電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析1821講課件

1、一、系統(tǒng)電壓波動(dòng)1、電壓波動(dòng)原因 無(wú)功負(fù)荷波動(dòng) 設(shè)備及線路壓降 運(yùn)行方式改變 無(wú)功不足或過(guò)剩2、電壓波動(dòng)的表示方法與要求 表示方法用電壓偏移表示 我國(guó)對(duì)電壓偏移的規(guī)定： 35kV及以上電壓供電負(fù)荷：5%；10kV及以下電壓供電負(fù)荷：7%； 低壓照明負(fù)荷：+5%-10%；農(nóng)村電網(wǎng):+7.5%-10%。第1頁(yè)，共32頁(yè)。3、電壓波動(dòng)分類 由生產(chǎn)、生活和氣象變化引起的負(fù)荷波動(dòng)引起的電壓波動(dòng)（稱為電壓偏移） 特點(diǎn)：周期長(zhǎng)、波及面大 措施：電壓調(diào)整 由沖擊性負(fù)荷或間歇性負(fù)荷引起的負(fù)荷波動(dòng)引起的電壓波動(dòng) 特點(diǎn)：周期短、波及面較小，但其幅值有時(shí)很大，影響也不容忽略。 措施：電壓波動(dòng)限制第2頁(yè)，共32頁(yè)。二、

2、電壓波動(dòng)限制措施 由大容量變電所以專用母線或線路單獨(dú)向這類負(fù)荷供電 在發(fā)生電壓波動(dòng)的地點(diǎn)和電源之間設(shè)置串聯(lián)電容器 設(shè)置電容器前： 較大，影響一般負(fù)荷的工作； 設(shè)置電容器后： ，顯然同樣的負(fù)荷變化引起的電壓波動(dòng)要小。如果串聯(lián)電容器的容抗選擇適當(dāng)，就可將電壓偏移限制在允許的范圍之內(nèi)。第3頁(yè)，共32頁(yè)。 在波動(dòng)負(fù)荷附近裝設(shè)調(diào)相機(jī)，并在線路首端串聯(lián)電抗器 采取措施前： 采取措施后： 若補(bǔ)償容量選擇適當(dāng)則可將母線的電壓波動(dòng)限制在允許的范圍。 在波動(dòng)負(fù)荷供電線路 上設(shè)置靜止補(bǔ)償器 第4頁(yè)，共32頁(yè)。三、電壓管理1、電壓管理 對(duì)第一類負(fù)荷波動(dòng)引起的電壓偏移的調(diào)整一般意義上的電壓調(diào)整。2、電壓管理目的 在系統(tǒng)

3、任何運(yùn)行方式下，都將系統(tǒng)中各用電設(shè)備的電壓偏移限制在允許范圍。3、電壓中樞點(diǎn) 電壓中樞點(diǎn) 某些可以反映電力系統(tǒng)總體電壓水平的發(fā)電廠和變電站的母線稱為系統(tǒng)電壓中樞點(diǎn)。 運(yùn)行中只要將電力系統(tǒng)電壓中樞點(diǎn)的電壓偏移限制在一定范圍，就可以將系統(tǒng)中絕大部分用電設(shè)備的電壓偏移限制在允許范圍。第5頁(yè)，共32頁(yè)。 運(yùn)行中電力系統(tǒng)電壓中樞點(diǎn)允許電壓偏移的確定 根據(jù)負(fù)荷和電網(wǎng)參數(shù)通過(guò)計(jì)算確定。 第6頁(yè)，共32頁(yè)。第7頁(yè)，共32頁(yè)。 規(guī)劃設(shè)計(jì)中的電力系統(tǒng) 根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)、供電范圍確定電壓中樞點(diǎn)調(diào)壓方式。 逆調(diào)壓方式： 高峰時(shí)升高電壓，低谷時(shí)降低電壓的中樞點(diǎn)調(diào)壓方式。如高峰時(shí)不高于1.05 ,低谷時(shí)不低于 。 順調(diào)壓方式

4、： 高峰時(shí)允許電壓稍有下降，低谷時(shí)略有上升的電壓中樞點(diǎn)調(diào)壓方式。如高峰時(shí)不低于1.02 ,低谷時(shí)不高于1.075 . 恒調(diào)壓方式： 高峰或低谷時(shí)，電壓基本保持某一數(shù)值不變的中樞點(diǎn)調(diào)壓方式 。第8頁(yè)，共32頁(yè)。 幾種調(diào)壓方式的比較及適用場(chǎng)合 逆調(diào)壓要求最高的調(diào)壓方式，一般需要專門的調(diào)壓設(shè)備。適用于各供電負(fù)荷變化規(guī)律大致相同，且供電線路電壓較大的電壓中樞點(diǎn)。 順調(diào)壓要求最低的調(diào)壓方式，一般不需要專門的調(diào)壓設(shè)備。適用于供電線路不長(zhǎng)，負(fù)荷變動(dòng)不大，從而 線路壓降變化不大的中樞點(diǎn)。 常調(diào)壓調(diào)壓要求介于逆調(diào)壓和順調(diào)壓之間。其適用范圍亦為介于兩者之間的電壓中樞點(diǎn)。第9頁(yè)，共32頁(yè)。電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析第十九講

5、電力系統(tǒng)的無(wú)功功率與電壓調(diào)整 （電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整（二）主講 馬士英第10頁(yè)，共32頁(yè)。一、常用調(diào)壓措施 上一講我們提出了對(duì)電壓中樞點(diǎn)的調(diào)壓要求，如何達(dá)到這些要求呢？即應(yīng)采取什么樣的措施來(lái)滿足這些要求呢？ 常用的方法有： 改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流調(diào)壓； 改變變壓器的變比調(diào)壓； 無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓； 由三種方式組成的組合調(diào)壓。第11頁(yè)，共32頁(yè)。二、改變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流調(diào)壓1、調(diào)壓原理 發(fā)電機(jī)的等值電路如下： 若保持勵(lì)磁電流不變，則發(fā)電機(jī)空載電動(dòng)勢(shì)為常數(shù)，負(fù)荷電流增大，發(fā)電機(jī)以及負(fù)荷的端電壓降低；負(fù)荷電流減小，發(fā)電機(jī)以及負(fù)荷的端電壓升高。顯然負(fù)荷電壓的變化遠(yuǎn)大于發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓的變化，當(dāng)負(fù)荷變化較大時(shí)就可

6、能超出允許的范圍。 若負(fù)荷電流變化時(shí)相應(yīng)地改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，從而改變發(fā)電機(jī)的空載電動(dòng)勢(shì)、發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓,最終將負(fù)荷的電壓變化限制在允許的范圍。 發(fā)電機(jī)允許的端電壓變化范圍： 最高電壓不得高于105% ； 最低電壓不得低于95% 。第12頁(yè)，共32頁(yè)。 改變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流調(diào)壓的效果分析如下圖所示。顯然這是一種逆調(diào)壓措施。第13頁(yè)，共32頁(yè)。2、發(fā)電機(jī)調(diào)壓的適用場(chǎng)合 孤立運(yùn)行的向用戶性質(zhì)相似、負(fù)荷變動(dòng)較小的小城市和公企業(yè)電力網(wǎng)供電的發(fā)電廠；孤立運(yùn)行的向范圍較小、用戶性質(zhì)相似的農(nóng)用負(fù)荷供電的發(fā)電廠。 對(duì)于用戶性質(zhì)不同，或用戶距電源遠(yuǎn)近懸殊時(shí)，用此方法不行。 在多電廠大型系統(tǒng)中，只能作為一種輔助

7、手段。第14頁(yè)，共32頁(yè)。三、改變變壓器變比調(diào)壓 1、變壓器的結(jié)構(gòu)及其調(diào)壓原理 1）結(jié)構(gòu) 2）調(diào)壓原理 當(dāng)?shù)蛪簜?cè)電壓為 時(shí)， 如分接頭在主分接頭0， 如分接頭在主分接頭1， 如分接頭在主分接頭2 因?yàn)?，所以借助于改變變壓器的分接頭即可改變變壓器的變比，從而改變二次側(cè)電壓達(dá)到調(diào)壓的目的。 容量小于等于6300KVA的無(wú)勵(lì)磁調(diào)節(jié)變壓器一般附有三個(gè)分接頭； 容量大于等于8000KVA的無(wú)勵(lì)磁調(diào)節(jié)變壓器一般附有五個(gè)分接頭。第15頁(yè)，共32頁(yè)。 2、無(wú)勵(lì)磁調(diào)節(jié)雙繞組變壓器分接頭的選擇 1）降壓變壓器 按照變比的定義 由變壓器的等值電路 注意到：上述兩個(gè)公式中的變比均代表變壓器的實(shí)際變比，從而有： 式中

8、： 高壓側(cè)實(shí)際電壓； 歸算到高壓側(cè)的變壓器電壓損耗； 低壓側(cè) 額定電壓； 低壓側(cè)實(shí)際電壓； 高壓側(cè)為保證在已知 時(shí)得到所 需 應(yīng)選擇的分接頭的額定電壓。第16頁(yè)，共32頁(yè)。 據(jù)此可得變壓器在負(fù)荷低谷和高峰時(shí)應(yīng)選擇的分接頭額定電壓如下： 2）升壓變壓器第17頁(yè)，共32頁(yè)。 由于普通變壓器不能帶負(fù)荷調(diào)壓，所以在最大負(fù)荷和最小負(fù)荷情況下應(yīng)選同一分接頭，此分接頭必須同時(shí)照顧最大負(fù)荷和最小負(fù)荷情況下的調(diào)壓需要。因此 然后據(jù)此選擇一個(gè)最靠近的標(biāo)準(zhǔn)分接頭，并進(jìn)行校驗(yàn)。如校驗(yàn)結(jié)果滿足要求，則選擇結(jié)束；若校驗(yàn)結(jié)果不滿足要求，則可以選擇另一個(gè)靠近的標(biāo)準(zhǔn)分接頭，并再次進(jìn)行校驗(yàn)。若仍不滿足要求，則需考慮采用有載調(diào)壓變

9、壓器。 校驗(yàn)公式為： 降壓變壓器（低壓側(cè)為電壓中樞點(diǎn)）第18頁(yè)，共32頁(yè)。 升壓變壓器（高壓側(cè)為電壓中樞點(diǎn)） 升壓變壓器（低壓側(cè)為電壓中樞點(diǎn)）第19頁(yè)，共32頁(yè)。3、有載調(diào)壓雙繞組變壓器分接頭的選擇 1）有載調(diào)壓變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 分接頭數(shù)量多、調(diào)壓范圍大； 可以帶負(fù)荷調(diào)整分接頭。 第20頁(yè)，共32頁(yè)。2）分接頭的選擇 升壓變壓器 降壓變壓器 然后選擇在最大負(fù)荷和最小負(fù)荷情況下的分接頭并進(jìn)行校驗(yàn)。第21頁(yè)，共32頁(yè)。4、三繞組變壓器分接頭的選擇 三繞組變壓器在高壓繞組和中壓繞組設(shè)置有分接頭，如下圖所示。 三繞組變壓器分接頭選擇可以將其看成兩個(gè)雙繞組變壓器進(jìn)行。 譬如將高壓繞組和低壓繞組視為一雙繞

10、組變壓器，選擇高壓繞組分接頭；然后再將高壓繞組（分接頭已定）和中壓繞組選擇中壓繞組分接頭。 （詳見(jiàn)例題4）第22頁(yè)，共32頁(yè)。 5、改變變壓器變比調(diào)壓的適用場(chǎng)所 由于改變變壓器變比不能改變電力系統(tǒng)的無(wú)功功率供給，即不能改變電力系統(tǒng)的無(wú)功平衡關(guān)系，而只是改變電力系統(tǒng)的無(wú)功功率分布，所以這種調(diào)壓方式不能用于無(wú)功不足，而導(dǎo)致系統(tǒng)整體電壓水平偏低的電力系統(tǒng)；只能用于整體電壓正常，而局部電壓偏低或偏高的電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整。例題1、例題2、例題3、例題4第23頁(yè)，共32頁(yè)。電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析第二十講 電力系統(tǒng)的無(wú)功功率與電壓調(diào)整 （電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整（二）主講 馬士英第24頁(yè)，共32頁(yè)。一、無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓

11、的分類 1、并聯(lián)補(bǔ)償調(diào)壓 利用調(diào)相機(jī)調(diào)壓 利用并聯(lián)電容器調(diào)壓 利用靜止補(bǔ)償器 2、串聯(lián)補(bǔ)償調(diào)壓 串聯(lián)補(bǔ)償電容器調(diào)壓二、并聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓 1、并聯(lián)補(bǔ)償調(diào)壓接線及工作原理第25頁(yè)，共32頁(yè)。 2、補(bǔ)償設(shè)備容量計(jì)算 1）精確計(jì)算法 設(shè)增加補(bǔ)償設(shè)備的容量為 ，補(bǔ)償后 點(diǎn)電壓歸算到高壓側(cè)的為 ，則此時(shí) 之間的電壓降落縱分量、橫分量分別為：展開(kāi)整理得： 第26頁(yè)，共32頁(yè)。 此式為精確式，但不實(shí)用。 原因有二：一是計(jì)算復(fù)雜；二是代入的原始數(shù)據(jù)未必精確，因而使其計(jì)算并不精確，失去采用的意義。 1）近似計(jì)算法 第一簡(jiǎn)化：略去橫分量影響 補(bǔ)償前： 補(bǔ)償后： 由于補(bǔ)償前后 不變，因而有： 第27頁(yè)，共32頁(yè)。 第

12、二簡(jiǎn)化：式中第二項(xiàng)為在電壓 與 下， 流經(jīng)線路時(shí)產(chǎn)生的壓降之差。由于 與 相差并不大，所以此一項(xiàng)一般不大，略去此項(xiàng)則有： 3）最小補(bǔ)償容量的計(jì)算 計(jì)及變壓器比時(shí)： 由上式可見(jiàn) 不僅取決于調(diào)壓要求 ，而且與所選變壓器的變比K有關(guān)，合理選擇變壓器的變比可以使在達(dá)到同樣調(diào)壓效果的情況下補(bǔ)償設(shè)備容量最小。第28頁(yè)，共32頁(yè)。 補(bǔ)償設(shè)備為電容器時(shí) 最小負(fù)荷時(shí)，電容器全部退出，通過(guò)選擇變壓器變比達(dá)到調(diào)壓要求。 按選定的變比K和最大負(fù)荷下的調(diào)壓要求確定電容器容量。 補(bǔ)償設(shè)備為調(diào)相機(jī)時(shí) 當(dāng)充分利用調(diào)相機(jī)容量的調(diào)整范圍（ ）時(shí)，所選調(diào)相機(jī)的容量最小。 最大負(fù)荷時(shí) ：第29頁(yè)，共32頁(yè)。 最小負(fù)荷時(shí)： 兩式相除得

13、 利用上式確定變壓器變比K后，代入上式中的任意一式即可確定 。 補(bǔ)償設(shè)備為靜止補(bǔ)償器時(shí) 設(shè)補(bǔ)償器的容量為 先按 選擇變壓器變比K。第30頁(yè)，共32頁(yè)。再按 確定靜止補(bǔ)償器容量 。例題5三、各種調(diào)壓措施的應(yīng)用 改變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流（改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓）調(diào)壓，不需要設(shè)置任何附加設(shè)備，簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)。但可調(diào)范圍有限，適用于供電范圍小、負(fù)荷性質(zhì)相近的孤立運(yùn)行的發(fā)電廠。在并網(wǎng)運(yùn)行的情況下只能作為一種輔助的調(diào)壓手段。 在系統(tǒng)無(wú)功功率充裕，局部電網(wǎng)電壓不能滿足要求的情況下，可以通過(guò)改變變壓器變比調(diào)壓。由于無(wú)勵(lì)磁調(diào)節(jié)變壓器只能在停電情況下改變分接頭，為避免頻繁停電，在最大負(fù)荷和最小負(fù)荷情況下均采用同一分接頭。所以分接頭的選擇應(yīng)照顧最大負(fù)荷和最小負(fù)荷的需要。利用改變無(wú)勵(lì)第31頁(yè)，共32頁(yè)。 磁調(diào)節(jié)變壓器分接頭調(diào)壓只能實(shí)現(xiàn)順調(diào)壓；并且