無功功率平衡和電壓調(diào)整.

1、1n4.4 無功功率平衡和電壓調(diào)整 4.4.1 了解無功功率平衡概念及無功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系統(tǒng)中各無功電源的調(diào)節(jié)特性 4.4.3 了解利用電容器進行補償調(diào)壓的原理與方法 4.4.4 了解變壓器分接頭進行調(diào)壓時，分接頭的選擇計算考試大綱要求：24.4.1 了解無功功率平衡概念及無功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系統(tǒng)中各無功電源的調(diào)節(jié)特性1.1.無功功率平衡無功功率平衡電力系統(tǒng)中無功電源所發(fā)出的無功功率應 與系統(tǒng)中的無功負荷及無功損耗相平衡，同時還應有一定的無功功率備用電源。允許合理的無功功率源配置是保證電壓合理的關鍵。3 異步電動機是電力系統(tǒng)主要的無功負荷 系統(tǒng)無功負荷

2、的電壓特性主要由異步電動機決定 無功功率負荷4.4.1 了解無功功率平衡概念及無功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系統(tǒng)中各無功電源的調(diào)節(jié)特性4無功功率損耗 變壓器的無功損耗 輸電線路的無功損耗 變壓器的無功損耗變壓器的無功損耗QLT包括勵磁損耗Q0和漏抗中的 損耗QT QLTQ0QTV2BT(S/V)2XT SN (VN/V)2NSSVs100%2100%Io4.4.1 了解無功功率平衡概念及無功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系統(tǒng)中各無功電源的調(diào)節(jié)特性5輸電線路的無功損耗QLQBQL+QBXVQPXVQP222222212121)(22221VVB)(22221VVB無功功率損耗 變

3、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4.4.1 了解無功功率平衡概念及無功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系統(tǒng)中各無功電源的調(diào)節(jié)特性6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 4.4.1 了解無功功率平衡概念及無功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系統(tǒng)中各無功電源的調(diào)節(jié)特性7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QBDCAPOEjXdIN4.4.1 了解無功功率平衡概念及無功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系統(tǒng)中各無功電源的調(diào)節(jié)特性8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

4、償器 靜止無功發(fā)生器 4.4.1 了解無功功率平衡概念及無功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系統(tǒng)中各無功電源的調(diào)節(jié)特性9無功功率電源 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。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，起無功負荷作用。由于相應速度較慢，難以適應動態(tài)無功控制的要求，20世紀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4.4.1 了解無功功率平衡概念及無功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系統(tǒng)中各無功電源的調(diào)節(jié)特性10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 4.4.1 了解無

5、功功率平衡概念及無功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系統(tǒng)中各無功電源的調(diào)節(jié)特性11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致電壓繼續(xù)下降。換言之，電容器的無功功率調(diào)節(jié)性能比較差4.4.1 了解無功功率平衡概念及無功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系統(tǒng)中各無功電源的調(diào)節(jié)特性121314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

6、4.4.1 了解無功功率平衡概念及無功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系統(tǒng)中各無功電源的調(diào)節(jié)特性15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(TSC)TCR和TSC組合型4.4.1 了解無功功率平衡概念及無功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系統(tǒng)中各無功電源的調(diào)節(jié)特性16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 4.4.1 了解無功功率平衡概念及無功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系統(tǒng)中各無功電源的調(diào)節(jié)特性17無功

7、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，使其處于容性負荷、感性負荷或零負荷狀態(tài)。與SVC比較，SVG具有響應快、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4.4.1 了解無功功率平衡概念及無功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系統(tǒng)中各無功電源的調(diào)節(jié)特性18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 4.4.1 了解無功功率平衡概念及無功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系統(tǒng)中各無功電源的

8、調(diào)節(jié)特性19無功功率平衡l無功功率平衡的基本要求無功電源發(fā)出的無功功率應該大于或至少等于負荷所需的無功功率和網(wǎng)絡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，應該分地區(qū)分電壓級地進行無功功率平衡一般情況下按照正常最大和最小負荷的運行方式計算無功平衡，必要時還應校驗某些設備檢修時或故障后運行方式下的無功功率平衡4.4.1 了解無功功率平衡概念及無功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系統(tǒng)中各無功電源的調(diào)節(jié)特性20無功功率平衡系統(tǒng)無功功率平衡關系式： QGCQLDQLQres QGC為電源供應的無功功率之和，QLD為無功負荷之和，QL為網(wǎng)絡無功功率損耗之和

9、，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，應考慮加設無功補償裝置4.4.1 了解無功功率平衡概念及無功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系統(tǒng)中各無功電源的調(diào)節(jié)特性21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和各種無功補償設備的無功功率QC，即 QGCQGQC 總無功負荷QLD按負荷的有功功率和功率因數(shù)計算。 網(wǎng)絡的總無功損耗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 4.4.1 了解無功功率平衡概念及無功功率平衡的基本要求 4.4.2 了

10、解系統(tǒng)中各無功電源的調(diào)節(jié)特性22總之，無功平衡是一個比有功平衡更復雜的問題?？傊瑹o功平衡是一個比有功平衡更復雜的問題。 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變化用戶各種對無功平衡有影響的變化 一般無功功率按照一般無功功率按照就地平衡的原則就地平衡的原則進行補償容量進行補償容量 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

11、用靜電 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SVCSVC4.4.1 了解無功功率平衡概念及無功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系統(tǒng)中各無功電源的調(diào)節(jié)特性23無功功率平衡與電壓水平的關系總之，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4.4.1 了解無功功率平衡概念及無功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系統(tǒng)中各無功電源的調(diào)節(jié)特性24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)中負荷點數(shù)目眾多又很分散，有必要選擇一些有代表性的負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

12、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荷的發(fā)電機電壓母線中樞點設置數(shù)量不少于全網(wǎng)220KV及以上電壓等級變電所總數(shù)的7 中樞點的電壓管理25OABSUttSASBUOAUOB0.1UN0.03UN0.01UN0.04UN要求：要求：U UA A、U UB B都在都在0.95U0.95UN N1.05U1.05UN N之間之間UQXPRU4.3 4.3 電力系統(tǒng)中樞點電壓管理電力系統(tǒng)中樞點電壓管理26OABSUUOtttSASBUOAUOB0.1UN0.03UN0.01UN0.04UN（0.95U0.95UN N1.05U1.05UN N） + +UO(B)U

13、O(B)UO(A)UO(A)要求：要求：U UA A、U UB B都在都在0.95U0.95UN N1.05U1.05UN N之間之間4.3 4.3 電力系統(tǒng)中樞點電壓管理電力系統(tǒng)中樞點電壓管理27n結論：只需要結論：只需要控制中樞點控制中樞點O O的電壓在綠色的電壓在綠色的公共區(qū)域內(nèi)的公共區(qū)域內(nèi)，這負荷點，這負荷點A A、B B兩點的電兩點的電壓都在規(guī)定的壓都在規(guī)定的0.95U0.95UN N1.05U1.05UN N范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。OUOtUO(B)UO(B)UO(A)UO(A)4.3 4.3 電力系統(tǒng)中樞點電壓管理電力系統(tǒng)中樞點電壓管理28OABSUUOtttSASBUOAUOB（0.9

14、5U0.95UN N1.05U1.05UN N） + +UO(B)UO(B)UO(A)UO(A)？4.3 4.3 電力系統(tǒng)中樞點電壓管理電力系統(tǒng)中樞點電壓管理29OABSUUOtttSASBUOAUOB（0.95U0.95UN N1.05U1.05UN N） + +UO(B)UO(B)UO(A)UO(A)？上移紅線？上移紅線？下移黑線？下移黑線？4.3 4.3 電力系統(tǒng)中樞點電壓管理電力系統(tǒng)中樞點電壓管理30OABSUUOtttSASBUOAUOB（0.95UN1.05UN） +UO(B)UO(B)UO(A)UO(A)！下移黑線，減小下移黑線，減小OA線路電壓損耗線路電壓損耗4.3 4.3 電

15、力系統(tǒng)中樞點電壓管理電力系統(tǒng)中樞點電壓管理31OABSUUOtttSASBUOAUOB（0.95UN1.05UN） +UO(B)UO(B)UO(A)UO(A)如何下移黑線？如何下移黑線？UQXPRU4.3 4.3 電力系統(tǒng)中樞點電壓管理電力系統(tǒng)中樞點電壓管理32中樞點調(diào)壓模式 逆調(diào)壓模式 順調(diào)壓模式 恒調(diào)壓模式在大負荷時升高電壓，小負荷時降低電壓的調(diào)壓方式。一般采用逆調(diào)壓方式，在最大負荷時可保持中樞點電壓比線路額定電壓高5，在最小負荷時保持為線路額定電壓。供電線路較長、負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33中樞點調(diào)壓模式 逆調(diào)壓模式 順調(diào)壓模式 恒調(diào)壓模式大負荷時允許中樞

16、點電壓低一些，但不低于線路額定電壓的102.5；小負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，或者負荷變動不大的變電所，可以采用這種調(diào)壓方式 順調(diào)壓模式34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25 恒調(diào)壓模式35 電壓調(diào)整的基本原理R+jXP+jQ1:K1VbK2:1VGVb=(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PRQXV36 電壓調(diào)

17、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37 電壓調(diào)整的措施電壓調(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38 1補償調(diào)壓原理 采用靜電電容器補償，當將電容器 與感性負載（用電設備）并聯(lián)后，電感性負載的功率因數(shù) 仍然不變，但 和 的相位差減?。?），補償后的功率因數(shù)比補償前的功率因數(shù)提高（即 ）。 靜電電容器進行無功 功率補償改善的是包括 電容器在內(nèi)的整個線路 的功率因數(shù)。 CcosCRLIII。U1212coscos

18、4.4.3 了解利用電容器進行補償調(diào)壓的原理與方法39 2補償方式 采用靜電電容器作無功補償裝置時，可以采用就地補償和集中補償?shù)难a償方式。 就地補償是低壓部分的無功負荷由低壓電容器補償，高壓部分由高壓電容器補償。容量較大、負荷集中且經(jīng)常使用的用電設備的無功負荷宜單獨就地補償。 集中補償?shù)碾娙萜鹘M宜在變電所內(nèi)集中補償。居住區(qū)的無功負荷宜在小區(qū)變電所低壓側集中補償。 4.4.3 了解利用電容器進行補償調(diào)壓的原理與方法40 1變壓器的分接頭的確定 雙繞組變壓器的高壓側繞組和三繞組變壓器的高、中壓側繞組都設有幾個分接頭供選擇使用。 容量在6300kVA以下的變壓器一般設有三個分接頭，即1.05 、 、

19、0.95 ，調(diào)節(jié)范圍為5。 容量在8000kVA以上的變壓器有五個分接頭，分別在1.05 、1.025 、 、0.975 、0.95 幾處引出。調(diào)壓范圍為22.5。 NUNUNUNUNUNUNUNU 4.4.4 了解變壓器分接頭進行調(diào)壓時，分接頭的選擇計算41 2.降壓變壓器分接頭的選擇計算 （1）最大負荷時，變壓器分接頭電壓 （4-4-3）式中 最大負荷時，變壓器電壓損耗 ； 變壓器低壓側的額定電壓； 變壓器在最大負荷時，應選擇的高壓 側分接頭電壓； 、 變壓器在最大負荷時，高、低壓側 的電壓。 maxjUjNUmax2jUmax1 jUmaxjtUmax2maxmax1maxjjjjNjt

20、UUUUU）（ 4.4.4 了解變壓器分接頭進行調(diào)壓時，分接頭的選擇計算42 （2）最小負荷時，變壓器分接頭電壓 上式中各符號分別與最小負荷相對應。 （3）正常運行時變壓器分接頭，取兩者的平均值： 根據(jù)計算出的選擇一個接近的分接頭，然后校驗所選的分接頭是否能使低壓母線電壓的要求得到滿足。 min2minmin1minjjjjNjtUUUUU）（2minmaxjtjtjtUUU 4.4.4 了解變壓器分接頭進行調(diào)壓時，分接頭的選擇計算43例：例： 某降壓變電所有一變比某降壓變電所有一變比 k=11022.5%/11的變壓器。的變壓器。 歸算到歸算到高壓側高壓側的阻抗為的阻抗為Z=2.44+j40

21、 ， 最大負荷為最大負荷為Smax=28+j14MVA， 最小負荷為最小負荷為Smin=10+j6MVA。 最大負荷最大負荷時時高壓高壓母線電壓為母線電壓為113kV，最小負荷時為最小負荷時為115kV。 低壓側母線低壓側母線允許電壓變化范圍為允許電壓變化范圍為1011kV。試選擇分接頭。試選擇分接頭。44解：解： 一次側一次側 二次側二次側 U1max=113kV U2max=10kV U1min=115kV U2min=11kV （1）高壓側提供的電壓高壓側提供的電壓maxmax1max2TUUUkVUXQRPUTT44.107113401444. 228113max1maxmaxmax1

22、minmin1min2TUUUkVUXQRPUTT7 .11211540644. 210115min1minminmin145kVUUUUNf2 .118111044.1072max2max2maxkVUUUUNf7 .11211117 .1122min2min2minkVUUUfff45.11527 .1122 .1182minmax46 （5）校驗）校驗 最大最小負荷時，低壓母線的實際電壓為最大最小負荷時，低壓母線的實際電壓為kVkVKUU1023.105 .1151144.107max2max2kVkVKUU1173.105 .115117 .112min2min247（2）升壓變壓器分

23、接頭的選擇選擇升壓變壓器分接頭的方法與選擇降壓變壓器的基本相同 4.4.4 了解變壓器分接頭進行調(diào)壓時，分接頭的選擇計算48 有載調(diào)壓變壓器有載調(diào)壓變壓器 有載調(diào)壓變壓器的高壓側有可以調(diào)節(jié)分接頭的調(diào)壓繞組，能在帶有負荷的情況下改變分接頭，調(diào)壓范圍也比較大，一般在15以上。 目前我國110kV電壓級的有載調(diào)壓變壓器的調(diào)壓范圍為32.5，有七個分接頭。 220kV電壓級的有載調(diào)壓變壓器的調(diào)壓范圍為42.5，有九個分接頭。 對于特殊要求的有載調(diào)壓變壓器還可有更多的分接頭。 4.4.4 了解變壓器分接頭進行調(diào)壓時，分接頭的選擇計算49 有載調(diào)壓變壓器有載調(diào)壓變壓器 1、分接頭多于普通變壓器，從而調(diào)節(jié)范

24、圍寬； 2、能在帶負荷情況下切換分接頭，調(diào)壓靈活方便，效果好； 3、造價高，維修復雜。 4.4.4 了解變壓器分接頭進行調(diào)壓時，分接頭的選擇計算50實戰(zhàn)題目：1. 1. 關于并聯(lián)電容器補償，正確的說法是（關于并聯(lián)電容器補償，正確的說法是（ ）。）。A.A.在最大負荷時電容器應全部退出，在最小負荷時全部投入。在最大負荷時電容器應全部退出，在最小負荷時全部投入。B. B. 根據(jù)調(diào)壓要求，按最大負荷時沒有補償?shù)那闆r確定變壓器的分接頭；根據(jù)調(diào)壓要求，按最大負荷時沒有補償?shù)那闆r確定變壓器的分接頭；按最小負荷時的調(diào)壓要求計算補償容量。按最小負荷時的調(diào)壓要求計算補償容量。C.C.根據(jù)調(diào)壓要求，按最小負荷時沒

25、有補償?shù)那闆r確定變壓器的分接頭；根據(jù)調(diào)壓要求，按最小負荷時沒有補償?shù)那闆r確定變壓器的分接頭；按最大負荷時的調(diào)壓要求計算補償容量。按最大負荷時的調(diào)壓要求計算補償容量。D.D.只能吸收感性無功功率來降低電壓。只能吸收感性無功功率來降低電壓。答案答案 C C2. 2. 在下列無功電源中，無功功率的控制性能最差的是（在下列無功電源中，無功功率的控制性能最差的是（ ）。）。A.A.同步發(fā)電機同步發(fā)電機 B.B.同步調(diào)相機同步調(diào)相機 C.C.并聯(lián)電容器并聯(lián)電容器 D.D.靜止補償器靜止補償器答案答案 C C3. 3. 在無功功率不足的電力系統(tǒng)中，首先應該采取的措施是（在無功功率不足的電力系統(tǒng)中，首先應該采

26、取的措施是（ ）。）。A.A.采用無功補償裝置補償無功的缺額采用無功補償裝置補償無功的缺額 B.B.改變變壓器變比調(diào)壓改變變壓器變比調(diào)壓C.C.增加發(fā)電機的有功出力增加發(fā)電機的有功出力 D.D.調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁電流來改變其端電壓調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁電流來改變其端電壓答案答案 A A4.4 無功功率平衡和電壓調(diào)整514. 4. 三繞組變壓器分接頭的位置一般設在（三繞組變壓器分接頭的位置一般設在（ ）。）。A.A.高壓和中壓繞組高壓和中壓繞組 B.B.高壓和低壓繞組高壓和低壓繞組C.C.中壓和低壓繞組中壓和低壓繞組 D.D.高壓、中壓、低壓繞組高壓、中壓、低壓繞組答案：答案：A A5. 5. 下列說法正確

27、的是（下列說法正確的是（ ）。）。A.A.運行中改變普通變壓器分接頭的位置不會影響供電的連續(xù)性；運行中改變普通變壓器分接頭的位置不會影響供電的連續(xù)性；B.B.有載調(diào)壓變壓器不可以在帶負荷的條件下切換分接頭；有載調(diào)壓變壓器不可以在帶負荷的條件下切換分接頭；C.C.與普通變壓器相比，有載調(diào)壓變壓器分接頭個數(shù)較少，并且調(diào)與普通變壓器相比，有載調(diào)壓變壓器分接頭個數(shù)較少，并且調(diào)壓范圍較窄；壓范圍較窄；D.D.采用有載調(diào)壓變壓器時，可以根據(jù)最大負荷算得的采用有載調(diào)壓變壓器時，可以根據(jù)最大負荷算得的U U1Tmax1Tmax值和值和最小負荷時算得的最小負荷時算得的U U1Tmin1Tmin值來分別選擇各自合適的分接頭。值來分別選擇各自合適的分接頭。答案：答案：D D526. 6. 某降壓變壓器，高壓側實際電壓為某降壓變壓器，高壓側實際電壓為U1U1，低壓側要求的電壓為，低壓側要求的電壓為U2U2，歸算到高壓側的變壓器電壓損耗為歸算到高壓側的變壓器電壓損耗為 ，低壓繞組額定電壓，低壓繞組額定電壓為為 ，則計算變壓器高壓側分接頭電壓，則計算變壓器高壓側分接頭電壓