第15次課-第5章播放光盤內(nèi)容ppt課件

1、無功功率的平衡電壓調(diào)整的必要性電壓管理與電壓調(diào)整 電力系統(tǒng)中的無功電源電力系統(tǒng)中的無功電源 一是同步發(fā)電機以及過激運行的同步一是同步發(fā)電機以及過激運行的同步電動機，電動機， 二是無功補償電源包括電容器、靜止二是無功補償電源包括電容器、靜止無功補償器和同步調(diào)相機，無功補償器和同步調(diào)相機， 同步調(diào)相機同步調(diào)相機 三是三是110kV110kV及以上電壓線路的充電功及以上電壓線路的充電功率。率。2()qqdddEU UEUUQ UIxxx222(4060)%1sinGNGNGNGNNGNGNNGNNQPSPQPtgQSP tg 電力系統(tǒng)中的無功負荷與無功損耗：電力系統(tǒng)中的無功負荷與無功損耗： 1 1用

2、戶與發(fā)電廠廠用電的無功負荷主要是用戶與發(fā)電廠廠用電的無功負荷主要是異步電動機）；異步電動機）； 2 2線路和變壓器的無功損耗；線路和變壓器的無功損耗； 3 3并聯(lián)電抗器的無功損耗。并聯(lián)電抗器的無功損耗。 1.1.無功功率平衡無功功率平衡 異步電動機的等值電路：異步電動機的等值電路： UX0II12XXRS2122XXIXUQD異步電動機消耗的無功功率：異步電動機消耗的無功功率：激磁無功功率激磁無功功率定、轉(zhuǎn)子漏抗中消耗的無功功率定、轉(zhuǎn)子漏抗中消耗的無功功率1.1.無功功率平衡無功功率平衡 變壓器中的無功功率損耗：勵磁損耗與繞組變壓器中的無功功率損耗：勵磁損耗與繞組漏抗損耗，后者與受負載大小有關

3、。漏抗損耗，后者與受負載大小有關。02%var100%var100YTNkZTNNIQSMUSQSMS勵磁損耗勵磁損耗繞組漏抗損耗繞組漏抗損耗1.1.無功功率平衡無功功率平衡 電力線路中的無功功率損耗：串聯(lián)電抗中的電力線路中的無功功率損耗：串聯(lián)電抗中的無功功率損耗感性與并聯(lián)電納中的充電無功功率損耗感性與并聯(lián)電納中的充電功率容性）。功率容性）。BUQXUQPXIQLCLX222223LXLCLXLCLXLCPPQQPPQQPPQQ 線路無損線路無損 線路為無功電源線路為無功電源線路為無功負荷線路為無功負荷 充電功率充電功率功率損耗功率損耗線路中的自然功率線路中的自然功率1.1.無功功率平衡無功功

4、率平衡電壓偏移的影響電壓偏移的影響 當運行電壓偏離額定值較大時，技術經(jīng)濟指標就會當運行電壓偏離額定值較大時，技術經(jīng)濟指標就會惡化。惡化。 發(fā)電廠廠用電中由電動機驅(qū)動的輔機，其機械轉(zhuǎn)矩發(fā)電廠廠用電中由電動機驅(qū)動的輔機，其機械轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的高次方成正比，電壓降低滑差增大，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速的高次方成正比，電壓降低滑差增大，轉(zhuǎn)速降低，輸出功率迅速減少，將影響汽輪、鍋爐的工降低，輸出功率迅速減少，將影響汽輪、鍋爐的工作，嚴重情況下將造成安全問題。作，嚴重情況下將造成安全問題。變壓器的運行電壓偏低，若負載功率不變，致使輸變壓器的運行電壓偏低，若負載功率不變，致使輸出電流增加，使繞組過熱。電壓偏高，勵磁電流增出電流

5、增加，使繞組過熱。電壓偏高，勵磁電流增大，鐵芯損失增加，溫升增高，嚴重情況下引起高大，鐵芯損失增加，溫升增高，嚴重情況下引起高次諧波共振。次諧波共振。 由于局部地區(qū)無功不足，運行電壓嚴重低下，一些由于局部地區(qū)無功不足，運行電壓嚴重低下，一些變電所在負荷的微小擾動下會出現(xiàn)電壓大幅度下滑，變電所在負荷的微小擾動下會出現(xiàn)電壓大幅度下滑，以至失壓，即所謂電壓崩潰以至失壓，即所謂電壓崩潰 。2.電壓調(diào)整的必要性U1U1U2U2U3U3U4U4U4U4U3U3U2U2U1U1U4U4U1U1U2U2U3U3U4=UNU4=UNU1=UNU1=UNU1U1點電壓太高點電壓太高U4U4點電壓太低點電壓太低沿線

6、路各點電壓的變化沿線路各點電壓的變化2.電壓調(diào)整的必要性電壓偏移的最大允許范圍：電壓偏移的最大允許范圍：5%5% 無功功率與電壓關系無功功率與電壓關系 有功功率平衡是全系統(tǒng)的平衡，且全系有功功率平衡是全系統(tǒng)的平衡，且全系統(tǒng)只有一個頻率，在一個頻率下的平衡。統(tǒng)只有一個頻率，在一個頻率下的平衡。 無功功率平衡無功功率平衡: :電力系統(tǒng)的電源必須發(fā)電力系統(tǒng)的電源必須發(fā)出足夠的無功功率以滿足用戶與網(wǎng)絡的出足夠的無功功率以滿足用戶與網(wǎng)絡的需要，這就是無功功率平衡。需要，這就是無功功率平衡。 無功功率平衡是在一個電壓下的平衡，無功功率平衡是在一個電壓下的平衡，無功功率不足將導致節(jié)點電壓的下降；無功功率不足

7、將導致節(jié)點電壓的下降；無功功率平衡要滿足眾多的節(jié)點電壓的無功功率平衡要滿足眾多的節(jié)點電壓的要求，除了對全系統(tǒng)需要平衡以外，地要求，除了對全系統(tǒng)需要平衡以外，地區(qū)系統(tǒng)也需要平衡。區(qū)系統(tǒng)也需要平衡。2.電壓調(diào)整的必要性2.電壓調(diào)整的必要性ABGUrjxPjQULLPjQPPGRQXXQRUUjUUUUj U無功功率與節(jié)點電壓的關系：無功功率與節(jié)點電壓的關系：GI IIKII IIIK1L2LUGUPL+jQLGQXPXUUjUU當電抗遠大于電阻時：當電抗遠大于電阻時：ABGUrjxPjQULLPjQGQXPXUUjUU當電抗遠大于電阻時：當電抗遠大于電阻時：cossinGGGUUjU其中：其中：s

8、incosGGU UPXUUQUX得出：得出：闡明：電網(wǎng)節(jié)點電壓的變動會引起無功功率潮流的變化。闡明：電網(wǎng)節(jié)點電壓的變動會引起無功功率潮流的變化。2.電壓調(diào)整的必要性QU1.01.00SALAUQU1.01.00SALAUS1.0AUAAL( )a( )b電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)Q-UQ-U特性特性負荷特性曲線負荷特性曲線電力系統(tǒng)特性曲線電力系統(tǒng)特性曲線無功功率平衡點無功功率平衡點負荷節(jié)點電壓負荷節(jié)點電壓2.電壓調(diào)整的必要性 負荷分類及其對電壓影響的控制 電力系統(tǒng)中負荷的變動以及由此而引起的變電所母線的電壓變動可以分為兩類： 由生產(chǎn)、生活和氣象變化引起的由生產(chǎn)、生活和氣象變化引起的負荷功率的變化。負荷

9、功率的變化。 母線電壓偏移母線電壓偏移 調(diào)節(jié)變壓器分接頭，投切電調(diào)節(jié)變壓器分接頭，投切電容器以及調(diào)節(jié)發(fā)電機母線電容器以及調(diào)節(jié)發(fā)電機母線電壓壓 負荷功率具有沖擊性或負荷功率具有沖擊性或間歇性間歇性 母線電壓波動母線電壓波動 安裝靜止無功補償器安裝靜止無功補償器一類的動態(tài)補償器一類的動態(tài)補償器安裝串聯(lián)電容安裝串聯(lián)電容 后果改善后果改善2.電壓調(diào)整的必要性 電力系統(tǒng)中無功功率電源不足，系統(tǒng)節(jié)點電壓電力系統(tǒng)中無功功率電源不足，系統(tǒng)節(jié)點電壓就要下降。就要下降。 電力系統(tǒng)必須具備足夠的無功電源才能維持所電力系統(tǒng)必須具備足夠的無功電源才能維持所要求的電壓水平，以滿足系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的要求的電壓水平，以滿足系

10、統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的要求。要求。2.電壓調(diào)整的必要性 電力系統(tǒng)的無功平衡與補償電力系統(tǒng)的無功平衡與補償 無功補償容量的配置應取分區(qū)平衡、無功補償容量的配置應取分區(qū)平衡、分級補償原則。分級補償原則。 2.電壓調(diào)整的必要性 無功功率管理的具體措施包括：無功功率管理的具體措施包括： （1 1電力用戶的功率因數(shù)達到電力用戶的功率因數(shù)達到0.950.95以上；以上； （2 2分散安裝電容器，就地供無功功率。分散安裝電容器，就地供無功功率。 （3 3在一次及二次變電所的低壓母線上安在一次及二次變電所的低壓母線上安裝電容器，樞紐變電安裝調(diào)相機。在有無裝電容器，樞紐變電安裝調(diào)相機。在有無功沖擊負荷的變電所以及超高

11、壓送電線末功沖擊負荷的變電所以及超高壓送電線末端宜安裝靜止無功補償器；端宜安裝靜止無功補償器； （4 4對于水、火聯(lián)合電網(wǎng)，枯水期利用水對于水、火聯(lián)合電網(wǎng)，枯水期利用水電機組調(diào)相運行，豐水期利用火電機組調(diào)電機組調(diào)相運行，豐水期利用火電機組調(diào)相運行，供出感性無功功率；相運行，供出感性無功功率； （5 5同步電動機過激運行，供出感性無功同步電動機過激運行，供出感性無功功率。功率。3.3.電壓管理與電壓調(diào)整電壓管理與電壓調(diào)整 電力系統(tǒng)的電壓一般采取分級管理。電力系統(tǒng)的電壓一般采取分級管理。 發(fā)電廠和有調(diào)壓能力的變電所按調(diào)度所規(guī)發(fā)電廠和有調(diào)壓能力的變電所按調(diào)度所規(guī)定的電壓曲線調(diào)整無功功率和電壓。定的電

12、壓曲線調(diào)整無功功率和電壓。 地區(qū)調(diào)度所監(jiān)控地區(qū)網(wǎng)絡的電壓、用戶電地區(qū)調(diào)度所監(jiān)控地區(qū)網(wǎng)絡的電壓、用戶電壓及其功率因數(shù)。實現(xiàn)無功功率就地平衡。壓及其功率因數(shù)。實現(xiàn)無功功率就地平衡。 中心調(diào)度所著重監(jiān)控主網(wǎng)的電壓水平。協(xié)中心調(diào)度所著重監(jiān)控主網(wǎng)的電壓水平。協(xié)調(diào)全網(wǎng)有廣泛影響的調(diào)壓措施，合理分配調(diào)全網(wǎng)有廣泛影響的調(diào)壓措施，合理分配無功出力和調(diào)整無功潮流。無功出力和調(diào)整無功潮流。 協(xié)調(diào)配合，統(tǒng)一調(diào)度與分散控制相結(jié)合。協(xié)調(diào)配合，統(tǒng)一調(diào)度與分散控制相結(jié)合。 3.3.電壓管理與電壓調(diào)整電壓管理與電壓調(diào)整 電壓控制的目的電壓控制的目的 （1 1保持電網(wǎng)樞紐點電壓水平，保證保持電網(wǎng)樞紐點電壓水平，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運

13、行；電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行； （2 2保持供電電壓的正常范圍，保證保持供電電壓的正常范圍，保證用戶的供電質(zhì)量；用戶的供電質(zhì)量； （3 3減少網(wǎng)絡損耗；減少網(wǎng)絡損耗； （4 4在偶然事故下快速強行勵磁，防在偶然事故下快速強行勵磁，防止電力系統(tǒng)瓦解止電力系統(tǒng)瓦解 。3.3.電壓管理與電壓調(diào)整電壓管理與電壓調(diào)整 中樞點電壓管理中樞點電壓管理 一般選擇下列母線為電壓中樞點：一般選擇下列母線為電壓中樞點： （1 1區(qū)域性水、火電廠的高壓母線；區(qū)域性水、火電廠的高壓母線； （2 2樞紐變電站二次母線；樞紐變電站二次母線； （3 3有地方負荷的發(fā)電廠母線。有地方負荷的發(fā)電廠母線。 3.3.電壓管理與電壓調(diào)整電壓管

14、理與電壓調(diào)整簡單電網(wǎng)簡單電網(wǎng)O O點為中樞點點為中樞點a a，b b為負荷點為負荷點電壓損耗變化曲線電壓損耗變化曲線簡化負荷曲線簡化負荷曲線3.3.電壓管理與電壓調(diào)整電壓管理與電壓調(diào)整n中樞點電壓管理中樞點電壓管理電壓中樞點的調(diào)壓范圍電壓中樞點的調(diào)壓范圍圖中陰影部分表示圖中陰影部分表示a a、b b點電壓滿點電壓滿足要求時，足要求時，O O點電壓保持的范圍點電壓保持的范圍虛線中間虛線中間a a點電壓滿足要求時，點電壓滿足要求時，O O點電壓保持的范圍點電壓保持的范圍8-168-16小時，圖中虛線面積小時，圖中虛線面積表示滿足表示滿足a a點電壓要求時，點電壓要求時，O O點電壓保持的范圍，此時

15、點電壓保持的范圍，此時b b點電壓過高點電壓過高8-168-16小時，圖中實線面積表小時，圖中實線面積表示滿足示滿足b b點電壓要求時，點電壓要求時，O O點點電壓保持的范圍，此時電壓保持的范圍，此時a a點電點電壓過低壓過低實線中間實線中間b b點電壓滿足要求時，點電壓滿足要求時，O O點電壓保持的范圍點電壓保持的范圍3.3.電壓管理與電壓調(diào)整電壓管理與電壓調(diào)整 三種電壓調(diào)節(jié)方式：三種電壓調(diào)節(jié)方式： （1 1逆調(diào)整逆調(diào)整高峰負荷時升高中高峰負荷時升高中樞點母線電壓，低谷時降低中樞點母樞點母線電壓，低谷時降低中樞點母線電壓。適用于供電線路較長，負荷線電壓。適用于供電線路較長，負荷變動較大的中樞

16、點；變動較大的中樞點； （2 2順調(diào)整順調(diào)整高峰負荷時允許中高峰負荷時允許中樞點母線電壓略低，低谷時允許中樞樞點母線電壓略低，低谷時允許中樞點母線電壓略高。適用于供電線路不點母線電壓略高。適用于供電線路不長，負荷變動不大的中樞點；長，負荷變動不大的中樞點； （3 3恒調(diào)整恒調(diào)整中樞點母線電壓基中樞點母線電壓基本不變，適用于線路長度、負荷變動本不變，適用于線路長度、負荷變動情況介于上述兩者之間的情況。情況介于上述兩者之間的情況。 4.4.電壓管理與電壓調(diào)整電壓管理與電壓調(diào)整 電壓調(diào)整方法電壓調(diào)整方法 1 1改變變壓器變比調(diào)壓改變變壓器變比調(diào)壓 先決條件先決條件: :電網(wǎng)的無功電源容量充電網(wǎng)的無功

17、電源容量充裕。裕。 對負荷變化不大的變電所可適當選對負荷變化不大的變電所可適當選擇變壓器的分接頭進行電壓調(diào)整。對擇變壓器的分接頭進行電壓調(diào)整。對于負荷變化較大的一次及二次變電所于負荷變化較大的一次及二次變電所采用負荷調(diào)整分接頭的變壓器，其切采用負荷調(diào)整分接頭的變壓器，其切換裝置在不能適應頻繁操作要求時，換裝置在不能適應頻繁操作要求時，應限制動作的次數(shù)。應限制動作的次數(shù)。4.4.電壓管理與電壓調(diào)整電壓管理與電壓調(diào)整UQXPRUUUUUUtLtHLH 降壓變壓器分接頭的選擇方法：降壓變壓器分接頭的選擇方法：TTRjXPjQLUtHtLUKUHU高壓側(cè)電壓高壓側(cè)電壓低壓側(cè)電壓低壓側(cè)電壓4.4.電壓管

18、理與電壓調(diào)整電壓管理與電壓調(diào)整 最大負荷M及最小負荷m情況下：LmmtlmHMmtHLMMtLMHMMtHUUUUUUUUUU,mtHMtHtHUUU,21在停電條件下 UQXPRUUUUUUtLtHLH ULM,ULm高、低壓母線的希望電壓。4.4.電壓管理與電壓調(diào)整電壓管理與電壓調(diào)整 升壓變壓器分接頭的選擇方法：升壓變壓器分接頭的選擇方法：TTRjXPjQLUHUPjQHTTtLtHLHUXQRPUUUUUUTPPPTQQQ發(fā)電機輸出功率發(fā)電機輸出功率4.4.電壓管理與電壓調(diào)整電壓管理與電壓調(diào)整LmtLmHmmtHLMtLMHMMtHUUUUUUUUUU, 最大負荷及最小負荷情況下：最大負

19、荷及最小負荷情況下：HTTtLtHLHUXQRPUUUUUU3.3.電壓管理與電壓調(diào)整電壓管理與電壓調(diào)整 三繞組降壓變壓器三繞組降壓變壓器 看成兩個雙繞組變壓器的并聯(lián)。看成兩個雙繞組變壓器的并聯(lián)。 在求得三繞組變壓器的功率分布以在求得三繞組變壓器的功率分布以后，先從高壓繞組對低壓繞組入手，后，先從高壓繞組對低壓繞組入手，選擇高壓方抽頭以滿足低壓方電壓要選擇高壓方抽頭以滿足低壓方電壓要求。求。 然后固定高壓方抽頭，考慮高壓繞然后固定高壓方抽頭，考慮高壓繞組對中壓繞組情況；選擇中壓方抽頭組對中壓繞組情況；選擇中壓方抽頭滿足中壓方的電壓要求。滿足中壓方的電壓要求。 3.3.電壓管理與電壓調(diào)整電壓管理

20、與電壓調(diào)整2 2改變發(fā)電機及調(diào)相機勵磁調(diào)壓改變發(fā)電機及調(diào)相機勵磁調(diào)壓改變發(fā)電機及調(diào)相機的勵磁電流，可以改變發(fā)電機及調(diào)相機的勵磁電流，可以改變它們的內(nèi)電勢，從而調(diào)整母線電改變它們的內(nèi)電勢，從而調(diào)整母線電壓。利用發(fā)電機調(diào)壓范圍為發(fā)電機額壓。利用發(fā)電機調(diào)壓范圍為發(fā)電機額定電壓的定電壓的5 5。 調(diào)相機調(diào)壓屬于改變網(wǎng)絡無功功率分布調(diào)相機調(diào)壓屬于改變網(wǎng)絡無功功率分布進行調(diào)壓的方法。即利用調(diào)相機的容進行調(diào)壓的方法。即利用調(diào)相機的容量就地補償負荷所需的無功功率，因量就地補償負荷所需的無功功率，因而改變了線路輸送的無功功率。從而而改變了線路輸送的無功功率。從而調(diào)節(jié)了樞紐站母線的電壓。調(diào)節(jié)了樞紐站母線的電壓。

21、3.3.電壓管理與電壓調(diào)整電壓管理與電壓調(diào)整SUrU:1KrUPjQCjQRjX補償前rrsUQXPRUU補償后rcCrcsUXQQPRUU折合到高壓側(cè)的低壓方希望電壓折合到高壓側(cè)的低壓方希望電壓 ，低，低壓方希望電壓壓方希望電壓UrcUrc始端電壓末端電壓歸算到高壓側(cè)電壓負荷功率調(diào)相機調(diào)相機3.3.電壓管理與電壓調(diào)整電壓管理與電壓調(diào)整2 rcCrcrrcrrcUQUUXUUUKXK現(xiàn)以下標現(xiàn)以下標M M、m m分別表示最大負荷及最小負荷情況，設調(diào)相機欠激分別表示最大負荷及最小負荷情況，設調(diào)相機欠激( (充當充當電抗器電抗器) )容量為過激充當電容器容量之半。容量為過激充當電容器容量之半。 ,

22、2,2,0.5rc MrMCrc Mrc mrMCrc mUUQUKXKUUQUKXK調(diào)相機的容量為：調(diào)相機的容量為：最大負荷最小負荷3.3.電壓管理與電壓調(diào)整電壓管理與電壓調(diào)整,2rc Mrc MrMrc mrc mrmUKUUUKUU 由上式可以確定由上式可以確定k k值，由此確定高壓方抽頭值，由此確定高壓方抽頭 ，再確定調(diào)相機的容量。，再確定調(diào)相機的容量。 由最大負荷及最小負荷時的情況，可消去調(diào)相機的容量： 最大負荷時低壓母線歸算到高壓側(cè)電壓。 最小負荷時低壓母線歸算到高壓側(cè)電壓。3.3.電壓管理與電壓調(diào)整電壓管理與電壓調(diào)整3 3投切電容器組調(diào)壓投切電容器組調(diào)壓 在最小負荷時，切除全部電容器；而在最小負荷時，切除全部電容器；而按最大負荷時的調(diào)壓要求確定電容按最大負荷時的調(diào)壓要求確定電容器的容量。在最小負荷時選擇變壓器的容量。在最小負荷時選擇變壓器變比器變比 。tHmNLrmrmKUUUU2()rcMrmCrcMUUQUKXK 最小負荷時變電所低壓母線最小負荷時變電所低壓母線的希望電壓的希望電壓3.3.電壓管理與電壓調(diào)整電壓管理與電壓調(diào)整4 4靜止無功補償器調(diào)壓靜止無功補償器調(diào)壓可按最大負荷時負荷母線電壓的要求確可按最大負荷時負荷母線電壓的要求確定電容器的容量定電容器