiàn)較大的頻率偏移。的范圍之內(nèi)，反之，則將出現(xiàn)較大的頻率偏移。 備用容量：備用容量： 負(fù)荷備用、事故備用、檢修備用、國民經(jīng)濟備用負(fù)荷備用、事故備用、檢修備用、國民經(jīng)濟備用 熱備用、冷備用熱備用、冷備用maxmax0GNiRLPPPP第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制發(fā)電機組的發(fā)電機組的功率頻率靜態(tài)特性功率頻率靜態(tài)特性O(shè)PGPG2PG1ff1f212當(dāng)功率增加到當(dāng)功率增加到其額定功率時其額定功率時，輸出功率不，輸出功率

19、不隨頻率變化。隨頻率變化。4 4、發(fā)電機組和電力系統(tǒng)等效發(fā)電機組的、發(fā)電機組和電力系統(tǒng)等效發(fā)電機組的 功率頻率靜態(tài)特性功率頻率靜態(tài)特性第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制OPGPG2PG1ff1f212與發(fā)電機組的與發(fā)電機組的功率頻率靜態(tài)功率頻率靜態(tài)特性相似。特性相似。等效發(fā)電機組的等效發(fā)電機組的功率頻率靜態(tài)特性功率頻率靜態(tài)特性第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制 電力系統(tǒng)主要由發(fā)電機、輸電網(wǎng)絡(luò)和負(fù)荷組成。電力系統(tǒng)主要由發(fā)電機、輸電網(wǎng)絡(luò)和負(fù)荷組成。 如果把輸電網(wǎng)絡(luò)的損耗看成負(fù)荷的一部分，則電如果把輸電網(wǎng)絡(luò)的損耗

20、看成負(fù)荷的一部分，則電力系統(tǒng)是由兩個環(huán)節(jié)組成的閉環(huán)系統(tǒng)。力系統(tǒng)是由兩個環(huán)節(jié)組成的閉環(huán)系統(tǒng)。 發(fā)電機組的功率頻率特性和負(fù)荷的功率頻率特性發(fā)電機組的功率頻率特性和負(fù)荷的功率頻率特性的交點就是電力系統(tǒng)的頻率的穩(wěn)定運行點。的交點就是電力系統(tǒng)的頻率的穩(wěn)定運行點。5 5、電力系統(tǒng)的頻率特性、電力系統(tǒng)的頻率特性第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性 OPPL3PL1ff1f2abcPL2L1L2G1G2當(dāng)?shù)刃Оl(fā)電機運行當(dāng)?shù)刃Оl(fā)電機運行在特性在特性G1，綜合負(fù)，綜合負(fù)荷特性為荷特性為L1時，系時，系統(tǒng)運行在統(tǒng)運行在a點，系統(tǒng)點，系統(tǒng)頻

21、率為頻率為f1。第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性 OPPL3PL1ff1f2abcPL2L1L2G1G2當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加，綜當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加，綜合負(fù)荷特性為合負(fù)荷特性為L2時，時，如果不改變發(fā)電機調(diào)如果不改變發(fā)電機調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)定值，等速系統(tǒng)的設(shè)定值，等效發(fā)電機特性仍然為效發(fā)電機特性仍然為G1, 系統(tǒng)運行在系統(tǒng)運行在b點，點，系統(tǒng)頻率為系統(tǒng)頻率為f2。第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性 OPPL3PL1ff1f2abcPL2L1L2G1G2

22、如果當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加，綜如果當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加，綜合負(fù)荷特性變?yōu)楹县?fù)荷特性變?yōu)長2時，改時，改變發(fā)電機調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)定變發(fā)電機調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)定值，等效發(fā)電機特性變?yōu)橹担刃Оl(fā)電機特性變?yōu)镚2, 則系統(tǒng)運行在則系統(tǒng)運行在c點，系點，系統(tǒng)頻率回到統(tǒng)頻率回到f1。第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制6 6、電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整、電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整 OPPL3PL1ff1f2abcPL2L1L2G1G2當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加，綜合負(fù)荷當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加，綜合負(fù)荷特性為特性為L2時，發(fā)電機調(diào)速時，發(fā)電機調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)定值不變，等效發(fā)系統(tǒng)的設(shè)定值不變，等效發(fā)電機特性仍然為電機特性仍

23、然為G1, 系統(tǒng)運系統(tǒng)運行在行在b點，系統(tǒng)頻率為點，系統(tǒng)頻率為f2。這種由發(fā)電機特性和負(fù)荷調(diào)這種由發(fā)電機特性和負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)共同承擔(dān)系統(tǒng)負(fù)荷變節(jié)效應(yīng)共同承擔(dān)系統(tǒng)負(fù)荷變化使系統(tǒng)運行在另一頻率的化使系統(tǒng)運行在另一頻率的頻率調(diào)整稱為頻率的一次調(diào)頻率調(diào)整稱為頻率的一次調(diào)整。整。第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制OPPL3PL1ff1f2abcPL2L1L2G1G2 對于右圖，頻率一次對于右圖，頻率一次調(diào)整的結(jié)果：調(diào)整的結(jié)果：發(fā)電機有功功率增加了發(fā)電機有功功率增加了PL2-PL1，負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)，負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)是負(fù)荷少吸收有功功率是負(fù)荷少吸收有功功率為為PL3-PL

24、2，系統(tǒng)頻率降，系統(tǒng)頻率降低到低到f2。第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷減少時，頻率的一次調(diào)整過程與上述相反。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷減少時，頻率的一次調(diào)整過程與上述相反。即系統(tǒng)頻率升高，發(fā)電機有功功率減少，負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)即系統(tǒng)頻率升高，發(fā)電機有功功率減少，負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)使負(fù)荷吸取的有功功率相對于原頻率下的功率有所增加。使負(fù)荷吸取的有功功率相對于原頻率下的功率有所增加。第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制7 7、電力系統(tǒng)頻率二次調(diào)整、電力系統(tǒng)頻率二次調(diào)整 OPPL3PL1ff1f2abcPL2L1L2G1G2當(dāng)系統(tǒng)

25、負(fù)荷變化當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷變化較大，頻率的一次調(diào)整較大，頻率的一次調(diào)整結(jié)果，系統(tǒng)頻率過高或結(jié)果，系統(tǒng)頻率過高或過低時，需要改變發(fā)電過低時，需要改變發(fā)電機調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)定值，機調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)定值，使系統(tǒng)頻率恢復(fù)到規(guī)定使系統(tǒng)頻率恢復(fù)到規(guī)定范圍內(nèi)，稱為頻率的二范圍內(nèi)，稱為頻率的二次調(diào)整。對于右圖，等次調(diào)整。對于右圖，等效發(fā)電機特性變?yōu)樾Оl(fā)電機特性變?yōu)镚2, 系統(tǒng)頻率回到系統(tǒng)頻率回到f1。電力系統(tǒng)頻率的二次調(diào)整任務(wù)是由調(diào)頻發(fā)電廠電力系統(tǒng)頻率的二次調(diào)整任務(wù)是由調(diào)頻發(fā)電廠中的發(fā)電機組承擔(dān)的。中的發(fā)電機組承擔(dān)的。第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制 在頻率的三次調(diào)整之前，讓我們

26、先看看電力系統(tǒng)在頻率的三次調(diào)整之前，讓我們先看看電力系統(tǒng)負(fù)荷的變化情況負(fù)荷的變化情況.8 8、電力系統(tǒng)有功功率調(diào)整（頻率的三次調(diào)整）、電力系統(tǒng)有功功率調(diào)整（頻率的三次調(diào)整）負(fù)荷總的變化情況負(fù)荷總的變化情況 隨機分量隨機分量 脈沖分量脈沖分量 持續(xù)分量持續(xù)分量第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制由上圖可見，總的負(fù)荷可分成三個部分：由上圖可見，總的負(fù)荷可分成三個部分： 隨機分量隨機分量 脈沖分量脈沖分量 持續(xù)分量持續(xù)分量一次調(diào)頻一次調(diào)頻一、二次調(diào)頻一、二次調(diào)頻發(fā)電計劃加二次調(diào)頻發(fā)電計劃加二次調(diào)頻第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行

27、方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)有功功率調(diào)整（頻率的三次調(diào)整）電力系統(tǒng)有功功率調(diào)整（頻率的三次調(diào)整） 負(fù)荷的持續(xù)分量，調(diào)度部門用日負(fù)荷曲線來描述。日負(fù)負(fù)荷的持續(xù)分量，調(diào)度部門用日負(fù)荷曲線來描述。日負(fù)荷曲線示例如下：荷曲線示例如下：第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制從日負(fù)荷曲線可看到，把負(fù)荷分成基荷和峰荷。相應(yīng)地，從日負(fù)荷曲線可看到，把負(fù)荷分成基荷和峰荷。相應(yīng)地，調(diào)度部門把發(fā)電廠分為三類：調(diào)度部門把發(fā)電廠分為三類：帶基荷發(fā)電廠帶基荷發(fā)電廠調(diào)峰發(fā)電廠調(diào)峰發(fā)電廠調(diào)頻發(fā)電廠調(diào)頻發(fā)電廠調(diào)度部門按日負(fù)荷曲線把發(fā)電計劃下發(fā)到各類發(fā)電廠。調(diào)度部門按日負(fù)荷曲線把發(fā)電計劃下發(fā)到

28、各類發(fā)電廠。計劃發(fā)電計劃與實際負(fù)荷不可能完全一致，其差值稱為計計劃發(fā)電計劃與實際負(fù)荷不可能完全一致，其差值稱為計劃外負(fù)荷。劃外負(fù)荷。計劃外負(fù)荷由調(diào)頻廠承擔(dān)計劃外負(fù)荷由調(diào)頻廠承擔(dān)。調(diào)度部門使用調(diào)度部門使用發(fā)電計劃發(fā)電計劃來解決大部分有功功率平衡問題的。來解決大部分有功功率平衡問題的。第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制三、電力系統(tǒng)有功功率平衡及負(fù)荷的合理分配三、電力系統(tǒng)有功功率平衡及負(fù)荷的合理分配1 1、有功電源、有功電源 發(fā)電廠是目前電力系統(tǒng)唯一的有功功率電源。發(fā)電廠是目前電力系統(tǒng)唯一的有功功率電源。 （1）火力發(fā)電廠：總?cè)萘恳话胍陨?。）火力發(fā)電廠：總

29、容量一半以上。l燃油火力發(fā)電廠燃油火力發(fā)電廠l燃汽火力發(fā)電廠燃汽火力發(fā)電廠l燃燒火力發(fā)電廠效率高容量大燃燒火力發(fā)電廠效率高容量大l低溫低壓（低溫低壓（450，35大氣壓）大氣壓）l中溫中壓（中溫中壓（520，100大氣壓）大氣壓）l高溫高壓（高溫高壓（550，180大氣壓）大氣壓）l超臨界機組超臨界機組 (575，200以上以上)（2）熱力發(fā)電廠：發(fā)電）熱力發(fā)電廠：發(fā)電+供熱供熱 強迫出力：為保證供熱而必須發(fā)出的有功強迫出力：為保證供熱而必須發(fā)出的有功功率。功率。第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制（3） 水力發(fā)電廠水力發(fā)電廠l 多年調(diào)節(jié)庫容水力發(fā)電廠

30、多年調(diào)節(jié)庫容水力發(fā)電廠l 日調(diào)節(jié)庫容水力發(fā)電廠日調(diào)節(jié)庫容水力發(fā)電廠l 徑流式庫容水力發(fā)電廠徑流式庫容水力發(fā)電廠l 抽水蓄能庫容水力發(fā)電廠抽水蓄能庫容水力發(fā)電廠（4） 核能發(fā)電廠核能發(fā)電廠第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制水電廠強迫出力熱電廠強迫出力核電廠高效率大機組火電廠中溫中壓凝氣式火電廠中溫中壓火電廠水電廠可調(diào)功率抽頭蓄能基荷峰荷第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制2、 有功功率負(fù)荷有功功率負(fù)荷 有功功率負(fù)荷隨天氣、季節(jié)、每天的時間、天有功功率負(fù)荷隨天氣、季節(jié)、每天的時間、天氣氣,人們的生活工作習(xí)慣等變化

31、，以各種負(fù)荷曲人們的生活工作習(xí)慣等變化，以各種負(fù)荷曲線來反映，是電力調(diào)度部門的重要依據(jù)。線來反映，是電力調(diào)度部門的重要依據(jù)。 上圖中上圖中基荷：日負(fù)荷曲線最低點以下部分，基荷：日負(fù)荷曲線最低點以下部分，峰荷：基荷與最大負(fù)荷之間的部分。峰荷：基荷與最大負(fù)荷之間的部分。第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制 實際負(fù)荷變化的特點實際負(fù)荷變化的特點 實際負(fù)荷變化由三種成分構(gòu)成：實際負(fù)荷變化由三種成分構(gòu)成：變化幅度很小，變化周期最短（一般為變化幅度很小，變化周期最短（一般為10S以內(nèi)），一以內(nèi)），一般由中小型用電設(shè)備的投入切除引起，帶有很大的隨般由中小型用電設(shè)備的

32、投入切除引起，帶有很大的隨機性。機性。變化幅度較大，變化周期較短（變化幅度較大，變化周期較短（10S-3m），一般為軋），一般為軋鋼機等的較大的間斷性負(fù)荷；鋼機等的較大的間斷性負(fù)荷；變化緩慢權(quán)的持續(xù)變化部分，由人們的作息制度、生變化緩慢權(quán)的持續(xù)變化部分，由人們的作息制度、生活習(xí)慣、天氣等決定?；盍?xí)慣、天氣等決定。第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制3、兩并聯(lián)機組的有功功率分配、兩并聯(lián)機組的有功功率分配基本原則：基本原則：l基荷由具有強迫功率、不可調(diào)功率或高基荷由具有強迫功率、不可調(diào)功率或高效率的熱電廠、發(fā)電廠、核能發(fā)電廠、效率的熱電廠、發(fā)電廠、核能發(fā)電

33、廠、逕流式水力發(fā)電廠、泄洪灌溉等水力發(fā)逕流式水力發(fā)電廠、泄洪灌溉等水力發(fā)電廠等承擔(dān)。電廠等承擔(dān)。l峰荷由有調(diào)節(jié)水庫的水力發(fā)電廠、燃?xì)夥搴捎捎姓{(diào)節(jié)水庫的水力發(fā)電廠、燃?xì)廨啓C發(fā)電廠和中溫中壓火力發(fā)電廠等承輪機發(fā)電廠和中溫中壓火力發(fā)電廠等承擔(dān)。擔(dān)。第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制f1f2PG1 PG2PG1 PG2PG1 PG1 PG2 PG2GieiGieGGeGGeeGGeGGGGGGGGPfPPfPPfPfffffPPPPPPPPPP*2*221*1112*222*111222111111并聯(lián)運行機組所調(diào)節(jié)的有并聯(lián)運行機組所調(diào)節(jié)的有功功率與頻率變化

34、和機組功功率與頻率變化和機組額定容量成正比，與機組額定容量成正比，與機組調(diào)差系數(shù)成反比調(diào)差系數(shù)成反比第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制第二節(jié)第二節(jié) 電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制控制 電壓是衡量電能質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。質(zhì)量合格的電電壓是衡量電能質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。質(zhì)量合格的電壓應(yīng)該在供電電壓偏移，電壓波動和閃變，電網(wǎng)諧波壓應(yīng)該在供電電壓偏移，電壓波動和閃變，電網(wǎng)諧波和三相不對稱程度這四個方面都能滿足有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和三相不對稱程度這四個方面都能滿足有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。規(guī)定的要求。第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)

35、整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制概述概述電壓合理的重要性電壓合理的重要性 引起效率下降、經(jīng)濟性能變差，影響生活質(zhì)量：引起效率下降、經(jīng)濟性能變差，影響生活質(zhì)量：照明。照明。 縮短壽命，甚至造成損壞：白熾燈、電動機、絕縮短壽命，甚至造成損壞：白熾燈、電動機、絕 降低生產(chǎn)率，出廢品、次品降低生產(chǎn)率，出廢品、次品 對電力系統(tǒng)，過低：使網(wǎng)絡(luò)功率損耗加大，危及對電力系統(tǒng)，過低：使網(wǎng)絡(luò)功率損耗加大，危及穩(wěn)定運行，過高：絕緣，增加電暈損耗。穩(wěn)定運行，過高：絕緣，增加電暈損耗。V第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制概述概述嚴(yán)格保證電壓經(jīng)濟上不可行，也沒有必要，允

36、許的電壓偏移： 35kV35kV及以上：及以上： 5%5%10kV以下：以下： 7%7%低壓照明：低壓照明： +7%+7%，-10%-10%農(nóng)村電網(wǎng)：農(nóng)村電網(wǎng)：+7.5%+7.5%，-10%-10%（+10%+10%，-15%-15%）第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制概述概述 允許合理的無功功率源配置是保證電壓合理的關(guān)鍵允許合理的無功功率源配置是保證電壓合理的關(guān)鍵 第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制本節(jié)的基本內(nèi)容本節(jié)的基本內(nèi)容為什么V和Q聯(lián)系起來調(diào)壓方法：規(guī)劃電如何確定網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和結(jié)構(gòu)：簡單設(shè)計， 復(fù)雜校核

37、運行電優(yōu)化利用已有資源隔出調(diào)壓 要求：復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化，基本概念學(xué)習(xí)方法：注重基本概念，簡單系統(tǒng)的解決思路。 第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制一、電力系統(tǒng)無功功率平衡一、電力系統(tǒng)無功功率平衡無功功率平衡 無功負(fù)荷與無功電源失去平衡時，會無功負(fù)荷與無功電源失去平衡時，會 引起系統(tǒng)電壓的升高或下降引起系統(tǒng)電壓的升高或下降 無功功率的平衡應(yīng)本著分層、分區(qū)、無功功率的平衡應(yīng)本著分層、分區(qū)、 就地平衡的原則就地平衡的原則 無功電源的無功輸出應(yīng)能滿足系統(tǒng)負(fù)無功電源的無功輸出應(yīng)能滿足系統(tǒng)負(fù) 荷和網(wǎng)絡(luò)損耗在額定電壓下對無功功荷和網(wǎng)絡(luò)損耗在額定電壓下對無功功 率的需求率

38、的需求 異步電動機是電力系統(tǒng)主要的無功負(fù)荷異步電動機是電力系統(tǒng)主要的無功負(fù)荷 系統(tǒng)無功負(fù)荷的電壓特性主要由異步電動機決定系統(tǒng)無功負(fù)荷的電壓特性主要由異步電動機決定無功功率負(fù)荷=0.8=0.6=0.3QV是受載系數(shù)是受載系數(shù)第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制無功功率損耗 變壓器的無功損耗 輸電線路的無功損耗 變壓器的無功損耗第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制無功功率損耗 變壓器的無功損耗 輸電線路的無功損耗 輸電線路的無功損耗第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制無功功

39、率電源 發(fā)電機 同步調(diào)相機 靜電電容器 靜止無功補償器 靜止無功發(fā)生器 無功功率電源 發(fā)電機 發(fā)電機發(fā)電機是唯一的有功功率電源，又是最基本的無功功率電源QBDCAPOEjXdIN第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制無功功率電源 發(fā)電機 同步調(diào)相機 靜電電容器 靜止無功補償器 靜止無功發(fā)生器 第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制無功功率電源 同步調(diào)相機同步調(diào)相機相當(dāng)于空載運行的同步發(fā)電機。在過勵磁運行時，向系統(tǒng)供給無功功率，起無功電源的作用；在欠勵磁運行時，它吸收感性無功功率，起無功負(fù)荷作用。由于相應(yīng)速度較慢，難

40、以適應(yīng)動態(tài)無功控制的要求，20世紀(jì)70年代以來已逐漸被靜止無功補償裝置所取代 同步調(diào)相機第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制無功功率電源 發(fā)電機 同步調(diào)相機 靜電電容器 靜止無功補償器 靜止無功發(fā)生器 第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制無功功率電源 靜電電容器 靜電電容器 靜電電容器供給的無功功率Qc與所在節(jié)點的電壓V的平方成正比，即 QcV2/Xc式中，Xc1/wc為靜電電容器的電抗。當(dāng)節(jié)點電壓下降時，它供給系統(tǒng)的無功功率將減少。因此，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障或由于其他原因電壓下將時，電容器無功輸出的減少將導(dǎo)致電壓繼

41、續(xù)下降。換言之，電容器的無功功率調(diào)節(jié)性能比較差第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制無功功率電源 發(fā)電機 同步調(diào)相機 靜電電容器 靜止無功補償器 靜止無功發(fā)生器 第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制無功功率電源 靜止無功補償器 靜止無功補償器 SVC由靜電電容器與電抗器并聯(lián)組成，SVC在我國電力系統(tǒng)中將得到廣泛應(yīng)用飽和電抗器型可控硅控制電抗器型(TCR)可控硅投切電容器型(TCR)TCR和TSC組合型第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制無功功率電源 發(fā)電機 同步調(diào)相機 靜

42、電電容器 靜止無功補償器 靜止無功發(fā)生器 第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制無功功率電源 靜止無功發(fā)生器 靜止無功發(fā)生器 它是一種更為先進(jìn)的靜止型無功補償裝置(SVG),它的主體是電壓源型逆變器。適當(dāng)控制逆變器的輸出電壓，就可以靈活地改變SVG地運行工況，使其處于容性負(fù)荷、感性負(fù)荷或零負(fù)荷狀態(tài)。與SVC比較，SVG具有相應(yīng)快、運行范圍寬、諧波電流含量少等優(yōu)點。尤其是電壓較低時仍可向系統(tǒng)注入較大的無功電流。第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制無功功率電源 發(fā)電機 同步調(diào)相機 靜電電容器 靜止無功補償器 靜止無功

43、發(fā)生器 第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制無功功率平衡l無功功率平衡的基本要求無功電源發(fā)出的無功功率應(yīng)該大于或至少等于負(fù)荷所需的無功功率和網(wǎng)絡(luò)中的無功損耗之和系統(tǒng)還必須配置一定的無功備用容量盡量避免通過電網(wǎng)元件大量的傳送無功功率，應(yīng)該分地區(qū)分電壓級地進(jìn)行無功功率平衡一般情況下按照正常最大和最小負(fù)荷的運行方式計算無功平衡，必要時還應(yīng)校驗?zāi)承┰O(shè)備檢修時或故障后運行方式下的無功功率平衡第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制無功功率平衡系統(tǒng)無功功率平衡關(guān)系式： QGCQLDQLQres QGC為電源供應(yīng)的無功功率之和，

44、QLD為無功負(fù)荷之和，QL為網(wǎng)絡(luò)無功功率損耗之和，Qres為無功功率備用 Qres0表示系統(tǒng)中無功功率可以平衡且有適量的備用；Qres0表示系統(tǒng)中無功功率不足，應(yīng)考慮加設(shè)無功補償裝置第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制無功功率平衡 系統(tǒng)電源的總無功出力QGC包括發(fā)電機的無功功率QG和各種無功補償設(shè)備的無功功率QC，即 QGCQGQG 總無功負(fù)荷QLD按負(fù)荷的有功功率和功率因數(shù)計算。 網(wǎng)絡(luò)的總無功損耗QL包括變壓器的無功損耗QLT、線路電抗的無功損耗QL和線路電納的無功功率QB，即 QL QLTQLQB 第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力

45、系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制總之，無功平衡是一個比有功平衡更復(fù)雜的問題?？傊?，無功平衡是一個比有功平衡更復(fù)雜的問題。 一方面，不僅要考慮總的無功功率平衡還要考慮一方面，不僅要考慮總的無功功率平衡還要考慮分地區(qū)的無功平衡，還要計及超高壓線路充電功分地區(qū)的無功平衡，還要計及超高壓線路充電功率、網(wǎng)損、線路改造、投運、新變壓器投運及大率、網(wǎng)損、線路改造、投運、新變壓器投運及大用戶各種對無功平衡有影響的化用戶各種對無功平衡有影響的化 一般無功功率按照就地平衡的原則進(jìn)行補償容量一般無功功率按照就地平衡的原則進(jìn)行補償容量 的分配。小容量的、分散的無功補償可采用靜電的分配。小容量的、分散的無功補償可采用靜電

46、電容器；大容量的配置在系統(tǒng)中樞點的無功補償電容器；大容量的配置在系統(tǒng)中樞點的無功補償 則宜采用同步調(diào)相機或則宜采用同步調(diào)相機或SVCSVC第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制無功功率平衡的討論： 1、全局平衡和分地區(qū)平衡，保證滿足以上總的平衡條件， 不一定滿足電壓要求，還必需實現(xiàn)局部主功功率平衡， 無功功率的分層次就地平衡是一個基本原則。2、任何時候網(wǎng)絡(luò)中實際產(chǎn)生和消耗和無功功率相等。3、快速無功功率，無功功率動態(tài)平衡。第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制無功功率對電壓有決定性的影響無功功率是引起電壓損耗的主要

47、原因無功功率的遠(yuǎn)距離傳輸和就地平衡節(jié)點電壓有效值的大小對無功功率分布起決定性作用無功功率和電壓的關(guān)系無功功率平衡與電壓水平的關(guān)系jXVIP+jQEIVjXIE 無功功率平衡與電壓水平的關(guān)系211aac2QVVaVaO第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制無功功率平衡與電壓水平的關(guān)系實現(xiàn)無功功率在額定電壓下的平衡是保證電壓質(zhì)量的基本條件第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制討論 無功功率不能遠(yuǎn)距離傳送，必須分區(qū)、分 級（就地）平衡 動態(tài)無功功率平衡 無功功率平衡的雙重含義：規(guī)劃平衡和實 際平衡，無功功率不夠的含義 無

48、功功率平衡和電壓水平的關(guān)系 無功功率不能遠(yuǎn)距離傳送，必須分區(qū)、分 級（就地）平衡 動態(tài)無功功率平衡 無功功率平衡的雙重含義：規(guī)劃平衡和實 際平衡，無功功率不夠的含義 無功功率平衡和電壓水平的關(guān)系第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制二、電壓調(diào)整的基本概念二、電壓調(diào)整的基本概念電壓是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。電壓質(zhì)量對電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟運行，對保證用戶安全生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量以及電氣設(shè)備的安全與壽命有重要的影響。因此電壓調(diào)整具有一定的重要性。第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電壓偏移的危害各種用電設(shè)備都是按額定電壓設(shè)計

49、制造的。這些設(shè)備在額定電壓下運行才能取得最佳效果 電壓降低 電壓降低 電壓過低 電壓過高會使網(wǎng)絡(luò)中功率和能量的損耗加大第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電壓偏移的危害各種用電設(shè)備都是按額定電壓設(shè)計制造的。這些設(shè)備在額定電壓下運行才能取得最佳效果 電壓降低 電壓過低 電壓過低 電壓過高有可能危機電力系統(tǒng)運行穩(wěn)定性第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電壓偏移的危害各種用電設(shè)備都是按額定電壓設(shè)計制造的。這些設(shè)備在額定電壓下運行才能取得最佳效果 電壓降低 電壓過低 電壓過高 電壓過高各種電氣設(shè)備的絕緣可能受到損害，在

50、超高壓網(wǎng)絡(luò)中還將增加電暈損耗等第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制35KV及以上：510KV及以下：7低壓照明：+5，-10農(nóng)村電網(wǎng)：+7.5，-10 (+10，-15)l允許電壓偏移指標(biāo)第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制事故分析日本東京電力系統(tǒng)1987年7月23日發(fā)生電壓崩潰造成大停電事故。起因是由于負(fù)荷增加過快，電壓開始下降，最后發(fā)展到繼電保護動作跳閘，導(dǎo)致三個變電所全停 美國于1965年11月9日發(fā)生東北部大面積停電事故，起因是線路過負(fù)荷使后備保護起動，導(dǎo)致系統(tǒng)解列 1982年8月7日，華中電網(wǎng)因220

51、KV聯(lián)絡(luò)線A相對支路放電，繼電保護動作跳閘，導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定破壞，各電廠和變電站電壓大幅度下降，系統(tǒng)解環(huán)，電網(wǎng)失去大量無功電源，結(jié)果使湖北地區(qū)大面積停電，武漢鋼鐵公司等重要用戶受到很大的損害，部分設(shè)備損壞 第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制事故分析1972年7月20日，浙江電網(wǎng)因常湖線輸送功率過大，導(dǎo)致發(fā)熱弛度增大，而對低壓線放電，繼電保護動作跳閘造成系統(tǒng)穩(wěn)定破壞，頻率急劇下降，結(jié)果造成浙江電網(wǎng)全面瓦解，全省約71.5的用戶停電 1972年7月27日，湖北電網(wǎng)因繼電保護誤動作，武漢電網(wǎng)頻率急劇下降，迫使青山、黃石兩個電廠全停。 瑞典南部系統(tǒng)，于1983年

52、12月27日因斯德哥爾摩西北部的海爾邁變電所進(jìn)行倒閘操作時設(shè)備損壞造成單相接地故障，使幾條線路切除造成電壓大幅度降低。后來甚至發(fā)展到南北電網(wǎng)解列，頻率和電壓急劇下降，南部電網(wǎng)完全崩潰而大面積停電，事故損失達(dá)5000萬美元 第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制中樞點的定義電力系統(tǒng)中重要的電壓支撐點電力系統(tǒng)中負(fù)荷點數(shù)目眾多又很分散，有必要選擇一些有代表性的負(fù)荷點這些點的電壓質(zhì)量符合要求，其它各點的電壓質(zhì)量也能基本滿足要求中樞點的選擇區(qū)域性水、火電廠的高壓母線樞紐變電所的二次母線有大量地方負(fù)荷的發(fā)電機電壓母線中樞點設(shè)置數(shù)量不少于全網(wǎng)220KV及以上電壓等級變

53、電所總數(shù)的7 中樞點的電壓管理第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制 中樞點的電壓允許變化范圍的確定 中樞點向兩個負(fù)荷點供電 中樞點向多個負(fù)荷點供電 如果中樞點是發(fā)電機母線 在任何時候，各個負(fù)荷點所要求的中樞點允許變 化范圍都有公共部分 SABASBOSBmaxt/h SSBminSAmax SAmint/h Vt/h V 中樞點向兩個負(fù)荷點供電 第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制由圖可見，盡管A、B兩負(fù)荷點的電壓有10的變化范圍，但是由于兩處負(fù)荷大小和變化規(guī)律不同，兩段線路的電壓損耗值及變化規(guī)律亦不相同。為同

54、時滿足兩負(fù)荷點的電壓質(zhì)量要求，中樞點電壓的允許變化范圍就大大縮小，最大時為7，最小時僅有1。 中樞點向兩個負(fù)荷點供電 第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制 中樞點的電壓允許變化范圍的確定 中樞點向兩個負(fù)荷點供電 中樞點向多個負(fù)荷點供電 如果中樞點是發(fā)電機母線 在任何時候，各個負(fù)荷點所要求的中樞點允許變 化范圍都有公共部分 中樞點向多個負(fù)荷點供電 第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制 中樞點向多個負(fù)荷點供電 其電壓允許變化范圍可按兩種極端情況確定：在地區(qū)負(fù)荷最大時，電壓最低的負(fù)荷點的允許電壓下限加上到中樞點的電壓

55、損耗等于中樞點的最低電壓；在地區(qū)負(fù)荷最小時，電壓最高負(fù)荷點的允許電壓上限加上到中樞點的電壓損耗等于中樞點的最高電壓。第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制 中樞點的電壓允許變化范圍的確定 中樞點向兩個負(fù)荷點供電 中樞點向多個負(fù)荷點供電 如果中樞點是發(fā)電機母線 在任何時候，各個負(fù)荷點所要求的中樞點允許變 化范圍都有公共部分 如果中樞點是發(fā)電機母線 第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制 如果中樞點是發(fā)電機的電壓母線 除了上述要求外，還應(yīng)受廠用電設(shè)備與發(fā)電機的最高允許電壓以及為保持系統(tǒng)穩(wěn)定的最低允許電壓的限制第五章第五

56、章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制 中樞點的電壓允許變化范圍的確定 中樞點向兩個負(fù)荷點供電 中樞點向多個負(fù)荷點供電 如果中樞點是發(fā)電機母線 如果在任何時候，各個負(fù)荷點所要求的中樞點允 許變化范圍都有公共部分 如果在任何時候，各個負(fù)荷點所要求的中樞點允 許變化范圍都有公共部分 第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制 如果在任何時候中樞點電壓允許變化范圍都有 公共部分 那么，調(diào)整中樞點電壓，使其在公共部分的允許范圍內(nèi)變動，就可以滿足各負(fù)荷點的調(diào)壓要求，而不必在各負(fù)荷點再裝設(shè)調(diào)壓設(shè)備第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控

57、制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制中樞點允許變電范圍確定 1、弄清由中樞點調(diào)壓的各負(fù)荷節(jié)點的負(fù)荷的變化和規(guī)律 和電壓允許的范圍 2、根據(jù)1，計算各負(fù)荷節(jié)點對中樞點的電壓的要求 3、各負(fù)荷對中樞點電壓要求的公共區(qū)域，即為中樞點電 壓容許變化范圍，反過來說，只要中樞點電壓在這一 范圍內(nèi)，即可以滿足各點的調(diào)壓要求 第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制中樞點調(diào)壓模式 逆調(diào)壓模式 順調(diào)壓模式 恒調(diào)壓模式在大負(fù)荷時升高電壓，小負(fù)荷時降低電壓的調(diào)壓方式。一般采用逆調(diào)壓方式，在最大負(fù)荷時可保持中樞點電壓比線路額定電壓高5，在最小負(fù)荷時保持為線路額定電壓。供電線路較長、

58、負(fù)荷變動較大的中樞點往往要求采用這種調(diào)壓方式 逆調(diào)壓模式第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制中樞點調(diào)壓模式 逆調(diào)壓模式 順調(diào)壓模式 恒調(diào)壓模式大負(fù)荷時允許中樞點電壓低一些，但不低于線路額定電壓的102.5；小負(fù)荷時允許其電壓高一些，但不超過線路額定電壓的107.5的調(diào)壓模式。對于某些供電距離較近，或者符合變動不大的變電所，可以采用這種調(diào)壓方式 順調(diào)壓模式第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制中樞點調(diào)壓模式 逆調(diào)壓模式 順調(diào)壓模式 恒調(diào)壓模式介于前面兩種調(diào)壓方式之間的調(diào)壓方式是恒調(diào)壓。即在任何負(fù)荷下，中樞點電壓保持

59、為大約恒定的數(shù)值，一般較線路額定電壓高25 恒調(diào)壓模式 電壓調(diào)整的基本原理R+jXP+jQ1:K1Vb1:K2VGVb=(VGk1V)/k2(VGk1 )/ k2 式中k1和k2分別為升壓和降壓變壓器的變比，R和X分別為變壓器和線路的總電阻和總電抗PRQXV第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制 電壓調(diào)整的基本原理由公式可見，為了調(diào)整用戶端電壓Vb可以采取以下措施（1）調(diào)節(jié)勵磁電流以改變發(fā)電機機端電壓Vg（2）適當(dāng)選擇變壓器的變比（3）改變線路的參數(shù)（4）改變無功功率的分布第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電壓

60、調(diào)整措施 發(fā)電機調(diào)壓 改變變壓器變比調(diào)壓 利用無功功率補償調(diào)壓 線路串聯(lián)電容補償調(diào)壓第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電壓調(diào)整措施 發(fā)電機調(diào)壓三、電壓調(diào)整的措施三、電壓調(diào)整的措施 發(fā)電機調(diào)壓對于不同類型的供電網(wǎng)絡(luò)，發(fā)電機調(diào)壓所起作用不同（1）由孤立的發(fā)電廠不經(jīng)升壓直接供電的小型 電力網(wǎng)，改變發(fā)電機端電壓就可以滿足負(fù) 荷點的電壓質(zhì)量要求，不必另外在增加調(diào) 壓設(shè)備。（2）對于線路較長、供電范圍交大、有多級變 壓的供電系統(tǒng)，發(fā)電機調(diào)壓主要是為了滿 足近處地方負(fù)荷的電壓質(zhì)量要求。第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)正常運行方式的調(diào)整和控制電