電網(wǎng)無功功率和電壓及其調(diào)整

10電壓質(zhì)量：是指緩慢變化〔電壓變化率小于每秒1%時的實際電壓值與系統(tǒng)標稱電壓值之差〕的電壓偏差值指標用戶端供電電壓允許偏差值10%；〔2〕10kV及以下三相供電電壓允許偏差為額定電壓的±7%；〔3〕220V單相供電電壓允許偏差為額定電壓的+7%、-10%；電力網(wǎng)電壓質(zhì)量掌握指標對只有220kV及以下電壓等級的興義電網(wǎng)而言為系統(tǒng)額定電壓的0%～+10%；事故運行方式時為系統(tǒng)額定電壓的-5%～+10%；110、35kV母線正常運行方式時，電壓允許偏差為額定電壓的-3%～+7%；事故運行方式時為系統(tǒng)額定電壓的±10%；帶地區(qū)供電負荷的變電站和發(fā)電廠〔直屬〕的10〔6〕kV母0～+7%；特別運行方式下的電壓允許偏差值由調(diào)度部門確定。無功電源建設和配置原則電網(wǎng)的無功補償配置應能保證在系統(tǒng)有功負荷頂峰和低谷運行方式下，分〔電壓〕層和分〔供電〕區(qū)的無功平衡；分層無功平衡的重點是220kV及以上電壓等級層面的無功平衡；110kV及以下配電系統(tǒng)的無功平衡；無功補償配置應依據(jù)分散就地補償與變電站集中補償相結(jié)合，以分散補償為主；高壓補償與低壓補償相結(jié)合，以低壓補償為主；降損與調(diào)壓相結(jié)合，以降損為主的原則。35～220kV變電站的無功補償要求應避開通過遠距離線路輸送無功電力；確定。220kV變電站配置的無功補償容量應使頂峰負荷時變壓器220kV側(cè)功率因素到達0.9510%～25%〔城15～30%〕；35kV～110kV變電站配置的無功補償容量應使頂峰負荷時變壓器高壓側(cè)的功率因素到達0.9510%～30%。并入電網(wǎng)的發(fā)電機組應具備滿負荷時功率因素在0.5滯相～0.97〔進相壓力量；電力用戶的無功補償止向電網(wǎng)反送電力的措施。0.950.95；〔2〕100kVA10kV供電的電力用戶，其功率因素宜到達0.95以上；〔3〕0.90以上。電力企業(yè)管轄的變電站應依據(jù)調(diào)度下達的電壓曲線準時投入或切除無功補償裝置，并逐步實現(xiàn)自動掌握方式；母線電壓；整無功出力，防止無功電力倒送。無功電力調(diào)度各級調(diào)度部門應依據(jù)并網(wǎng)運行的發(fā)電、電網(wǎng)企業(yè)供給的無功力調(diào)度方案，并按此實施調(diào)度；無功電力調(diào)度實行按調(diào)度權(quán)限劃分下的分級治理；各級調(diào)度應依據(jù)負荷變化狀況和電壓運行狀況，準時調(diào)整調(diào)壓裝置及無功補償裝置。電壓調(diào)整在滿足電壓合格的條件下，電壓調(diào)整應遵循無功電力分層分區(qū)平衡原則；按權(quán)限進展無功調(diào)壓計算，定期編制調(diào)整各級網(wǎng)絡主變壓器力曲線；電網(wǎng)電壓超出規(guī)定值時，應實行調(diào)整發(fā)電機、增減并聯(lián)電容器〔或并聯(lián)電抗器〕容量等措施解決；局部網(wǎng)絡電壓的下降或上升，可實行轉(zhuǎn)變有功或無功電力潮措施加以解決；在電壓水平影響到電網(wǎng)安全時，調(diào)度部門有限實行限制負荷和解列機組、線路等措施。電壓質(zhì)量監(jiān)測點的設置原則電網(wǎng)電壓質(zhì)量監(jiān)測點的設置220kV及以上電網(wǎng)的發(fā)電企業(yè)高壓母線的電壓，220kV及以上電壓等級的母線電壓，均屬于電網(wǎng)電壓質(zhì)量的監(jiān)測范圍；供電電壓質(zhì)量監(jiān)測點的設置供電電壓質(zhì)量監(jiān)測分為A、B、C、D四類A10kV母線電壓；B類：35kV110kV供電的用戶端電壓；C10kV10MW負荷至少設一個監(jiān)測點；D類：380/220V低壓網(wǎng)絡及用戶，要求每百臺配電變壓器至少設兩個電壓質(zhì)量監(jiān)測點。電壓質(zhì)量合格率的計算電壓合格率計算公式如下：監(jiān)測點電壓合格率〔以分為時間單位〕V (%)(1電壓超上限時間電壓超下限時間100%i 電壓監(jiān)測總時間電網(wǎng)電壓合格率網(wǎng)

ni1

(電網(wǎng)監(jiān)測點電壓合格率〕n式中：n——電網(wǎng)監(jiān)測點點數(shù)供電電壓合格率V V VVV0.5( B C D)供式中：V

AVVVA B C

3——A、B、C、D類的電壓合格率D電壓合格率統(tǒng)計和上報年、月度電網(wǎng)電壓合格率由電網(wǎng)公司調(diào)度部門負責統(tǒng)計并上報；年、月度供電電壓合格率由各級生產(chǎn)治理部門負責統(tǒng)計并上報。年度電網(wǎng)電壓合格率到達99.0%以上；年度供電電壓合格率到達98.0%。保證各類用戶受電電壓質(zhì)量合格是確定各級電網(wǎng)允許的最大電壓損失的前提；各級電網(wǎng)的電壓損失應按具體狀況計算，并規(guī)定各級電壓的允許1-1表所列的值。電壓損失安排值〔%〕電網(wǎng)電壓變壓器電壓損失安排值〔%〕電網(wǎng)電壓變壓器線路110kV<22～5<34.5～7.535kV2～4.52.5～510kV及以下2～48～1010kV線路2～4配電變壓器2～4低壓線路〔包括接戶線〕4～6負荷的電壓靜態(tài)特性：指在頻率恒定時，電壓和負荷的關(guān)系，即U f(P,Q)的關(guān)系。其中無功負荷與電壓之間的變化較為重要。由于荷變化引起的電壓波動也遠較有功負荷為大。有功負荷的電壓靜態(tài)特性負荷的電壓靜態(tài)特性{無功負荷的電壓靜態(tài)特性有功負荷的電壓靜態(tài)特性打算于負荷性質(zhì)及各類負荷所占的比重與電壓零次方成正比的負荷：同步電動機、感應電動機等；與電壓的平方成正比的負荷：照明、電熱、電爐、整流負荷等；與電壓的平方成反比的負荷：電力線路損失〔在輸送功率不比例小，故無視不計〕。電力系統(tǒng)有功負荷的電壓靜態(tài)特性計算公式：PFH*

aaU0 1

2 aU*2*

2……..〔1〕*a、a*0

、a——各類負荷占總負荷的百分數(shù)1 2aaa10 1 2

微分，得*K P K FH

2aU

**PU U%

1 * 2P ——電壓變化?U引起的負荷變化FHK ——有功負荷的電壓效應系數(shù)PUK 的物理意義是：因電壓變化引起的有功負荷變化對電壓變化PU的比值。KPU

0.55～0.9之間。PU之間。

0.2～31實測負荷電壓靜態(tài)特性曲線圖中負荷比例：異步電動機=82.5%同步電動機=1.3%電熱電爐=15%整流設備=1.2%1為Pf(U曲線——有功負荷的電壓靜態(tài)特性曲* *曲線2為QfU曲線〔無電容器補償〕*Q U* *曲線3為

f(*

曲線〔電容器補償51*各類無功負荷的電壓靜態(tài)特性異步電動機是無功功率的主要消耗者，它打算著無功負荷的電壓靜態(tài)特性。異步電動機的等值回路如圖2所示2異步電動機的等值回路異步電動機的空載特性如圖3所示3異步電動機的空載特性異步電動機無功負荷Q與端電壓U4所示其中是負載系數(shù)電動機實際負荷異步電動機消耗的總無功功率為：QQ QD OD SD0=I2X I2X 〔3〕0m s0式中Q I2X 為勵磁回路消耗的無功0OD mQ I2X為漏抗中消耗的無功SD s30

電壓變化引起的I0

變化大，電壓低時，其變化引起的I0

變化小。QSD

的大小亦即負荷電流 I的大小與負荷等值阻抗R(1S/SR/S大小有關(guān)。當電壓上升時，轉(zhuǎn)差率S減小，負荷等值阻抗R/S增大，負荷電流I減小，反之則I增大?？梢婋妷荷禃rQOD

和Q 的變化是相反的。在電壓高時Q 變化SD OD大，起主導作用，在電壓低時，QSD

變化大，起主導作用。因此異步4所示。4QU的關(guān)系曲線在額定電壓四周，無功隨電壓的上升而增加，隨電壓降低而減小。在電壓低于某一數(shù)值時，電壓降低，無功反而增加。變壓器消耗的無功功率變壓器的勵磁無功功率與勵磁電流I

0

隨電壓的降0而增加。其數(shù)值為：QQ QB OB SB=I%S=0 eX

(Se

…………………. 〕100 B Ue輸電線路中的無功損耗與電壓的平方成反比P2Q2Q3I2X 1 1X1L L U2 L1線路的充電功率與電壓的平方成正比Q U2bLLC 1照明、電阻爐等由于不消耗無功與電壓的變化無關(guān)無功負荷的電壓調(diào)整效應系數(shù)dQK QU dU對電壓變化之比稱之。其變化范圍比K無無功補償設備有關(guān)。

的變化范圍要大，且與有、PU12、3為電力系統(tǒng)無功負荷的電壓靜態(tài)特性曲線。假設了系統(tǒng)的電壓等于常數(shù)〔即當頻率變化時維持系統(tǒng)電壓不變〕?！布串旊妷鹤兓瘯r，維持系統(tǒng)頻率不變〕，這是不符合實際運行狀況的。由于連接電力系統(tǒng)某一結(jié)點的負荷〔有功和無功〕不僅與某一結(jié)點〔指系統(tǒng)〕態(tài)特性應當用以下函數(shù)關(guān)系表示Pf(U、f)Qf(U、f)電力系統(tǒng)的負荷靜態(tài)特性

有功負荷的頻率靜態(tài)特性無功負荷的頻率靜態(tài)特性有功負荷的電壓靜態(tài)特性無功負荷的電壓靜態(tài)特性有關(guān)的表達式太簡單，本講義略去。電力系統(tǒng)負荷的靜態(tài)特性通常由試驗求得。為什么要開展無功功率的平衡50%的無功功率消耗在輸、變、配電設備上，50%的無功功率消耗于電力用戶。電壓質(zhì)量，必需保證電力系統(tǒng)的無功功率平衡。區(qū)平衡。發(fā)出的無功功率要等于電網(wǎng)中各個環(huán)節(jié)上的無功功率損耗和用戶所消耗的無功功率〔即無功負荷〕之和。無功功率平衡是維持電網(wǎng)電壓水平的首要條件。無功功率平衡的分類次日的無功平衡下月的無功平衡

下季度分月的無功平衡下年度分季的無功平衡次日的無功平衡主要考慮次日的最大負荷及最小負荷時的無功功率平衡；最大負荷時重點爭論無功功率缺乏引起的電壓下降；最小負荷時重點爭論無功功率過剩引起的電壓上升；如無功功率電源充分，應進一步爭論無功電源的最優(yōu)安排。下月的無功平衡依據(jù)下月的負荷打算及打算檢修狀況，首先進展總的無功平衡；假設總的能夠平衡，再進一步爭論分區(qū)的無功平衡；對無功缺乏〔或電壓低〕地區(qū)，應削減無功耗用量，即安排局部用戶用電設備協(xié)作檢修。下年度分季的無功平衡下一年的無功平衡可以依據(jù)當年的實際無功負荷水平及下一年預計增加的無功電源和無功負荷進展總的平衡；總平衡無問題時，則進一步開展分區(qū)的無功平衡。無功功率平衡應留意的問題盡可能做到無功功率分層、分區(qū)就地平衡，削減無功功率在網(wǎng)上的流淌，以降低全網(wǎng)線損；應計及超高壓系統(tǒng)產(chǎn)生的充電功率的變化及影響；應留意到下一年度設備〔發(fā)、輸、變及用戶〕及大型用戶功率因素提高對無功平衡的影響。種因素之后，才能做好無功平衡的工作。無功電源全系統(tǒng)的無功電源可用下式表示QQQQ1 F C

Q 〔5〕TQ

——全系統(tǒng)全部發(fā)電機組的無功出力〔按P-Q曲線〕FQ——全系統(tǒng)并聯(lián)電容補償容量〔通常取額定容量〕CQ 〔110kV及以上LC電壓線路，按平均電壓計算〕Q——全系統(tǒng)調(diào)相機組的無功出力〔按額定容量計算〕T修正。無功負荷全系統(tǒng)的無功負荷可用下式表示QQ2 FH

QQ 〔6〕B L式中：Q ——全系統(tǒng)各變電站及大型用戶二次側(cè)所帶無功負荷FHQ

——各有關(guān)變電站變壓器無功功率總損失BQ——全系統(tǒng)輸電線路上的無功功率損失L留意：為簡化計算，在計算FH的無功功率作為無功負荷。無功平衡

時，對直配線可直接取線路出口總的無功平衡為：QQQ1 2當Q0時，說明總的無功功率能夠平衡。留意：在作分區(qū)的無功平衡時，假設不能平衡，則應考慮從無功有功補償設備。無功平衡方案編制運行方式確實定在編制無功平衡方案前，首先確定可能消滅的運行方式。進展各方式無功平衡的計算〔潮流、電壓計算〕計算中應留意結(jié)果分析，到達潮流合理、電壓合格、網(wǎng)損較小，并繪制各方式全系統(tǒng)的無功平衡潮流圖。繪制全系統(tǒng)總的無功功率平衡表，見表3-1.無功電源〔Mvar〕無功負荷〔Mvar無功電源〔Mvar〕無功負荷〔Mvar〕運行QQ方式FCQLCQ1QFHQBQQ平衡結(jié)果備2L〔Mvar〕注1〕2〕3〕4〕5〕7〕1K值的計算依據(jù)電力系統(tǒng)實際運行資料計算無功對有功的比值KK值又稱為電網(wǎng)最大自然無功負荷系數(shù)。QKPMM

………………..〔7〕PM

——最大有功發(fā)電負荷Q——無功電源最大值〔它與PM

有可能不同時消滅〕QQQQ Q 〔8〕M F C LC T留意：Q、Q、Q 、QF C LC

是實際運行設備無功功率的最大值。TK電網(wǎng)最高電壓等級3-2220kVKK電網(wǎng)最高電壓等級變壓級數(shù)變壓級數(shù)220kV110kV35kV10kV220/110/35/101.25～1.41.15～1.31.1～1.251.0～1.151.0～1.15220/110/100.9～1.050.9～1.05由上表可見，K值與電網(wǎng)構(gòu)造、變壓級數(shù)、負荷組成、負荷水平及電網(wǎng)可參照上表數(shù)值估算。當本網(wǎng)中發(fā)電機有功功率比重較大時，K值宜取高值；上級網(wǎng)或鄰網(wǎng)輸入有功功率比重大時，K宜取較低值。2增容性無功補償容量的計算3-3年份工程〔一〕需有功發(fā)電負荷年份工程〔一〕需有功發(fā)電負荷〔二〕需無功總?cè)萘俊睶M=kPM〕1、發(fā)電無功功率、110kV〔四〕需補償無功容量〔二〕-〔三〕〔五〕現(xiàn)有補償無功容量〔六〕需增補償容量〔四〕-〔五〕則提高功率因數(shù)運行，以增加負荷端補償容量，假設送電距離近，則應充分利用發(fā)電機組的無功功率；2〕線路充電功率，按已有和規(guī)劃送電線路長度估算。3-4年份工程年份工程一〕220〔110〕kV〔二〕地區(qū)無功負荷[〔一〕K]〔三〕需無功備用容量〔四〕地區(qū)需無功總?cè)萘縖(二)+〔三〕]〔五〕地區(qū)無功電源1、發(fā)電機可能發(fā)出的無功出力3、110kV4、從網(wǎng)外可能輸入的無功功率〔六〕需增補償容量[(四)?〔五〕]銘牌值；網(wǎng)外輸入的無功功率應按經(jīng)濟原則要求，盡可能少；7-8%，或視網(wǎng)而定；地區(qū)無功平衡所用K3-2的值選用。架空輸電線路充電功率〔3-5〕3-5Mvar/100公里導線型號110Kv(單)220kV〔單導線〕220kV〔雙分裂〕LGJ-1203.24LGJ-1503.3LGJ-1853.3517.3LGJ-2403.4312.717.5LGJQ-3003.4812.917.7LGJQ-4003.5413.217.9LGJQ-50013.418.1LGJQ-60013.618.313Mvar18.0Mvar。無功補償設備配置應貫徹執(zhí)行分層分區(qū)和就地平衡的原則220～500kV電網(wǎng)，應盡量保持各電壓層間的無功功率平衡，削減各電壓層間的無功功率串動；110kV及以下的供電網(wǎng)，應實現(xiàn)無功功率分區(qū)和就地平衡。功率損耗為目的。電網(wǎng)中的無功補償承受集中補償和分散補償?shù)脑瓌t以削減變壓器高壓側(cè)輸入電源線路的無功功率；保證電壓質(zhì)量的前提下承受。分組補償一般結(jié)合降低線路有功損耗，用于單電源的長輻射線路或?qū)﹄妷阂筝^高的用戶變電所或變壓器，35kV以下的網(wǎng)絡；就地補償是針對用戶用電能角度考慮，一般均以并聯(lián)電容補償為主。無功功率經(jīng)濟當量無功功率經(jīng)濟當量：指增加每千乏無功功率所削減有功功率損耗的平均值。用C表示PPC 1P

P2C

2QQC U2C

R13(kW/kvar) 〕P1

P2

QC

kW。Q——無功補償容量，kvarCQ ——補償前的無功功率，kvar由〔9〕式可見：C與網(wǎng)絡的有效電阻RP越遠〔或?qū)Ь€截面越小〕，效果也就越大，所以無功補償?shù)脑瓌t是：就近〔負荷處〕補償；C與電網(wǎng)電壓平方成反比〔電壓越高，電流越小原因〕；P網(wǎng)絡中原輸送的無功功率Q越大，CP較低時無功補償?shù)慕?jīng)濟效果較大；

值越大，即在功率因素QQ值之差越小，CC

值越小，即CP

隨補償容量的增大而降低，即補償效果隨補償容量的增加而降低。因此補償容量需要多少，應依據(jù)技術(shù)經(jīng)濟比較來確定。壓中樞點的電壓偏移不越出規(guī)定范圍是電網(wǎng)電壓調(diào)整的關(guān)鍵?！布措妷鹤畹偷囊稽c及在最小負荷時電壓損失最小的一點〔即電壓最高的一點〕作為依據(jù)，使他們的電壓允許偏差在規(guī)定值的±5%范圍以內(nèi)。線。電壓中樞點設置原則區(qū)域性水、火電廠的高壓母線〔有多回出線〕母線短路容量較大的220kV變電站母線有大量地方負荷的發(fā)電廠母線電壓中樞點的調(diào)壓方式逆調(diào)壓方式電壓中樞點的調(diào)壓方式{順調(diào)壓方式恒調(diào)壓方式逆調(diào)壓方式：當中樞點供電至各負荷點的線路較長，且各點樞點的調(diào)壓方式稱為“逆調(diào)壓方式”?！驳坏玫陀诰€路額定電壓的102.5%〕，最小負荷時允許中樞點電壓〔一般當負荷變動甚小，線路電壓損耗小，或允許電壓偏移較大的農(nóng)網(wǎng)才承受順調(diào)壓方式。2%～5%種調(diào)壓方式就成為“恒調(diào)壓”，或稱“常調(diào)壓”。點的電壓要求。因此電網(wǎng)電壓的調(diào)整，必需依據(jù)電網(wǎng)的具體要求，在不同的節(jié)點承受不同的方法，具體有：增減無功功率進展調(diào)壓，如發(fā)電機、靜止補償器、并聯(lián)電容器、并聯(lián)電抗器的調(diào)壓；一般變壓器分接頭的調(diào)壓；設串聯(lián)電容器、利用可調(diào)壓電抗進展調(diào)壓、轉(zhuǎn)變電網(wǎng)接線〔如停投運行線路或變壓器〕等。較后確定，各種調(diào)壓措施的合理應用一般應遵循以下思路：①提高各類用戶的