電力系統(tǒng)分析_第五章

1、 12022-5-9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)整和控制隱極式隱極式凸極式凸極式fn606050Hz=3000r/min 電能質(zhì)量：電壓、頻率、可靠性。電能質(zhì)量：電壓、頻率、可靠性。電壓和頻率變化的原因是電源和負(fù)載的功率不平衡。電壓和頻率變化的原因是電源和負(fù)載的功率不平衡。正常穩(wěn)態(tài)運行情況下的調(diào)整和控制正常穩(wěn)態(tài)運行情況下的調(diào)整和控制 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：有功功率和頻率的調(diào)整有功功率和頻率的調(diào)整、無功功率和電壓的調(diào)整無功功率和電壓的調(diào)整、運行方式的運行方式的優(yōu)化優(yōu)化以及以及潮流的靈活控制潮流的靈活控制。 22022-5-9第五章第五章 電力系統(tǒng)正常運行方

2、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(1) 負(fù)荷隨時間不斷變化，必須調(diào)整發(fā)電機(jī)的出力，使之與負(fù)荷負(fù)荷隨時間不斷變化，必須調(diào)整發(fā)電機(jī)的出力，使之與負(fù)荷的有功功率平衡，并同時調(diào)整系統(tǒng)的頻率，使它盡量不變。的有功功率平衡，并同時調(diào)整系統(tǒng)的頻率，使它盡量不變。(2) 負(fù)荷無功功率的變化要求對發(fā)電機(jī)和其他無功補(bǔ)償設(shè)備的運負(fù)荷無功功率的變化要求對發(fā)電機(jī)和其他無功補(bǔ)償設(shè)備的運行進(jìn)行調(diào)整，并保證合格的電壓供電質(zhì)量。行進(jìn)行調(diào)整，并保證合格的電壓供電質(zhì)量。(3) 分配和調(diào)整發(fā)電機(jī)功率時，需考慮它們和線路、變壓器等設(shè)分配和調(diào)整發(fā)電機(jī)功率時，需考慮它們和線路、變壓器等設(shè)備的容量限制和其他條件，保證設(shè)備和系統(tǒng)

3、的安全性。備的容量限制和其他條件，保證設(shè)備和系統(tǒng)的安全性。(4) 電力系統(tǒng)的運行費用與發(fā)電機(jī)之間的功率分配密切相關(guān)，對電力系統(tǒng)的運行費用與發(fā)電機(jī)之間的功率分配密切相關(guān)，對系統(tǒng)運行方式進(jìn)行決策和調(diào)整時，還必須考慮經(jīng)濟(jì)性。系統(tǒng)運行方式進(jìn)行決策和調(diào)整時，還必須考慮經(jīng)濟(jì)性。從以下幾個方面理解調(diào)整和控制：從以下幾個方面理解調(diào)整和控制： 32022-5-95-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制 穩(wěn)態(tài)運行時，全系統(tǒng)各點頻率都相等，所有發(fā)電機(jī)同步運行。穩(wěn)態(tài)運行時，全系統(tǒng)各點頻率都相等，所有發(fā)電機(jī)同步運行。pfn/60一、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

4、特性1. 日負(fù)荷曲線日負(fù)荷曲線 負(fù)荷曲線：負(fù)荷隨時間變化的曲線。負(fù)荷曲線：負(fù)荷隨時間變化的曲線。( )Pf t 42022-5-95-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制 負(fù)荷曲線：負(fù)荷隨時間變化的曲線。負(fù)荷曲線：負(fù)荷隨時間變化的曲線。 52022-5-95-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制2. 負(fù)荷的頻率特性負(fù)荷的頻率特性 負(fù)荷有功功率隨系統(tǒng)頻率變化的特性稱為負(fù)荷有功功率的負(fù)荷有功功率隨系統(tǒng)頻率變化的特性稱為負(fù)荷有功功率的靜態(tài)靜態(tài)頻率特性，簡稱為負(fù)荷的頻率特性。頻率特性，簡稱為負(fù)荷的頻率特性。負(fù)荷按其有功功率與頻率的

5、關(guān)系分類：負(fù)荷按其有功功率與頻率的關(guān)系分類：(1)與頻率無關(guān)的負(fù)荷與頻率無關(guān)的負(fù)荷(2)與頻率成正比的負(fù)荷與頻率成正比的負(fù)荷(3)與頻率的二次方成正比的負(fù)荷與頻率的二次方成正比的負(fù)荷(4)與頻率的三次方成正比的負(fù)荷與頻率的三次方成正比的負(fù)荷(5)與頻率的高次方成正比的負(fù)荷與頻率的高次方成正比的負(fù)荷 62022-5-95-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制nNnNNNLNLffaffaffaffaaPP33221013210naaaaannLfafafafaaP*3*32*2*10*fKPLLKL：負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)，：負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)，MW/Hz

6、標(biāo)么值形式：標(biāo)么值形式：*fKPLLLNNLLPfKK* 72022-5-95-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制二、頻率調(diào)整的必要性和有功功率平衡二、頻率調(diào)整的必要性和有功功率平衡1. 頻率調(diào)整的必要性頻率調(diào)整的必要性(1) 電動機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率近似成正比，頻率變化會引起電動機(jī)轉(zhuǎn)速電動機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率近似成正比，頻率變化會引起電動機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，影響產(chǎn)品質(zhì)量。的變化，影響產(chǎn)品質(zhì)量。(3) 頻率下降將使汽輪發(fā)電機(jī)的汽輪葉片振動增大，影響其壽命，頻率下降將使汽輪發(fā)電機(jī)的汽輪葉片振動增大，影響其壽命，甚至產(chǎn)生裂紋或斷裂；甚至產(chǎn)生裂紋或斷裂；(4) 頻率降低時，火力發(fā)電廠

7、由電動機(jī)驅(qū)動的動力設(shè)備由于轉(zhuǎn)速頻率降低時，火力發(fā)電廠由電動機(jī)驅(qū)動的動力設(shè)備由于轉(zhuǎn)速下降而使它們的出力減小，引起鍋爐和汽輪機(jī)出力降低，從下降而使它們的出力減小，引起鍋爐和汽輪機(jī)出力降低，從而使得頻率繼續(xù)下降而產(chǎn)生惡性循環(huán)，可能出現(xiàn)頻率崩潰；而使得頻率繼續(xù)下降而產(chǎn)生惡性循環(huán)，可能出現(xiàn)頻率崩潰；(5) 核電廠的反應(yīng)堆的冷卻介質(zhì)泵對頻率的要求比較嚴(yán)格，當(dāng)頻核電廠的反應(yīng)堆的冷卻介質(zhì)泵對頻率的要求比較嚴(yán)格，當(dāng)頻率降低到一定程度時，將自動跳開，使反應(yīng)堆停止運行。率降低到一定程度時，將自動跳開，使反應(yīng)堆停止運行。 為防止頻率崩潰，系統(tǒng)中設(shè)置自動低頻減負(fù)荷裝置，當(dāng)頻率為防止頻率崩潰，系統(tǒng)中設(shè)置自動低頻減負(fù)荷裝置

8、，當(dāng)頻率降低到一定程度時，按頻率的高低自動分級切除部分負(fù)荷。降低到一定程度時，按頻率的高低自動分級切除部分負(fù)荷。頻率變化的影響及危害：頻率變化的影響及危害：(2) 對電子設(shè)備來說，系統(tǒng)頻率的不穩(wěn)定影響其正常工作。對電子設(shè)備來說，系統(tǒng)頻率的不穩(wěn)定影響其正常工作。 82022-5-95-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制2. 有功功率平衡和備用容量有功功率平衡和備用容量 為保證電力系統(tǒng)的頻率質(zhì)量，應(yīng)滿足額定頻率下系統(tǒng)有功功為保證電力系統(tǒng)的頻率質(zhì)量，應(yīng)滿足額定頻率下系統(tǒng)有功功率平衡的要求。率平衡的要求。 系統(tǒng)中還必須安排適當(dāng)?shù)膫溆萌萘?。備用容量的種類：系統(tǒng)中還必

9、須安排適當(dāng)?shù)膫溆萌萘?。備用容量的種類：(1)負(fù)荷備用。為了適應(yīng)系統(tǒng)中短時的負(fù)荷波動，以及因負(fù)荷預(yù)負(fù)荷備用。為了適應(yīng)系統(tǒng)中短時的負(fù)荷波動，以及因負(fù)荷預(yù)測不準(zhǔn)或計劃外負(fù)荷增加而設(shè)置的備用容量。一般取負(fù)荷的測不準(zhǔn)或計劃外負(fù)荷增加而設(shè)置的備用容量。一般取負(fù)荷的2%5%。(2)事故備用。為防止發(fā)電機(jī)組發(fā)生事故設(shè)置的備用容量，一般事故備用。為防止發(fā)電機(jī)組發(fā)生事故設(shè)置的備用容量，一般取系統(tǒng)最大負(fù)荷的取系統(tǒng)最大負(fù)荷的5%10%。(3)檢修備用。為系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備能進(jìn)行定期檢修而設(shè)置的備檢修備用。為系統(tǒng)中的發(fā)電設(shè)備能進(jìn)行定期檢修而設(shè)置的備用容量。用容量。(4)國民經(jīng)濟(jì)備用。適應(yīng)負(fù)荷的超計劃增長而設(shè)置的備用容量。

10、國民經(jīng)濟(jì)備用。適應(yīng)負(fù)荷的超計劃增長而設(shè)置的備用容量。 發(fā)電機(jī)可用出力的總和并不一定就是它們的有功容量總和，這是因為在運行過程發(fā)電機(jī)可用出力的總和并不一定就是它們的有功容量總和，這是因為在運行過程中，既不是所有發(fā)電機(jī)組都不間斷地投入運行，也不是所有投入運行的發(fā)電機(jī)組都中，既不是所有發(fā)電機(jī)組都不間斷地投入運行，也不是所有投入運行的發(fā)電機(jī)組都能按其額定容量發(fā)電。能按其額定容量發(fā)電。 92022-5-95-1 5-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制 負(fù)荷備用必須以熱備用的方式存在于系統(tǒng)之中。負(fù)荷備用必須以熱備用的方式存在于系統(tǒng)之中。 熱備用是指所有投入運行的發(fā)電機(jī)

11、組可能發(fā)出的最大功率之熱備用是指所有投入運行的發(fā)電機(jī)組可能發(fā)出的最大功率之和與全系統(tǒng)發(fā)電負(fù)荷之差，也稱運轉(zhuǎn)備用或旋轉(zhuǎn)備用。和與全系統(tǒng)發(fā)電負(fù)荷之差，也稱運轉(zhuǎn)備用或旋轉(zhuǎn)備用。 冷備用指系統(tǒng)中停止運行狀態(tài)，可隨時待命起動的發(fā)電機(jī)組冷備用指系統(tǒng)中停止運行狀態(tài)，可隨時待命起動的發(fā)電機(jī)組最大出力的總和。最大出力的總和。 冷備用可作為檢修備用和國民經(jīng)濟(jì)備用。冷備用可作為檢修備用和國民經(jīng)濟(jì)備用。0maxmax1RLgiGNiPPPP發(fā)電機(jī)可用發(fā)電機(jī)可用有功出力有功出力全系統(tǒng)總的全系統(tǒng)總的最大負(fù)荷最大負(fù)荷全系統(tǒng)最大有功功率全系統(tǒng)最大有功功率損耗和廠用電損耗和廠用電全系統(tǒng)總有功功率全系統(tǒng)總有功功率備用容量備用容量

12、 102022-5-95-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制1. 發(fā)電機(jī)組的自動調(diào)速系統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的自動調(diào)速系統(tǒng) 調(diào)速系統(tǒng)種類：調(diào)速系統(tǒng)種類：三、發(fā)電機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)和頻率的一次調(diào)整三、發(fā)電機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)和頻率的一次調(diào)整 通過原動機(jī)調(diào)速器的作用完成發(fā)電機(jī)組出力和頻率的調(diào)整，通過原動機(jī)調(diào)速器的作用完成發(fā)電機(jī)組出力和頻率的調(diào)整，稱為稱為頻率的一次調(diào)整頻率的一次調(diào)整。(1)機(jī)械液壓式：采用離心飛擺將轉(zhuǎn)速信號變換為位移信號。機(jī)械液壓式：采用離心飛擺將轉(zhuǎn)速信號變換為位移信號。測出同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，與額定值的偏差，調(diào)整原動機(jī)調(diào)速器，測出同步發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，與額定值的偏差，調(diào)整原

13、動機(jī)調(diào)速器，調(diào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)其出力及頻率。調(diào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，調(diào)其出力及頻率。誤差信號誤差信號1個個轉(zhuǎn)速信號。轉(zhuǎn)速信號。 液壓系統(tǒng)可靠性高。液壓系統(tǒng)可靠性高。 112022-5-95-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制不同穩(wěn)態(tài)時，不同穩(wěn)態(tài)時，B點位置不點位置不變，變，A點回不到原來的位點回不到原來的位置，置，有差調(diào)節(jié)有差調(diào)節(jié) 122022-5-95-1 5-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制功率功率-頻率電氣液壓調(diào)速系統(tǒng)：頻率電氣液壓調(diào)速系統(tǒng)：ffKPPUsetGGseterr(2)電氣液壓式：將轉(zhuǎn)速信號變換為電信號，再通過

14、電氣電氣液壓式：將轉(zhuǎn)速信號變換為電信號，再通過電氣-液壓轉(zhuǎn)液壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為液壓變化信號。換器轉(zhuǎn)換為液壓變化信號。 132022-5-95-1 5-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制2. 發(fā)電機(jī)組有功功率靜態(tài)頻率特性發(fā)電機(jī)組有功功率靜態(tài)頻率特性 有功功率靜態(tài)頻率特性：在自動調(diào)速系統(tǒng)作用下，發(fā)電機(jī)組有功功率靜態(tài)頻率特性：在自動調(diào)速系統(tǒng)作用下，發(fā)電機(jī)組輸出的有功功率與頻率之間的穩(wěn)態(tài)關(guān)系。輸出的有功功率與頻率之間的穩(wěn)態(tài)關(guān)系。fPGPsetfN00ffKPPUsetGGseterrffKPPsetGsetGNsetfffffsetGGPPPMW/HzfPKGGGNN

15、GGNNGGPfKfPfPK* 調(diào)速系統(tǒng)常用調(diào)差系數(shù)百分?jǐn)?shù)調(diào)速系統(tǒng)常用調(diào)差系數(shù)百分?jǐn)?shù)%來反映靜態(tài)特性。來反映靜態(tài)特性。100%1*GK單位調(diào)節(jié)功率單位調(diào)節(jié)功率 每臺機(jī)組的調(diào)差系數(shù)可單獨整定。離心飛擺式調(diào)速系統(tǒng)，整每臺機(jī)組的調(diào)差系數(shù)可單獨整定。離心飛擺式調(diào)速系統(tǒng)，整定值通過調(diào)頻器設(shè)定；功頻電液調(diào)速系統(tǒng)可直接整定定值通過調(diào)頻器設(shè)定；功頻電液調(diào)速系統(tǒng)可直接整定KG。令令GGPKf則則 142022-5-95-1 5-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制321GGGGPPPPGNNGGPfKK*100%1*GK解解 例例5-2 設(shè)某一電力系統(tǒng)中所含機(jī)組臺數(shù)、單機(jī)容量

16、及其調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)設(shè)某一電力系統(tǒng)中所含機(jī)組臺數(shù)、單機(jī)容量及其調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)差系數(shù)發(fā)表如下表。計算系統(tǒng)全部發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率及其標(biāo)么值。差系數(shù)發(fā)表如下表。計算系統(tǒng)全部發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率及其標(biāo)么值。機(jī)組形式機(jī)組形式單機(jī)容量單機(jī)容量(MW)臺數(shù)臺數(shù)總?cè)萘靠側(cè)萘?MW)調(diào)差系數(shù)調(diào)差系數(shù)%水輪機(jī)組水輪機(jī)組22549002.5汽輪機(jī)組汽輪機(jī)組2001020004.0汽輪機(jī)組汽輪機(jī)組300721005.04225MW機(jī)組機(jī)組, KG*=100/2.5=40, KG=40(4225)/50=720(MW/Hz)10200MW機(jī)組機(jī)組, KG*=100/4.0=25, KG=25(10200)/50=1000(

17、MW/Hz)7300MW機(jī)組機(jī)組, KG*=100/5.0=20, KG=20(7300)/50=840(MW/Hz)fKPGGfKKKGGG321fKfKfKGGG321fKGMW/Hz25608401000720GKMW500021002000900GNP6 .255000/502560*GK 152022-5-95-1 5-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制3. 系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整 定性分析定性分析fPGPG0=PL0fN0PL0oofPG=PLPLPG 暫態(tài)過程暫態(tài)過程調(diào)節(jié)過程調(diào)節(jié)過程LP機(jī)組慣性，機(jī)組慣性，n不能突變不能突變GP

18、不變不變LGPP 機(jī)組動能轉(zhuǎn)換為電功率機(jī)組動能轉(zhuǎn)換為電功率n調(diào)速系調(diào)速系統(tǒng)工作統(tǒng)工作GP直到達(dá)到新的平衡直到達(dá)到新的平衡LP負(fù)荷增加負(fù)荷增加f 162022-5-95-1 5-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制3. 系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整fPGPG0=PL0fN0PL0oofPG=PLPLPG 定量分析定量分析GLLPPP0NffffKPGGfKPLLLGLPPP0fKKLGfKSfPKKKLLGS0系統(tǒng)的功率頻率特性系數(shù)或單位調(diào)節(jié)功率系統(tǒng)的功率頻率特性系數(shù)或單位調(diào)節(jié)功率GNNGGPfKK*LNNLLPfKK*fPfPKfPKLNLNLNGN

19、G0*0*SLLGrKfPKKkkr=PGN/PLN，系統(tǒng)的熱備用系數(shù)系統(tǒng)的熱備用系數(shù)(5-12)(5-10)(5-8) 172022-5-95-1 5-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制四、頻率的二次、三次調(diào)整和自動發(fā)電控制四、頻率的二次、三次調(diào)整和自動發(fā)電控制1. 自動發(fā)電控制的一般要求自動發(fā)電控制的一般要求(1)控制系統(tǒng)頻率的同時，應(yīng)控制省與省之間、地區(qū)與地區(qū)之間控制系統(tǒng)頻率的同時，應(yīng)控制省與省之間、地區(qū)與地區(qū)之間通過聯(lián)絡(luò)線交換的功率。這種控制稱為頻率和聯(lián)絡(luò)線功率控通過聯(lián)絡(luò)線交換的功率。這種控制稱為頻率和聯(lián)絡(luò)線功率控制，也稱為負(fù)荷頻率控制。制，也稱為

20、負(fù)荷頻率控制。(2)為了達(dá)到經(jīng)濟(jì)的目的而進(jìn)行調(diào)整和控制稱為經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制，為了達(dá)到經(jīng)濟(jì)的目的而進(jìn)行調(diào)整和控制稱為經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制，簡稱為經(jīng)濟(jì)調(diào)度。簡稱為經(jīng)濟(jì)調(diào)度。 負(fù)荷頻率控制稱為頻率的二次調(diào)整或二次調(diào)頻；負(fù)荷頻率控制稱為頻率的二次調(diào)整或二次調(diào)頻； 經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制稱為頻率的三次調(diào)整或三次調(diào)頻；經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制稱為頻率的三次調(diào)整或三次調(diào)頻； 二次調(diào)頻和三次調(diào)頻通稱為自動發(fā)電控制。二次調(diào)頻和三次調(diào)頻通稱為自動發(fā)電控制。2. 區(qū)域誤差控制區(qū)域誤差控制區(qū)域區(qū)域1區(qū)域區(qū)域m區(qū)域區(qū)域n區(qū)域區(qū)域jTijPLiP 將頻率誤差和聯(lián)絡(luò)線的將頻率誤差和聯(lián)絡(luò)線的凈交換功率誤差進(jìn)行綜凈交換功率誤差進(jìn)行綜合，形成區(qū)域控制誤差。合，形

21、成區(qū)域控制誤差。fKPACEiTiiiTspiiijTijTiPPP 182022-5-95-1 5-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制 i為區(qū)域為區(qū)域i的功率偏差系數(shù)；的功率偏差系數(shù)；Ki為區(qū)域為區(qū)域i的頻率偏差系數(shù)。的頻率偏差系數(shù)。 在負(fù)荷頻率控制中，各區(qū)域根據(jù)本身的區(qū)域控制誤差在負(fù)荷頻率控制中，各區(qū)域根據(jù)本身的區(qū)域控制誤差A(yù)CEi對對該區(qū)域內(nèi)的發(fā)電機(jī)進(jìn)行控制，使得在達(dá)到穩(wěn)態(tài)時，區(qū)域控制該區(qū)域內(nèi)的發(fā)電機(jī)進(jìn)行控制，使得在達(dá)到穩(wěn)態(tài)時，區(qū)域控制誤差誤差A(yù)CEi為零。為零。(1)恒定頻率控制恒定頻率控制取取i =0，Ki =1ffKPACEiTiii(2)恒定

22、凈交換功率控制恒定凈交換功率控制取取i =1，Ki =0fKPACEiTiiiTiP(3)聯(lián)絡(luò)線功率和頻率偏差控制聯(lián)絡(luò)線功率和頻率偏差控制取取i =1fKPACEiTiifKPSL0若若Ki為區(qū)域為區(qū)域i本身的單位調(diào)節(jié)功率本身的單位調(diào)節(jié)功率KSi，-Kif為區(qū)域為區(qū)域i內(nèi)與內(nèi)與f相對應(yīng)的負(fù)荷增量。相對應(yīng)的負(fù)荷增量。-PTi為其它區(qū)域向區(qū)域為其它區(qū)域向區(qū)域i輸送的凈功率增量。輸送的凈功率增量。-PTi -Kif為區(qū)域為區(qū)域i中總的負(fù)荷增量中總的負(fù)荷增量PLi 。 192022-5-95-1 5-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制 當(dāng)當(dāng)Ki取為取為KSi時，根

23、據(jù)時，根據(jù)ACEi的大小，可分為三種情況：的大小，可分為三種情況： -ACEi=0，即，即-PTi Kif =0，則說明通過聯(lián)絡(luò)線的凈功率，則說明通過聯(lián)絡(luò)線的凈功率PTi可能改變，而本區(qū)域的負(fù)荷并未發(fā)生變化；可能改變，而本區(qū)域的負(fù)荷并未發(fā)生變化； -ACEi0，說明區(qū)域，說明區(qū)域i的負(fù)荷有所增加。反之，區(qū)域的負(fù)荷有所增加。反之，區(qū)域i的負(fù)荷有的負(fù)荷有所減少。所減少。3. 自動發(fā)電控制的實現(xiàn)自動發(fā)電控制的實現(xiàn) 各機(jī)組功率給定值決定各機(jī)組功率給定值決定于區(qū)域控制誤差的大小于區(qū)域控制誤差的大小和負(fù)荷變化在機(jī)組間的和負(fù)荷變化在機(jī)組間的分配原則。分配原則。 按照參與自動發(fā)電控制按照參與自動發(fā)電控制 的各

24、機(jī)組的備用容量大的各機(jī)組的備用容量大 小或功率調(diào)整速率進(jìn)行分配，主要針對區(qū)域誤差。小或功率調(diào)整速率進(jìn)行分配，主要針對區(qū)域誤差。 按照經(jīng)濟(jì)原則分配，針對負(fù)荷的變化和預(yù)測誤差作經(jīng)濟(jì)功率按照經(jīng)濟(jì)原則分配，針對負(fù)荷的變化和預(yù)測誤差作經(jīng)濟(jì)功率分配調(diào)整。分配調(diào)整。 202022-5-95-1 5-1 電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制 按機(jī)組備用容量大小進(jìn)行分配，分配系數(shù)為：按機(jī)組備用容量大小進(jìn)行分配，分配系數(shù)為：ijGijMijGijMijijPPPPr PMij為機(jī)組為機(jī)組j的極限出力，的極限出力，ACEi0 ，取機(jī)組最小容許出力。，取機(jī)組最小容許出力。 按機(jī)組容許的

25、功率調(diào)整速率分配，分配系數(shù)為：按機(jī)組容許的功率調(diào)整速率分配，分配系數(shù)為：ijijijijSSr 對于上面兩種情況，有對于上面兩種情況，有1ijijriijijeijijGijijeijsijACErPPePP1ijijeiijGijijsijACEPP 若機(jī)組總出力不等于按經(jīng)濟(jì)功率分配要求的總出力，則機(jī)組若機(jī)組總出力不等于按經(jīng)濟(jì)功率分配要求的總出力，則機(jī)組將按經(jīng)濟(jì)分配系數(shù)將按經(jīng)濟(jì)分配系數(shù)eij的大小分擔(dān)該差值。的大小分擔(dān)該差值。 區(qū)域區(qū)域i內(nèi)通過自動發(fā)電控制所增加的總出力，等于該區(qū)域總的內(nèi)通過自動發(fā)電控制所增加的總出力，等于該區(qū)域總的負(fù)荷增量負(fù)荷增量-ACEi，并將該分量按，并將該分量按rij

26、分配到各機(jī)組。分配到各機(jī)組。 212022-5-9(2)調(diào)整頻率的手段只是各個發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)組，而調(diào)整電壓調(diào)整頻率的手段只是各個發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)組，而調(diào)整電壓的手段除各個發(fā)電機(jī)外，還有大量的無功功率補(bǔ)償設(shè)備和的手段除各個發(fā)電機(jī)外，還有大量的無功功率補(bǔ)償設(shè)備和帶負(fù)荷調(diào)整分接頭變壓器，它們分散在整個電力系統(tǒng)中。帶負(fù)荷調(diào)整分接頭變壓器，它們分散在整個電力系統(tǒng)中。在無功功率和電壓的控制中，必須對它們和發(fā)電機(jī)的控制進(jìn)在無功功率和電壓的控制中，必須對它們和發(fā)電機(jī)的控制進(jìn)行協(xié)調(diào)，才能取得最佳效果，使全系統(tǒng)的功率損耗最小。行協(xié)調(diào)，才能取得最佳效果，使全系統(tǒng)的功率損耗最小。5-2 5-2 電力系統(tǒng)無功功率和電壓的

27、調(diào)整和控制電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制 無功功率和電壓的控制與有功功率和頻率的控制之間有很大無功功率和電壓的控制與有功功率和頻率的控制之間有很大區(qū)別：區(qū)別：(1)穩(wěn)態(tài)時，全系統(tǒng)的頻率相同，但各節(jié)點的電壓則不同，且電穩(wěn)態(tài)時，全系統(tǒng)的頻率相同，但各節(jié)點的電壓則不同，且電壓的容許變化范圍也可能不同。壓的容許變化范圍也可能不同。 電壓是電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的另一個重要指標(biāo)。電壓是電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的另一個重要指標(biāo)。 線路和變壓器中的電壓損耗與通過他們的功率有關(guān)，而在線路和變壓器中的電壓損耗與通過他們的功率有關(guān)，而在高壓系統(tǒng)中又主要決定于通過的無功功率。高壓系統(tǒng)中又主要決定于通過的無功功率。 22202

28、2-5-95-2 5-2 電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制一、無功負(fù)荷及負(fù)荷的靜態(tài)電壓特性一、無功負(fù)荷及負(fù)荷的靜態(tài)電壓特性1. 負(fù)荷的無功功率及網(wǎng)絡(luò)中的無功功率損耗負(fù)荷的無功功率及網(wǎng)絡(luò)中的無功功率損耗 (1)全系統(tǒng)負(fù)荷所吸收的無功功率在一天的變化情況與有功全系統(tǒng)負(fù)荷所吸收的無功功率在一天的變化情況與有功功率日負(fù)荷曲線相似，并具有一定的周期性變化。功率日負(fù)荷曲線相似，并具有一定的周期性變化。*注：無功負(fù)荷的最大值經(jīng)常出現(xiàn)在上午的高峰負(fù)荷期間。注：無功負(fù)荷的最大值經(jīng)常出現(xiàn)在上午的高峰負(fù)荷期間。 有功負(fù)荷的最大值經(jīng)常出現(xiàn)在夜晚的高峰負(fù)荷期間。有功負(fù)荷的最大值經(jīng)常出

29、現(xiàn)在夜晚的高峰負(fù)荷期間。 (2)變壓器和線路也將產(chǎn)生無功功率損耗。變壓器和線路也將產(chǎn)生無功功率損耗。 (3)整個系統(tǒng)的無功功率損耗比有功功率損耗大很多。整個系統(tǒng)的無功功率損耗比有功功率損耗大很多。 各種用電設(shè)備中，除了白熾燈和電熱器等電阻性負(fù)荷只取用各種用電設(shè)備中，除了白熾燈和電熱器等電阻性負(fù)荷只取用有功功率外，其他都需要從電網(wǎng)吸收感性無功功率才能運行。有功功率外，其他都需要從電網(wǎng)吸收感性無功功率才能運行。*變壓器中無功損耗包括兩部分：勵磁無功損耗、漏抗中無功損耗。變壓器中無功損耗包括兩部分：勵磁無功損耗、漏抗中無功損耗。*線路中無功損耗包括兩部分：電流流過電抗后的無功損耗、分布電容發(fā)出的無功

30、。線路中無功損耗包括兩部分：電流流過電抗后的無功損耗、分布電容發(fā)出的無功。*整個電力系統(tǒng)，從發(fā)電機(jī)到用戶往往要經(jīng)過多級變壓器進(jìn)行多次升壓和降壓，而每整個電力系統(tǒng)，從發(fā)電機(jī)到用戶往往要經(jīng)過多級變壓器進(jìn)行多次升壓和降壓，而每經(jīng)過一個變壓器都要產(chǎn)生無功功率損耗。經(jīng)過一個變壓器都要產(chǎn)生無功功率損耗。 232022-5-95-2 5-2 電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制2. 負(fù)荷的靜態(tài)電壓特性負(fù)荷的靜態(tài)電壓特性 在某一固定負(fù)荷組成情況下，負(fù)荷的總有功功率和無功功率在某一固定負(fù)荷組成情況下，負(fù)荷的總有功功率和無功功率與電壓之間的穩(wěn)態(tài)關(guān)系稱為與電壓之間的穩(wěn)態(tài)關(guān)系稱為負(fù)荷的

31、靜態(tài)電壓特性負(fù)荷的靜態(tài)電壓特性。 變電所母線或線路所供給的總負(fù)荷，除了受電器外，還包括變電所母線或線路所供給的總負(fù)荷，除了受電器外，還包括各級有關(guān)電網(wǎng)中線路和變壓器的功率損耗，以及補(bǔ)償設(shè)備的各級有關(guān)電網(wǎng)中線路和變壓器的功率損耗，以及補(bǔ)償設(shè)備的功率，把這種總負(fù)荷稱為功率，把這種總負(fù)荷稱為綜合負(fù)荷綜合負(fù)荷。pNpNpLNLcUUbUUaPP2qNqNqLNLcUUbUUaQQ2ap、bp、cp和和aq、bq、cq為特性系數(shù)為特性系數(shù)1pppcba1qqqcbapppLcUbUaP*2*qqqLcUbUaQ*2*恒定阻抗部分恒定阻抗部分恒定電流部分恒定電流部分恒定功率部分恒定功率部分 242022-

32、5-95-2 5-2 電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制二、同步發(fā)電機(jī)和無功補(bǔ)償設(shè)備的功率特性二、同步發(fā)電機(jī)和無功補(bǔ)償設(shè)備的功率特性 無功補(bǔ)償設(shè)備類型無功補(bǔ)償設(shè)備類型: 同步調(diào)相機(jī)同步調(diào)相機(jī)(同步補(bǔ)償器同步補(bǔ)償器)、并聯(lián)電容器、并聯(lián)電容器、并聯(lián)電抗器、靜止無功補(bǔ)償器和靜止無功發(fā)生器。并聯(lián)電抗器、靜止無功補(bǔ)償器和靜止無功發(fā)生器。1. 同步發(fā)電機(jī)和同步調(diào)相機(jī)同步發(fā)電機(jī)和同步調(diào)相機(jī) 同步發(fā)電機(jī)既可發(fā)出無功功率，也可吸收無功功率。同步發(fā)電機(jī)既可發(fā)出無功功率，也可吸收無功功率。 發(fā)電機(jī)發(fā)出的最大無功功率取決于額定容量和額定功率因數(shù)：發(fā)電機(jī)發(fā)出的最大無功功率取決于額定容量

33、和額定功率因數(shù)：NNNSQsin 額定電壓下，定子繞組電流不過載的條件：額定電壓下，定子繞組電流不過載的條件：222NGGSQP 同步發(fā)電機(jī)也可以超前功率因數(shù)運行，即進(jìn)相運行。同步發(fā)電機(jī)也可以超前功率因數(shù)運行，即進(jìn)相運行。 252022-5-95-2 5-2 電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制QGPGoQNPNabcdNNN0EdNXIjNUNIfhgodNXU/2dNXUE/0 同步發(fā)電機(jī)也可以超前功率因數(shù)運行，即進(jìn)相運行。同步發(fā)電機(jī)也可以超前功率因數(shù)運行，即進(jìn)相運行。 262022-5-95-2 5-2 電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)無功功率和

34、電壓的調(diào)整和控制 同步調(diào)相機(jī)可作為無功電源運行，也可作為負(fù)載運行。同步調(diào)相機(jī)可作為無功電源運行，也可作為負(fù)載運行。 優(yōu)點：調(diào)節(jié)靈活，可用于控制系統(tǒng)電壓，也可用于提高系統(tǒng)優(yōu)點：調(diào)節(jié)靈活，可用于控制系統(tǒng)電壓，也可用于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。的穩(wěn)定性。 缺點：設(shè)備投資和維護(hù)費用高。缺點：設(shè)備投資和維護(hù)費用高。 同步電動機(jī)也可發(fā)出無功功率。同步電動機(jī)也可發(fā)出無功功率。2. 并聯(lián)電容器并聯(lián)電容器 優(yōu)點：費用低，能量損耗小，可進(jìn)行就地補(bǔ)償。優(yōu)點：費用低，能量損耗小，可進(jìn)行就地補(bǔ)償。 缺點：電壓降低時無功顯著減小，不能連續(xù)調(diào)節(jié)。缺點：電壓降低時無功顯著減小，不能連續(xù)調(diào)節(jié)。3. 并聯(lián)電抗器并聯(lián)電抗器 并聯(lián)電抗器主要

35、用來補(bǔ)償線路的充電功率。并聯(lián)電抗器主要用來補(bǔ)償線路的充電功率。4. 靜止無功補(bǔ)償器靜止無功補(bǔ)償器(Static Var Compensator, SVC) SVC可對無功功率進(jìn)行連續(xù)和快速的調(diào)節(jié)?？蓪o功功率進(jìn)行連續(xù)和快速的調(diào)節(jié)。 組成：晶閘管調(diào)節(jié)電抗器組成：晶閘管調(diào)節(jié)電抗器(TCR)、晶閘管投切電容器、晶閘管投切電容器(TSC) 272022-5-95-2 5-2 電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制邊界條件：邊界條件： tUtuttiLNcos2ddt 0ti sinsin2tLUtiNt對電流進(jìn)行傅立葉分解，可得其基波分量為：對電流進(jìn)行傅立葉分解，可得其基

36、波分量為： tLUtiNsin2sin221 靜止無功補(bǔ)償器將有諧波電流。靜止無功補(bǔ)償器將有諧波電流。 晶閘管投切電容器中的晶閘管只控制電路的全通或全斷。晶閘管投切電容器中的晶閘管只控制電路的全通或全斷。 將將TCR與與TSC的容量進(jìn)行配合，可得到同步調(diào)相機(jī)的效果。的容量進(jìn)行配合，可得到同步調(diào)相機(jī)的效果。 282022-5-95-2 5-2 電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制三、電壓調(diào)節(jié)的必要性和電壓質(zhì)量要求三、電壓調(diào)節(jié)的必要性和電壓質(zhì)量要求1. 電壓偏移造成的影響和容許的電壓偏移電壓偏移造成的影響和容許的電壓偏移 電壓低于額定電壓的影響電壓低于額定電壓的影響

37、 對感應(yīng)式電動機(jī)的影響對感應(yīng)式電動機(jī)的影響 對火力發(fā)電廠的影響對火力發(fā)電廠的影響 對電弧爐、白熾燈和電子設(shè)備的影響對電弧爐、白熾燈和電子設(shè)備的影響 電壓高于額定電壓的主要危害是使電氣設(shè)備的絕緣降低，影電壓高于額定電壓的主要危害是使電氣設(shè)備的絕緣降低，影響其使用壽命。響其使用壽命。各電壓等級用戶的容許電壓偏移各電壓等級用戶的容許電壓偏移用戶電壓等級用戶電壓等級容許電壓偏移容許電壓偏移用戶電壓等級用戶電壓等級容許電壓偏移容許電壓偏移35kV以上用戶以上用戶10%380V用戶用戶7%10kV用戶用戶7%220V用戶用戶-10%5% 發(fā)電廠和變電所的發(fā)電廠和變電所的330kV和和500kV母線：母線：

38、110%； 220kV母線：母線：0%10%；110kV和和35kV母線：母線：-3%7%。 292022-5-95-2 5-2 電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制2. 無功功率平衡無功功率平衡NN0EdNXIjNUNIsinNNIU 單個發(fā)電機(jī)向綜合負(fù)荷供電單個發(fā)電機(jī)向綜合負(fù)荷供電設(shè)綜合負(fù)荷額定電壓下的無功功率為設(shè)綜合負(fù)荷額定電壓下的無功功率為QLN。發(fā)電機(jī)的無功功率容量為發(fā)電機(jī)的無功功率容量為QGN。若若QGN QLN ，則可調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)，則可調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵磁電流，改變發(fā)電機(jī)的端的勵磁電流，改變發(fā)電機(jī)的端電壓，使電壓偏移在允許的范圍內(nèi)。電壓，使電壓偏移在允許

39、的范圍內(nèi)。若若QGN QLN ，且讓發(fā)電機(jī)供給綜合負(fù)荷所需要的無功功率，則，且讓發(fā)電機(jī)供給綜合負(fù)荷所需要的無功功率，則勵磁繞組的勵磁電動勢將超出其額定值，使勵磁繞組過載。勵磁繞組的勵磁電動勢將超出其額定值，使勵磁繞組過載。 綜合負(fù)荷未經(jīng)無功補(bǔ)償前的功率因數(shù)為綜合負(fù)荷未經(jīng)無功補(bǔ)償前的功率因數(shù)為0.60.9，即無功功率，即無功功率約為其有功功率的約為其有功功率的0.51.3倍。倍。 發(fā)電機(jī)的額定功率因數(shù)為發(fā)電機(jī)的額定功率因數(shù)為0.850.9，即發(fā)電機(jī)額定無功功率約，即發(fā)電機(jī)額定無功功率約為其有功功率的為其有功功率的0.50.6倍。倍。 實際電力系統(tǒng)中，需要安裝大量的無功補(bǔ)償設(shè)備。實際電力系統(tǒng)中，需

40、要安裝大量的無功補(bǔ)償設(shè)備。 無功補(bǔ)償設(shè)備的應(yīng)用一般在做規(guī)劃時確定。無功補(bǔ)償設(shè)備的應(yīng)用一般在做規(guī)劃時確定。 302022-5-95-2 電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制四、電壓調(diào)整和控制方法四、電壓調(diào)整和控制方法1. 中樞點的電壓管理中樞點的電壓管理什么是電壓中樞點什么是電壓中樞點電壓中樞點是指某些可以反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠或電壓中樞點是指某些可以反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠或樞紐變電所母線。樞紐變電所母線。區(qū)域性發(fā)電廠和樞紐變電所的高壓母線區(qū)域性發(fā)電廠和樞紐變電所的高壓母線樞紐變電所二次母線樞紐變電所二次母線有大量地方負(fù)荷的發(fā)電廠母線有大量地方負(fù)荷的發(fā)

41、電廠母線城市直降變電所二次母線城市直降變電所二次母線調(diào)壓的基本思想調(diào)壓的基本思想很多負(fù)荷都由這些中樞點供電，如能控制住這些點的電壓偏移，也就控制很多負(fù)荷都由這些中樞點供電，如能控制住這些點的電壓偏移，也就控制住了系統(tǒng)中大部分負(fù)荷的電壓偏移。于是，電力系統(tǒng)電壓調(diào)整問題也就轉(zhuǎn)住了系統(tǒng)中大部分負(fù)荷的電壓偏移。于是，電力系統(tǒng)電壓調(diào)整問題也就轉(zhuǎn)變?yōu)楸ＷC各中樞點的電壓偏移不超出給定范圍的問題。變?yōu)楸ＷC各中樞點的電壓偏移不超出給定范圍的問題。 312022-5-95-2 電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制中樞點的調(diào)壓方式中樞點的調(diào)壓方式 逆調(diào)壓、順調(diào)壓和恒調(diào)壓三類。逆調(diào)壓、

42、順調(diào)壓和恒調(diào)壓三類。1) 逆調(diào)壓：逆調(diào)壓：最大負(fù)荷時升高中樞點電壓，最小負(fù)荷時降低中樞點電壓。最大負(fù)荷時升高中樞點電壓，最小負(fù)荷時降低中樞點電壓。具體要求：具體要求：最大負(fù)荷方式運行時，中樞點電壓高于線路額定電壓最大負(fù)荷方式運行時，中樞點電壓高于線路額定電壓5； 在最小負(fù)荷方式運行時，中樞點的電壓等于線路額定電壓。在最小負(fù)荷方式運行時，中樞點的電壓等于線路額定電壓。適用范圍：適用范圍：中樞點到各負(fù)荷點線路長、負(fù)荷變化較大且變化規(guī)律大致中樞點到各負(fù)荷點線路長、負(fù)荷變化較大且變化規(guī)律大致 相同。相同。2) 順調(diào)壓：順調(diào)壓：大負(fù)荷時允許中樞點電壓低一些，但不低于線路額定電大負(fù)荷時允許中樞點電壓低一些

43、，但不低于線路額定電壓的壓的102.5；小負(fù)荷時允許其電壓高一些，但不超過線路額定電；小負(fù)荷時允許其電壓高一些，但不超過線路額定電壓的壓的107.5的。的。適用范圍：適用范圍：多用于供電距離較近，負(fù)荷變動不大的電壓中樞點。多用于供電距離較近，負(fù)荷變動不大的電壓中樞點。 322022-5-95-2 5-2 電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制恒調(diào)壓：即在任何負(fù)荷下，中樞點電壓保持為大約恒定的數(shù)值，恒調(diào)壓：即在任何負(fù)荷下，中樞點電壓保持為大約恒定的數(shù)值，一般較線路額定電壓高一般較線路額定電壓高25。適用范圍：適用范圍：常用于向負(fù)荷波動小的用戶供電的電壓中樞點。常用于

44、向負(fù)荷波動小的用戶供電的電壓中樞點。2. 電壓調(diào)整的基本方法電壓調(diào)整的基本方法 電力系統(tǒng)實際運行中，要使所有用戶的電壓質(zhì)量都符合要求，還電力系統(tǒng)實際運行中，要使所有用戶的電壓質(zhì)量都符合要求，還必須采用各種調(diào)壓手段。必須采用各種調(diào)壓手段。2N1G21GK1)UQXPRK(UK1U)K(UU 332022-5-95-2 5-2 電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制（1）調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵磁電流以改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓）調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵磁電流以改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓UG；（2）改變變壓器的變比）改變變壓器的變比k1、k2；（3）改變網(wǎng)絡(luò)無功功率）改變網(wǎng)絡(luò)無功功率Q的分布；的分布；（4）

45、改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)）改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)R+jX（主要是（主要是X）電壓調(diào)整的措施：電壓調(diào)整的措施：2N1G21GK1)UQXPRK(UK1U)K(UU 342022-5-95-2 5-2 電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制(1) 改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓 負(fù)荷增大時，會造成用戶端電壓降低，此時增加發(fā)電機(jī)勵磁電流負(fù)荷增大時，會造成用戶端電壓降低，此時增加發(fā)電機(jī)勵磁電流以提高發(fā)電機(jī)電壓；負(fù)荷降低時，減小發(fā)電機(jī)勵磁電流，以降低發(fā)以提高發(fā)電機(jī)電壓；負(fù)荷降低時，減小發(fā)電機(jī)勵磁電流，以降低發(fā)電機(jī)電壓電機(jī)電壓逆調(diào)壓逆調(diào)壓 主要適用于發(fā)電廠不經(jīng)升壓直接供電的小型電力系統(tǒng)，

46、供電線路不主要適用于發(fā)電廠不經(jīng)升壓直接供電的小型電力系統(tǒng)，供電線路不長，線路上電壓損耗不大，基本可以滿足負(fù)荷點要求的電壓質(zhì)量。長，線路上電壓損耗不大，基本可以滿足負(fù)荷點要求的電壓質(zhì)量。對線路較長，供電范圍較大，由發(fā)電機(jī)經(jīng)多級變壓的電力系統(tǒng)，對線路較長，供電范圍較大，由發(fā)電機(jī)經(jīng)多級變壓的電力系統(tǒng)，從發(fā)電廠到最遠(yuǎn)處的負(fù)荷之間的電壓損耗和變化幅度都很大。這從發(fā)電廠到最遠(yuǎn)處的負(fù)荷之間的電壓損耗和變化幅度都很大。這時，單靠發(fā)電機(jī)調(diào)壓是不能解決問題，必須配合其它調(diào)壓方式。時，單靠發(fā)電機(jī)調(diào)壓是不能解決問題，必須配合其它調(diào)壓方式。對有若干發(fā)電廠并列運行的大型電力系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)調(diào)壓只作為一對有若干發(fā)電廠并列運行的

47、大型電力系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)調(diào)壓只作為一種輔助的調(diào)壓措施，這是因為種輔助的調(diào)壓措施，這是因為1）提高發(fā)電機(jī)的電壓時，該發(fā)電機(jī)會增發(fā)無功，這就要求進(jìn)行電壓）提高發(fā)電機(jī)的電壓時，該發(fā)電機(jī)會增發(fā)無功，這就要求進(jìn)行電壓調(diào)整的電廠有充足的無功容量儲備；調(diào)整的電廠有充足的無功容量儲備；2）在并聯(lián)運行的發(fā)電廠中，調(diào)整個別電廠的母線電壓，會引起系統(tǒng)）在并聯(lián)運行的發(fā)電廠中，調(diào)整個別電廠的母線電壓，會引起系統(tǒng)中無功功率的重新分配，還可能同無功功率的經(jīng)濟(jì)分配發(fā)生矛盾。中無功功率的重新分配，還可能同無功功率的經(jīng)濟(jì)分配發(fā)生矛盾。 352022-5-95-2 5-2 電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整

48、和控制(2) 改變變壓器變比調(diào)壓改變變壓器變比調(diào)壓降壓變壓器分接頭的選擇降壓變壓器分接頭的選擇KUUUT12為了達(dá)到調(diào)壓的目的，雙繞組變壓器在高壓側(cè)、三繞組為了達(dá)到調(diào)壓的目的，雙繞組變壓器在高壓側(cè)、三繞組變壓器在高壓側(cè)和中壓側(cè)都裝有分接頭開關(guān)。變壓器在高壓側(cè)和中壓側(cè)都裝有分接頭開關(guān)。容量在容量在6300kVA及以下的雙繞組變壓器高壓側(cè)一般有及以下的雙繞組變壓器高壓側(cè)一般有3個個分接頭，即分接頭，即1.05UN、UN、0.95UN，調(diào)壓范圍為，調(diào)壓范圍為5%。容量在容量在8000kVA及以上的雙繞組變壓器高壓側(cè)一般有及以上的雙繞組變壓器高壓側(cè)一般有5個個分接頭，即分接頭，即1.05UN、1.02

49、5UN、UN、0.975UN、0.95UN，調(diào)壓范圍為調(diào)壓范圍為22.5%。改變變壓器變比調(diào)壓，實質(zhì)上就是如何改變變壓器變比調(diào)壓，實質(zhì)上就是如何根據(jù)低壓側(cè)的調(diào)根據(jù)低壓側(cè)的調(diào)壓要求合理選擇變壓器的分接頭壓要求合理選擇變壓器的分接頭電壓電壓U1t降壓變壓器降壓變壓器高壓側(cè)運高壓側(cè)運行電壓行電壓歸算到高歸算到高壓側(cè)后的壓側(cè)后的電壓損耗電壓損耗變壓器低壓側(cè)按調(diào)壓要求的實變壓器低壓側(cè)按調(diào)壓要求的實際運行電壓際運行電壓U2為為高壓側(cè)分高壓側(cè)分接頭電壓接頭電壓低壓繞組低壓繞組額定電壓額定電壓NtTUUUU211得高壓側(cè)分接頭電壓為得高壓側(cè)分接頭電壓為NTtUUUUU2211 362022-5-95-2 5-

50、2 電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制當(dāng)變壓器通過不同的負(fù)荷時，分接頭電壓有不同的計算值當(dāng)變壓器通過不同的負(fù)荷時，分接頭電壓有不同的計算值然后求取它們的算術(shù)平均值，即然后求取它們的算術(shù)平均值，即 選擇一個與它最接近的標(biāo)準(zhǔn)分接頭電壓作為公用分接頭，然選擇一個與它最接近的標(biāo)準(zhǔn)分接頭電壓作為公用分接頭，然后根據(jù)所選取的分接頭校驗最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時低壓母線后根據(jù)所選取的分接頭校驗最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時低壓母線的實際電壓是否符合要求的實際電壓是否符合要求2/ )(min1max11tttavUUU) 1 (2max2maxmax1max1NTtUUUUU)2(2min2

51、minmin1min1NTtUUUUU最大負(fù)荷方式下變最大負(fù)荷方式下變壓器低壓母線要求壓器低壓母線要求的運行電壓的運行電壓最小負(fù)荷方式下變最小負(fù)荷方式下變壓器低壓母線要求壓器低壓母線要求的運行電壓的運行電壓 372022-5-9某降壓變壓器歸算至高壓側(cè)的參數(shù)及負(fù)荷功率均標(biāo)注于圖中。某降壓變壓器歸算至高壓側(cè)的參數(shù)及負(fù)荷功率均標(biāo)注于圖中。在最大負(fù)荷時，在最大負(fù)荷時， KVU112max1在最小負(fù)荷時在最小負(fù)荷時KVU113min1要求在變壓器的低壓母線采用要求在變壓器的低壓母線采用順調(diào)壓方式順調(diào)壓方式，選擇變壓器分接頭，選擇變壓器分接頭電壓。電壓?！纠俊纠拷猓航猓?）變壓器阻抗中的功率損耗）變

52、壓器阻抗中的功率損耗)(24. 319. 0)404 . 2(1101428222maxMVAjjST)(54. 003. 0)404 . 2(110810222minMVAjjST)(24.1719.28maxmaxmax1MVAjSSST)(54. 803.10minminmin1MVAjSSST2）變壓器環(huán)節(jié)首端功率）變壓器環(huán)節(jié)首端功率 382022-5-9)(76. 61124024.174 . 219.28maxKVUT)(24. 31134054. 84 . 203.10minKVUT3）最大最小負(fù)荷下變壓器阻抗的電壓損耗）最大最小負(fù)荷下變壓器阻抗的電壓損耗)(94.1121102

53、5. 11076. 61122max2maxmax1max1KVUUUUUNTt)(31.11211075.11024.3113min1KVUt)(63.112)(21min1max11KVUUUtttav4）計算變壓器分接頭電壓）計算變壓器分接頭電壓 選最接近選最接近Ultav的標(biāo)準(zhǔn)分接頭為的標(biāo)準(zhǔn)分接頭為112.75KV。 392022-5-9)(27.101175.11276. 6112max2KVU)(71.101175.11224. 3113min2KVU5）校驗）校驗由計算結(jié)果可見，所選分接頭電壓滿足調(diào)壓要求。由計算結(jié)果可見，所選分接頭電壓滿足調(diào)壓要求。kV25.1010025. 1

54、kV75.1010075. 1 402022-5-9121()/CPRQQXUkUU(3) 并聯(lián)無功補(bǔ)償裝置調(diào)壓并聯(lián)無功補(bǔ)償裝置調(diào)壓在在U1、U2、k給定的情況下，求得給定的情況下，求得211()/()CQkUU UXPRQX實際中，變壓器變比實際中，變壓器變比k和電容器容量和電容器容量QC要合理配合。要合理配合。121()/CPRQQXkUUU此時此時k為為5-2 5-2 電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制 412022-5-95-2 5-2 電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制五、電壓調(diào)整和控制方法五、電壓調(diào)整和控制方法1.

55、 電壓調(diào)整中的一些現(xiàn)象和規(guī)律電壓調(diào)整中的一些現(xiàn)象和規(guī)律 取基準(zhǔn)功率為取基準(zhǔn)功率為100MVA，基準(zhǔn)電壓為各級網(wǎng)絡(luò)的額定電壓。，基準(zhǔn)電壓為各級網(wǎng)絡(luò)的額定電壓。 變電所變電所10kV母線的容許電壓偏差為母線的容許電壓偏差為7%；應(yīng)在；應(yīng)在9.310.7kV。 發(fā)電廠和變電所發(fā)電廠和變電所220kV母線電壓不超過母線電壓不超過110%，即不超過，即不超過242kV。情況情況1：發(fā)動機(jī)在最大和最小負(fù)荷下都以額定電壓運行，電壓保：發(fā)動機(jī)在最大和最小負(fù)荷下都以額定電壓運行，電壓保持持10.5kV，升、降壓變壓器高壓繞組在主接頭運行，即變比，升、降壓變壓器高壓繞組在主接頭運行，即變比分別為分別為10.5/2

56、42和和220/11。 最大負(fù)荷時發(fā)電廠最大負(fù)荷時發(fā)電廠220kV母線電壓容許偏差為母線電壓容許偏差為0%10%，即，即在在220242kV范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。 422022-5-95-2 5-2 電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制情況情況2：發(fā)電廠升壓變壓器分接頭置于：發(fā)電廠升壓變壓器分接頭置于2檔，其它于情況檔，其它于情況1相同。相同。負(fù)荷負(fù)荷發(fā)電機(jī)母發(fā)電機(jī)母線電壓線電壓(kV)發(fā)電廠高壓發(fā)電廠高壓母線電壓母線電壓(kV)變電所高變電所高壓母線電壓母線電壓壓(kV)變電所低變電所低壓母線電壓母線電壓壓(kV)網(wǎng)絡(luò)有功網(wǎng)絡(luò)有功功率損耗功率損耗(MW)最大負(fù)荷最大

57、負(fù)荷10.5218.83178.628.119.89最小負(fù)荷最小負(fù)荷10.5238.77229.2011.191.20 高壓繞組固定分接頭接高壓繞組固定分接頭接2檔，變壓器變比為檔，變壓器變比為10.5/(1+20.025) 242，高壓側(cè)空載電壓升高，高壓側(cè)空載電壓升高5%，且，且希望希望網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點電壓網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點電壓都升高都升高5%。負(fù)荷負(fù)荷發(fā)電機(jī)母發(fā)電機(jī)母線電壓線電壓(kV)發(fā)電廠高壓發(fā)電廠高壓母線電壓母線電壓(kV)變電所高變電所高壓母線電壓母線電壓壓(kV)變電所低變電所低壓母線電壓母線電壓壓(kV)網(wǎng)絡(luò)有功網(wǎng)絡(luò)有功功率損耗功率損耗(MW)最大負(fù)荷最大負(fù)荷10.5237.31206

58、.489.666.88最小負(fù)荷最小負(fù)荷10.5251.66243.2011.911.058%12%15%6%6%7% 432022-5-95-2 5-2 電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制情況情況3：發(fā)電廠升壓變壓器采用帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器。：發(fā)電廠升壓變壓器采用帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器。 帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器每檔的電壓為額定電壓的帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器每檔的電壓為額定電壓的1.25%。設(shè)在最。設(shè)在最大負(fù)荷時，置于大負(fù)荷時，置于+5檔，最小負(fù)荷時置于檔，最小負(fù)荷時置于-6檔。檔。負(fù)荷負(fù)荷發(fā)電機(jī)母發(fā)電機(jī)母線電壓線電壓(kV)發(fā)電廠高壓發(fā)電廠高壓母線電壓母線電壓(kV)變電所高變電所高

59、壓母線電壓母線電壓壓(kV)變電所低變電所低壓母線電壓母線電壓壓(kV)網(wǎng)絡(luò)有功網(wǎng)絡(luò)有功功率損耗功率損耗(MW)最大負(fù)荷最大負(fù)荷10.5241.29211.859.956.46最小負(fù)荷最小負(fù)荷10.5219.16207.5710.081.51情況情況4：改變發(fā)電機(jī)電壓進(jìn)行調(diào)壓。：改變發(fā)電機(jī)電壓進(jìn)行調(diào)壓。 改變發(fā)電機(jī)電壓進(jìn)行調(diào)壓。改變發(fā)電機(jī)電壓進(jìn)行調(diào)壓。負(fù)荷負(fù)荷發(fā)電機(jī)母發(fā)電機(jī)母線電壓線電壓(kV)發(fā)電廠高壓發(fā)電廠高壓母線電壓母線電壓(kV)變電所高變電所高壓母線電壓母線電壓壓(kV)變電所低變電所低壓母線電壓母線電壓壓(kV)網(wǎng)絡(luò)有功網(wǎng)絡(luò)有功功率損耗功率損耗(MW)最大負(fù)荷最大負(fù)荷11236.5

60、3205.429.616.96最小負(fù)荷最小負(fù)荷10226.36215.5810.491.38 442022-5-95-2 5-2 電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制電力系統(tǒng)無功功率和電壓的調(diào)整和控制情況情況5：變電所：變電所10kV母線上安裝并聯(lián)電容器。母線上安裝并聯(lián)電容器。 降壓變壓器采用固定分接頭置于降壓變壓器采用固定分接頭置于2檔，變比為檔，變比為(1+20.025) 220/11 ，并聯(lián)電容器容量為，并聯(lián)電容器容量為34Mvar。負(fù)荷負(fù)荷發(fā)電機(jī)母發(fā)電機(jī)母線電壓線電壓(kV)發(fā)電廠高壓發(fā)電廠高壓母線電壓母線電壓(kV)變電所高變電所高壓母線電壓母線電壓壓(kV)變電所低變電所低壓母線電壓