10無功功率補償與電壓調(diào)整教程課件

1、1第十章第十章 無功功率補償與電壓調(diào)整無功功率補償與電壓調(diào)整&一、電力系統(tǒng)的無功功率平衡一、電力系統(tǒng)的無功功率平衡 &二、電壓調(diào)整的基本概念二、電壓調(diào)整的基本概念 &三、電壓調(diào)整的措施及應(yīng)用三、電壓調(diào)整的措施及應(yīng)用21.無功電源無功電源 P281電力系統(tǒng)的主要無功電源發(fā)電機同步調(diào)相機電力電容器靜止無功補償器(5)靜止無功發(fā)生器一、一、 電力系統(tǒng)的無功功率平衡電力系統(tǒng)的無功功率平衡 3發(fā)電機發(fā)電機發(fā)電機在額定參數(shù)下運行時GNGNNGNNsintgQSP非額定功率因素下發(fā)電機的P-Q運行極限1）可發(fā)視在功率發(fā)電機額定視在功率；2）轉(zhuǎn)子勵磁電流勵磁電流額定值（空載電勢）；3）

2、可發(fā)有功功率發(fā)電機額定有功功率。4發(fā)電機的P-Q運行極限OA代表發(fā)電機額定電壓； AC代表在發(fā)電機電抗Xd上引起的電壓降,正比于定子額定電流，所以亦正比于發(fā)電機的額定視在正比于發(fā)電機的額定視在功率功率SGN ； AC在縱坐標和橫坐標上的投影分別正比于發(fā)電機的額定有功功率PGN和額定無功功率QGN ；C點表示發(fā)電機的額定運行點；額定運行點； OC發(fā)電機電勢，它正比于發(fā)電機的額定激磁電流額定激磁電流。 5 所受限制所受限制: :1 1、轉(zhuǎn)子電流不能超過額定值、轉(zhuǎn)子電流不能超過額定值 BCBC2 2、定子電流不能超過額定值、定子電流不能超過額定值 ECDECD3 3、可發(fā)有功功率的限制、可發(fā)有功功率

3、的限制 HCHC分析分析: : 在降低功率因數(shù)時在降低功率因數(shù)時，由于受條件，由于受條件1 1的的約束，無功功率的調(diào)節(jié)只能沿約束，無功功率的調(diào)節(jié)只能沿BCBC進進行。（發(fā)電機定子容量不能充分利行。（發(fā)電機定子容量不能充分利用）用） 在提高功率因數(shù)時，在提高功率因數(shù)時，由于受到條件由于受到條件3 3的約束，無功功率的調(diào)節(jié)只能沿的約束，無功功率的調(diào)節(jié)只能沿HCHC進行。（發(fā)電機定子、轉(zhuǎn)子容量均進行。（發(fā)電機定子、轉(zhuǎn)子容量均不能充分利用）不能充分利用） 只有只有在額定電壓、額定電流和額定功率因數(shù)（即在額定電壓、額定電流和額定功率因數(shù)（即C C點）運行點）運行發(fā)電機的視在功率才能達到額定值，其容也利用

4、得最充分。發(fā)電機的視在功率才能達到額定值，其容也利用得最充分。故實際運行于故實際運行于HCB6同步調(diào)相機同步調(diào)相機 相當于空載運行的同步電動機。相當于空載運行的同步電動機。同步調(diào)相機的特點同步調(diào)相機的特點過勵磁運行可作無功電源運行；欠勵磁運行可作無功負荷運行；可平滑無級地改變無功功率的大小和方向，達到調(diào)整系統(tǒng)運行電壓的目的；運行維護較復雜，有功功率損耗較大；單位容量的投資費用較大；調(diào)相機容量一般不小于5Mvar,實際電力系統(tǒng)中，盡量集中安裝在靠近負荷中心的樞紐變電所內(nèi)。7電力電容器電力電容器22CCUQUCX電力電容器的特點電力電容器的特點運行維護方便； 有功功率損耗?。?單位容量投資?。患瓤?/p>

5、集中安裝，也可分散布置； 無功功率調(diào)節(jié)性能差，輸出無功功率受端電壓影響較大； 無功功率的改變是靠投入或者切除電力電容器組實現(xiàn)。 最大負荷運行方式，全部投入；最小運行方式，部分或全部切除。只能階躍式的調(diào)壓。 8靜止補償器靜止補償器 （SVC）主要部件有：固定電容器(FC)， 晶閘管控制電抗器(TCR) 晶閘管投切電容器(TSC) 飽和電抗(SR)自飽和電抗器可控硅控制電抗器型 FC + TCRTSC+TCR9優(yōu)點：優(yōu)點：運行維護簡單，功率損耗小，響應(yīng)時間較短，對于沖擊負荷有較強的適應(yīng)性，TCR和TSC型還可以分相補償，以適應(yīng)不平衡的負荷變化。缺點：缺點：含TCR的靜止補償器需裝設(shè)濾波器以消除高次

6、諧波。105)靜止無功發(fā)生器靜止無功發(fā)生器靜止無功發(fā)生器的主體是一個電壓源型逆變器。優(yōu)點是響應(yīng)速度更快，運行范圍更寬，諧波電流含量更少，且電壓較低時仍能相系統(tǒng)注入較大的無功電流。6)高壓輸電線路的充電功率高壓輸電線路的充電功率其充電功率與線路電壓的平方成正比112、無功功率負荷和無功功率損耗、無功功率負荷和無功功率損耗（1）無功功率負荷mjXjXU0IIsR異步電機Q-U靜態(tài)特性異步電動機的無功功率和電壓的關(guān)系XIXUQQQmmM22122）變壓器的無功功率損耗 22200%100100KLTTTTNNIUSSQQQU BXSUS 1）輸電線路中的無功功率損耗2222111221()2LBLP

7、QBQQXUUU（2）無功功率損耗）無功功率損耗133.系統(tǒng)的無功功率平衡系統(tǒng)的無功功率平衡 GCLDQQQ我國關(guān)于負荷功率因數(shù)的規(guī)定我國關(guān)于負荷功率因數(shù)的規(guī)定35kV及以上電壓等級直接供電的工業(yè)負荷和裝有帶負荷調(diào)壓的用戶，功率因數(shù)不低于0.95； 其它用戶的功率因數(shù)不低于0.9； 躉售和農(nóng)業(yè)用戶功率因數(shù)不低于0.8。144.無功功率平衡和電壓水平的關(guān)系無功功率平衡和電壓水平的關(guān)系.ULjXdjXP jQ.I.EjX.I.jI X.U.E15電力系統(tǒng)電壓靜態(tài)特性發(fā)電機電壓靜態(tài)特性異步電機Q-U靜態(tài)特性16二、電壓調(diào)整的基本概念二、電壓調(diào)整的基本概念（1）我國規(guī)定的電壓偏移范圍）我國規(guī)定的電壓偏

8、移范圍 35kV及以上供電電壓： 5% 10kV及以下三相供電電壓： 7%220kV單相供電電壓： +5%-10% 農(nóng)村電網(wǎng) 正常運行情況： +7.5%-10% 事故運行情況： +10%-15% 17（2）中樞點的電壓管理）中樞點的電壓管理 1）電壓中樞點）電壓中樞點 對電力系統(tǒng)電壓進行監(jiān)視、控制和調(diào)整的主要的供電點。 2）電壓中樞點的選擇）電壓中樞點的選擇 區(qū)域性發(fā)電廠的高壓母線； 樞紐變電所的高壓母線和二次母線； 有大量地方負荷的發(fā)電機電壓母線； 城市直降變電所的二次母線。 18 順調(diào)壓順調(diào)壓 最大負荷運行方式時，中樞點的電壓不應(yīng)低于線路額定電壓的102.5%； 最小負荷運行方式時，中樞點

9、的電壓不應(yīng)高于線路額定電壓的107.5%。3）中樞點電壓的調(diào)整方式）中樞點電壓的調(diào)整方式19逆調(diào)壓逆調(diào)壓最大負荷運行方式時，中樞點的電壓要比線路額定電壓高5% ；最小負荷運行方式時，中樞點的電壓要等于線路額定電壓。 恒調(diào)壓恒調(diào)壓 最大和最小負荷方式時保持中樞點電壓為線路額定電壓的1.021.05倍。20（4）電壓調(diào)整的基本原理）電壓調(diào)整的基本原理CUU2kG1T2T1kR jXlP jQ2121/ )(kUQXPRkUkUkUUNGG電壓調(diào)整措施：電壓調(diào)整措施：改變發(fā)電機的勵磁電流調(diào)壓；改變變壓器的變比調(diào)壓；改變網(wǎng)絡(luò)的無功功率分布調(diào)壓；改變網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)調(diào)壓。21三三. . 調(diào)壓措施及應(yīng)用調(diào)壓措施

10、及應(yīng)用1.發(fā)電機調(diào)壓發(fā)電機調(diào)壓在直接用機壓母線供電的小型系統(tǒng)中，改變發(fā)電機的勵磁電流可實現(xiàn)逆調(diào)壓，是一種最經(jīng)濟、最直接的調(diào)壓手段。 在多級電壓供電系統(tǒng)中，發(fā)電機調(diào)壓只能作為一種輔助調(diào)壓措施。222、改變變壓器分接頭的調(diào)壓方法、改變變壓器分接頭的調(diào)壓方法5%2.5%主抽頭2.5%5%231KV225.5KV220KV214.5KV209KV11KV5%2.5%主抽頭2.5%5%254KV248KV242KV236KV230KV10.5KV23降壓變壓器分接頭的選擇降壓變壓器分接頭的選擇 降壓變壓器示意圖1U2UTTjXR jQP24最大負荷時分接頭電壓的計算1maxTmax1tmax2N2max

11、UUUUU最小負荷時分接頭電壓的計算1minTmin1tmin2N2minUUUUU應(yīng)用步驟：應(yīng)用步驟：25分接頭電壓的平均值計算 1tav1tmax1tmin12UUU標準分接頭電壓的選擇 1t01tavUU26最大、最小負荷時變壓器低壓側(cè)實際運行電壓的校驗1maxTmax2max2N1 0tUUUUU1minTmin2min2N1 0tUUUUU27升壓變壓器分接頭的選擇升壓變壓器分接頭的選擇 1maxT max1tmax2N2maxUUUUU 1minTmin1tmin2N2minUUUUU 兩點差異：U2N取值；“”號變“”號。28（3 3）普通三繞組變壓器分接頭的選擇）普通三繞組變壓

12、器分接頭的選擇 以高壓側(cè)有電源的三繞組降壓變壓器討論其分接頭電壓的選擇：先選擇高壓側(cè)分接頭電壓；再選擇低壓側(cè)分接頭電壓。1T131t3N31t2t21T12UUUUUUUUUU 291)有載調(diào)壓變壓器的類型(4)(4)有載調(diào)壓變壓器分接頭的選擇有載調(diào)壓變壓器分接頭的選擇30低壓繞組1aK23456798高壓主繞組bKaKMaKMaob調(diào)壓繞組出線端切換裝置L31計算最大負荷時的Ultmax； 計算最小負荷時的Ultmin ；分別選擇最大、最小負荷時的標準分接頭電壓；按照調(diào)壓要求校驗所選分接頭電壓是否滿足要求。2)2)有載調(diào)壓變壓器的分接頭計算步驟有載調(diào)壓變壓器的分接頭計算步驟注意：在無功不足的

13、電力系統(tǒng)中，不宜采用改變 變比調(diào)壓。32333 3、利用無功補償調(diào)壓、利用無功補償調(diào)壓T21klA22PjQCjQRjXAU2U34 求出無功補償容量求出無功補償容量QCQC為為: :2C2222C2C22C2UP RQ XP RQ XQUUXUU2CC2C2UQUUX降壓變壓器的變比降壓變壓器的變比 1t2NUkU22C2C2CUUQUkXk35高壓側(cè)的分接頭電壓應(yīng)為 2min1tmin2N2minUUUU選最接近Ultmin的標準分接頭電壓為Ult0電力電容器容量的選擇電力電容器容量的選擇變壓器的實際變比01t02 NkUU36應(yīng)裝設(shè)的電容器容量22Cmax2maxC2Cmax00UUQU

14、kXk37最大負荷過激運行時的調(diào)相機容量 22Cmax2maxC2CmaxUUQUkXk最小負荷欠激運行時的調(diào)相機容量 22Cmin2minC2Cmin(0.5 0.65)UUQUkXk同步調(diào)相機容量的選擇同步調(diào)相機容量的選擇38確定變壓器的計算變比為 2Cmin2min2Cmax2max222Cmax2Cmin0.5 0.650.5 0.65UUUUkUU確定變壓器分接頭電壓 1t2NUkU選最接近Ult的標準分接頭電壓Ult0。01t02NkUU39按實際變比確定調(diào)相機容量按實際變比確定調(diào)相機容量 22Cmax2maxC2Cmax00UUQUkXk40無功補償裝置都可連接于需要進行無功補償

15、的變電所或直流輸電換流站的母線上； 負荷密集的供電中心集中安裝大、中型無功補償設(shè)備； 配電網(wǎng)中，根據(jù)無功功率就地平衡的原則，安裝中、小型電容器組進行就地補償。 4 4）無功補償裝置與電力網(wǎng)的連接）無功補償裝置與電力網(wǎng)的連接 41我國的電力技術(shù)導則規(guī)定：我國的電力技術(shù)導則規(guī)定：330550kV電網(wǎng)應(yīng)按無功分層就地平衡的基本要求配置高、低壓并聯(lián)電抗器。一般情況下，并聯(lián)電抗器的總?cè)萘繎?yīng)達到超高壓線路充電功率的90以上。較低電壓等級的配電網(wǎng)絡(luò)要配置必要的并聯(lián)電容補償。42電壓損耗計算公式電壓損耗計算公式 UQXPRU四、改變電力網(wǎng)參數(shù)調(diào)壓四、改變電力網(wǎng)參數(shù)調(diào)壓改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的常用方法 按允許電壓損耗選擇合適的地方網(wǎng)導線截面； 在不降低供電可靠性的前提下改變電力系統(tǒng)的運行方式； 在高壓電力網(wǎng)中串聯(lián)電容器補償。43（1 1）串聯(lián)電容器補