電力系統(tǒng)的無功平衡和電壓調(diào)整

精品在線開放課程——電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)的無功平衡和電壓調(diào)整學(xué)

習(xí)

目

標(biāo)

通過本課程的學(xué)習(xí)你可以1、明確無功電壓的密切關(guān)系2、熟知無功負(fù)荷電壓特性3、牢記無功電壓監(jiān)控任務(wù)與調(diào)整方法4、掌握無功電壓調(diào)整操作步驟目錄CONTENTS01無功與電壓的關(guān)系及無功負(fù)荷電壓特性0203無功電壓監(jiān)控與調(diào)整無功電壓調(diào)整操作舉例

第一部分無功與電壓的關(guān)系及無功負(fù)荷電壓特性01無功與電壓的關(guān)系及無功負(fù)荷電壓特性

1.無功與電壓的關(guān)系1）無功交換與感應(yīng)電壓電感線圈通入交變的電流I，產(chǎn)生交變的磁場Φ，感應(yīng)出交變的電壓U，其電流落后電壓90°，在電源與線圈之問進(jìn)行著無功交換Q?？梢哉f，沒有這個無功交換，就不會感應(yīng)出這個電壓。反過來，要保持線圈這個電壓，就要進(jìn)行無功交換，提供無功電源，滿足線圈的無功需求。無功與電壓的關(guān)系及無功負(fù)荷電壓特性

1.無功與電壓的關(guān)系2）無功與電壓的關(guān)系無功交換功率與電壓平方成正比。要維持線圈的額定電壓，就要滿足額定電壓下的無功需求，實(shí)現(xiàn)額定電壓下的無功平衡。可見，無功與電壓關(guān)系密切，密不可分。無功與電壓的關(guān)系及無功負(fù)荷電壓特性

2.無功負(fù)荷電壓特性異步電動機(jī)是系統(tǒng)中無功功率的主要消耗者，變壓器、輸電線路也消耗一部分無功功率。異步電動機(jī)無功負(fù)荷大致與電壓的平方成正比，它代表了系統(tǒng)無功負(fù)荷的電壓特性。無功與電壓的關(guān)系及無功負(fù)荷電壓特性

2.無功負(fù)荷電壓特性1）異步電動機(jī)無功功率及電壓特性無功功率包括：勵磁功率和漏抗中的無功損耗。在額定電壓附近：Q與U呈一次曲線關(guān)系（與電壓平方正比）。無功與電壓的關(guān)系及無功負(fù)荷電壓特性

2.無功負(fù)荷電壓特性2）變壓器無功損耗及電壓特性無功功率包括：勵磁損耗和漏抗損耗勵磁功率大致與電壓平方成正比無功損耗電壓特性與異步電動機(jī)的相似無功與電壓的關(guān)系及無功負(fù)荷電壓特性

2.無功負(fù)荷電壓特性3）輸電線路的無功損耗線路電抗無功功率損耗與電流的平方成正比線路電容充電功率與電壓的平方成正比ZLBL—線路電抗和電納無功與電壓的關(guān)系及無功負(fù)荷電壓特性

2.無功負(fù)荷電壓特性4）電抗器消耗的無功功率感性無功功率，與電壓的平方成正比

第二部分無功電壓監(jiān)控與調(diào)整02無功與電壓的關(guān)系及無功負(fù)荷電壓特性

1.無功電壓監(jiān)控值班監(jiān)控員負(fù)責(zé)受控站功率因數(shù)、母線電壓的運(yùn)行監(jiān)視和調(diào)整，加強(qiáng)電網(wǎng)監(jiān)視，及時投切變電站電容器、電抗器，遙控變壓器分接開關(guān)，進(jìn)行電壓調(diào)整。1)監(jiān)視電網(wǎng)功率因數(shù)監(jiān)視各級電網(wǎng)功率因數(shù)，滿足系統(tǒng)對功率因數(shù)的要求規(guī)程規(guī)定：220kV變壓器高壓側(cè)功率因數(shù)高峰時段不小于0.95低谷時段不大于0.95無功與電壓的關(guān)系及無功負(fù)荷電壓特性

1.無功電壓監(jiān)控2)監(jiān)視受控站母線電壓監(jiān)視各受控站各級母線電壓不超允許偏差值無功與電壓的關(guān)系及無功負(fù)荷電壓特性

1.無功電壓監(jiān)控2)監(jiān)視受控站母線電壓500kV母線允許偏差允許偏差最高運(yùn)行電壓不得超過系統(tǒng)額定電壓10%正常運(yùn)行方式，電壓允許偏差為系統(tǒng)額定電壓的0～+10%最低運(yùn)行電壓不應(yīng)影響電力系統(tǒng)同步穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定、廠用電使用及下一級電壓的調(diào)節(jié)無功與電壓的關(guān)系及無功負(fù)荷電壓特性

1.無功電壓監(jiān)控2)監(jiān)視受控站母線電壓220kV母線允許偏差允許偏差發(fā)電廠和500kV變電所的220kV母線電壓正常運(yùn)行方式，電壓允許偏差為0~+10%即：220~-242kV其他變電所220kV母線電壓正常運(yùn)行方式，電壓允許偏差為一3%~十7%即：213.4~235.4kV無功與電壓的關(guān)系及無功負(fù)荷電壓特性

1.無功電壓監(jiān)控2)監(jiān)視受控站母線電壓110~35kV母線允許偏差110~35kV母線電壓允許偏差為一3％~+7%即：110kV母線106.7~-117.7kV

35kV母線33.95~-37.45kV10kV母線允許偏差10kV母線電樂允許偏差為0~+7%即：10~10.7kV無功與電壓的關(guān)系及無功負(fù)荷電壓特性

2.無功電壓調(diào)整1)電壓調(diào)整的主要方法（1）改變發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)勵磁，投停電容器、電抗器（2）改變交壓器分接頭。（3）改變發(fā)電廠之間及發(fā)電廣內(nèi)部機(jī)組的負(fù)荷分配（4）開啟、停運(yùn)機(jī)組。（5）改變電網(wǎng)結(jié)線方式，投停并列運(yùn)行的變壓器（6）限制電壓過低地區(qū)的負(fù)荷。無功與電壓的關(guān)系及無功負(fù)荷電壓特性

2.無功電壓調(diào)整2)主要采取的調(diào)壓措施（1）調(diào)節(jié)周邊電廠無功出力（2）投切電容器電抗器（3）調(diào)節(jié)主變分頭（4）改變電網(wǎng)運(yùn)行方式無功與電壓的關(guān)系及無功負(fù)荷電壓特性

2)主要采取的調(diào)壓措施（1）調(diào)節(jié)周邊電廠無功出力發(fā)電機(jī)是唯一的有功電源，又是最基本的無功電源調(diào)節(jié)勵磁電流：可改變輸出的無功功率《與無窮大系統(tǒng)并列時〉或改變機(jī)端電壓（單機(jī)運(yùn)行時）值班調(diào)度員下達(dá)指令，調(diào)節(jié)周邊發(fā)電廠發(fā)電機(jī)組勵磁電流以改變機(jī)端電壓。無功與電壓的關(guān)系及無功負(fù)荷電壓特性

2)主要采取的調(diào)壓措施（1）調(diào)節(jié)周邊電廠無功出力方式1：在P-Q曲線范圍內(nèi)調(diào)壓當(dāng)系統(tǒng)中無功電源不是，而有功備用容量又較充裕時，可利用靠近負(fù)荷中心的發(fā)電機(jī)降低功率因數(shù)運(yùn)行，多發(fā)無功，從而提高系統(tǒng)的電壓水平。方法2：調(diào)相運(yùn)行調(diào)壓發(fā)電機(jī)不發(fā)有功，只輸出無功方式3：進(jìn)相運(yùn)行調(diào)壓低谷期間，吸收系統(tǒng)多余的無功是降低電廠附近電壓較為有效的方法。無功與電壓的關(guān)系及無功負(fù)荷電壓特性

2)主要采取的調(diào)壓措施（1）調(diào)節(jié)周邊電廠無功出力

發(fā)電機(jī)調(diào)壓適用手小系統(tǒng)、短線路孤立發(fā)電廠不經(jīng)升壓直接供電的小電力網(wǎng)，線路上的電壓損失不大，改變發(fā)電機(jī)端電壓就可以滿足要求。對于長線路多級供電的系統(tǒng)，電壓變化太大，單靠發(fā)電機(jī)調(diào)壓不行，只能滿足近處地方負(fù)荷的電壓要求。僅作輔助措施。無功與電壓的關(guān)系及無功負(fù)荷電壓特性

2)主要采取的調(diào)壓措施（2）投切電容器電抗器a并聯(lián)電容器補(bǔ)償調(diào)壓原理：增加系統(tǒng)無功，滿足無功需求，提高電壓水平;缺點(diǎn)：無功輸出隨電壓降低而大大降低，調(diào)節(jié)性能差。因此應(yīng)在高峰負(fù)荷到來之前及早投入變電站電容器b并聯(lián)電抗器補(bǔ)償調(diào)壓無功與電壓的關(guān)系及無功負(fù)荷電壓特性

2)主要采取的調(diào)壓措施（3）調(diào)節(jié)主變分頭監(jiān)控員遙控變壓器擋位，改變變比，調(diào)整中低壓側(cè)母線電樂。每次只調(diào)一檔，不能連調(diào)兩檔。需要明確，在系統(tǒng)無功不足的條件下，不宜采用調(diào)分頭的辦法。因?yàn)槟骋坏貐^(qū)調(diào)檔升壓后，該地區(qū)所需的無功也增大了，進(jìn)一步擴(kuò)大了系統(tǒng)的無功缺額，導(dǎo)致整個系統(tǒng)電壓更加下降，從全局來看，當(dāng)系統(tǒng)無功不足時不宜調(diào)分頭調(diào)壓。需要先投電容器，再升檔。無功與電壓的關(guān)系及無功負(fù)荷電壓特性

2)主要采取的調(diào)壓措施（4）改變電網(wǎng)運(yùn)行方式在高峰期間，系統(tǒng)無功不足導(dǎo)致電壓降低。尤其是城區(qū)變電站，負(fù)荷重、變化大，當(dāng)采取投電容、調(diào)分頭措施仍不能達(dá)到規(guī)定電壓的范圍時，可改變電網(wǎng)運(yùn)行方式，將部分負(fù)荷轉(zhuǎn)走，提高母線電壓。無功與電壓的關(guān)系及無功負(fù)荷電壓特性

2.無功電壓調(diào)整3)綜合調(diào)壓的原則（1）無功不足時根據(jù)就地衡補(bǔ)償原則，先投入電壓最低點(diǎn)附近的無功電源：再考慮分區(qū)、分層補(bǔ)償，投入遠(yuǎn)處的無功電源和集中補(bǔ)償?shù)臒o功電源。（2）無功充足時考慮選擇變壓器分按頭進(jìn)行調(diào)整，以充分發(fā)揮各種設(shè)備的調(diào)壓效果無功與電壓的關(guān)系及無功負(fù)荷電壓特性

2.無功電壓調(diào)整4)變電站投退電容和調(diào)分頭的操作順序①電壓合格：功率因數(shù)高

退電容：功率因數(shù)低投電容。②功率因數(shù)合格：電壓高降檔：電壓低升檔。③電壓低、功率因數(shù)低：先投電容，再升檔。④電壓高、功率因數(shù)高：先退電容，再隆檔。⑤電壓低、功率因數(shù)高：先升檔，電壓合格后再退電容；升到最高檔仍不合格，強(qiáng)投電容。⑥電壓高、功率因數(shù)低：先降檔，電壓合格后再投電容；降到1檔仍不合格，強(qiáng)退電容。

第三部分無功電壓調(diào)整操作舉例03無功電壓調(diào)整操作舉例

案例1田苑站35kVI段母線功率因數(shù)0.96、電壓37.45kV。需調(diào)整功率因數(shù)，將1號電容器退出。無功電壓調(diào)整操作舉例

案例2曲水站#1主變檔位在6檔，35kV1段、10kV1段母線電壓偏低(36.2kV、10.4kV)功率因數(shù)合格。需調(diào)壓。調(diào)整思路：電壓低、功率因數(shù)合格，將＃主變升1檔。無功電壓調(diào)整操作舉例

案例3110kV興隆站10kVI段母線電壓偏低(10.1kV），功率因數(shù)0.9。需調(diào)整功率因數(shù)及10kVI段母線電壓。調(diào)整思路：電壓低、功率因數(shù)低，先投電容再升檔。無功電壓調(diào)整操作舉例

案例4110kV城區(qū)變電站主變?yōu)橛休d調(diào)壓變壓器。10kV電容器共四組，兩組電容運(yùn)行、兩組開關(guān)熱備用。高峰負(fù)荷期間10kV母線電壓己低于10kV。無功電壓調(diào)整操作舉例

案例4電壓調(diào)整的思路1、投入變電站#2、#4電容器2、改變變壓器分接頭（升檔)3、將可轉(zhuǎn)移負(fù)荷調(diào)整至其它變電站（各聯(lián)絡(luò)線負(fù)荷轉(zhuǎn)走）若采取以上措施后電壓仍不合格，可采取調(diào)整發(fā)電機(jī)無功出力及改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等方法