4.4无功功率平衡和电压调整

1、1,4.4 无功功率平衡和电压调整 4.4.1 了解无功功率平衡概念及无功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系统中各无功电源的调节特性 4.4.3 了解利用电容器进行补偿调压的原理与方法 4.4.4 了解变压器分接头进行调压时，分接头的选择计算,考试大纲要求：,2,4.4.1 了解无功功率平衡概念及无功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系统中各无功电源的调节特性,1.无功功率平衡 电力系统中无功电源所发出的无功功率应 与系统中的无功负荷及无功损耗相平衡，同时还应有一定的无功功率备用电源。 允许合理的无功功率源配置是保证电压合理的关键。,3,异步电动机是电力系统主要的无功负荷 系统无功负荷的电压特性主要由异步电动机决定,无功功率负荷,4.4.1 了解无功功率平衡概念及无功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系统中各无功电源的调节特性,4,无功功率损耗,变压器的无功损耗,输电线路的无功损耗,变压器的无功损耗,变压器的无功损耗QLT包括励磁损耗Q0和漏抗中的 损耗QT QLTQ0QTV2BT(S/V)2XT SN (VN/V)2,4.4.1 了解无功功率平衡概念及无功功率平衡的基本要求

2、4.4.2 了解系统中各无功电源的调节特性,5,输电线路的无功损耗 QL QB QL+QB,无功功率损耗,变压器的无功损耗,输电线路的无功损耗,输电线路的无功损耗,4.4.1 了解无功功率平衡概念及无功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系统中各无功电源的调节特性,6,无功功率电源,发电机,同步调相机,静电电容器,静止无功补偿器,静止无功发生器,4.4.1 了解无功功率平衡概念及无功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系统中各无功电源的调节特性,7,无功功率电源,发电机,发电机,发电机是唯一的有功功率电源，又是最基本的无功功率电源,4.4.1 了解无功功率平衡概念及无功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系统中各无功电源的调节特性,8,无功功率电源,发电机,同步调相机,静电电容器,静止无功补偿器,静止无功发生器,4.4.1 了解无功功率平衡概念及无功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系统中各无功电源的调节特性,9,无功功率电源,同步调相机,同步调相机相当于空载运行的同步电动机。在过励磁运行时，向系统供给无功功率，起无功电源的作用；在欠励磁运行时，它吸收感性无功功率，起无功负荷作用。由

3、于相应速度较慢，难以适应动态无功控制的要求，20世纪70年代以来已逐渐被静止无功补偿装置所取代,同步调相机,4.4.1 了解无功功率平衡概念及无功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系统中各无功电源的调节特性,10,无功功率电源,发电机,同步调相机,静电电容器,静止无功补偿器,静止无功发生器,4.4.1 了解无功功率平衡概念及无功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系统中各无功电源的调节特性,11,无功功率电源,静电电容器,静电电容器,静电电容器供给的无功功率Qc与所在节点的电压V的平方成正比，即 QcV2/Xc 式中，Xc1/wc为静电电容器的电抗。当节点电压下降时，它供给系统的无功功率将减少。因此，当系统发生故障或由于其他原因电压下将时，电容器无功输出的减少将导致电压继续下降。换言之，电容器的无功功率调节性能比较差,4.4.1 了解无功功率平衡概念及无功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系统中各无功电源的调节特性,12,13,14,无功功率电源,发电机,同步调相机,静电电容器,静止无功补偿器,静止无功发生器,4.4.1 了解无功功率平衡概念及无功功率平衡的基本要求 4.4.2 了

4、解系统中各无功电源的调节特性,15,无功功率电源,静止无功补偿器,静止无功补偿器,SVC由静电电容器与电抗器并联组成，SVC在我国电力系统中将得到广泛应用,4.4.1 了解无功功率平衡概念及无功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系统中各无功电源的调节特性,16,无功功率电源,发电机,同步调相机,静电电容器,静止无功补偿器,静止无功发生器,4.4.1 了解无功功率平衡概念及无功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系统中各无功电源的调节特性,17,无功功率电源,静止无功发生器,静止无功发生器,它是一种更为先进的静止型无功补偿装置(SVG),它的主体是电压源型逆变器。适当控制逆变器的输出电压，就可以灵活地改变SVG地运行工况，使其处于容性负荷、感性负荷或零负荷状态。与SVC比较，SVG具有响应快、运行范围宽、谐波电流含量少等优点。尤其是电压较低时仍可向系统注入较大的无功电流,4.4.1 了解无功功率平衡概念及无功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系统中各无功电源的调节特性,18,无功功率电源,发电机,同步调相机,静电电容器,静止无功补偿器,静止无功发生器,4.4.1 了解无功功率平衡概念

5、及无功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系统中各无功电源的调节特性,19,无功功率平衡,无功功率平衡的基本要求 无功电源发出的无功功率应该大于或至少等于负荷所需的无功功率和网络中的无功损耗之和 系统还必须配置一定的无功备用容量 尽量避免通过电网元件大量的传送无功功率，应该分地区分电压级地进行无功功率平衡 一般情况下按照正常最大和最小负荷的运行方式计算无功平衡，必要时还应校验某些设备检修时或故障后运行方式下的无功功率平衡,4.4.1 了解无功功率平衡概念及无功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系统中各无功电源的调节特性,20,无功功率平衡,系统无功功率平衡关系式： QGCQLDQLQres QGC为电源供应的无功功率之和，QLD为无功负荷之和，QL为网络无功功率损耗之和，Qres为无功功率备用 Qres0表示系统中无功功率可以平衡且有适量的备用；Qres0表示系统中无功功率不足，应考虑加设无功补偿装置,4.4.1 了解无功功率平衡概念及无功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系统中各无功电源的调节特性,21,无功功率平衡,系统电源的总无功出力QGC包括发电机的无功功率QG和各种无功补

6、偿设备的无功功率QC，即 QGCQGQC 总无功负荷QLD按负荷的有功功率和功率因数计算。 网络的总无功损耗QL包括变压器的无功损耗QLT、线路电抗的无功损耗QL和线路电纳的无功功率QB，即 QL QLTQLQB,4.4.1 了解无功功率平衡概念及无功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系统中各无功电源的调节特性,22,总之，无功平衡是一个比有功平衡更复杂的问题。 一方面，不仅要考虑总的无功功率平衡还要考虑分地区的无功平衡，还要计及超高压线路充电功率、网损、线路改造、投运、新变压器投运及大用户各种对无功平衡有影响的变化,一般无功功率按照就地平衡的原则进行补偿容量 的分配。小容量的、分散的无功补偿可采用静电 电容器；大容量的配置在系统中枢点的无功补偿 则宜采用同步调相机或SVC,4.4.1 了解无功功率平衡概念及无功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系统中各无功电源的调节特性,23,无功功率平衡与电压水平的关系,总之，实现无功功率在额定电压下的平衡是保证电压质量的基本条件,4.4.1 了解无功功率平衡概念及无功功率平衡的基本要求 4.4.2 了解系统中各无功电源的调节特性,24,中枢

7、点的 定义,电力系统中重要的电压支撑点 电力系统中负荷点数目众多又很分散，有必要选择一些有代表性的负荷点 这些点的电压质量符合要求，其它各点的电压质量也能基本满足要求,中枢 点的 选择,区域性水、火电厂的高压母线 枢纽变电所的二次母线 有大量地方负荷的发电机电压母线 中枢点设置数量不少于全网220KV及以上电压等级变电所总数的7,电压调整的基本概念,中枢点的电压管理,25,O,A,B,S,U,t,t,SA,SB,UOA,UOB,0.1UN,0.03UN,0.01UN,0.04UN,要求：UA、UB都在0.95UN1.05UN之间,4.3 电力系统中枢点电压管理,26,O,A,B,S,U,UO,t,t,t,SA,SB,UOA,UOB,0.1UN,0.03UN,0.01UN,0.04UN,（0.95UN1.05UN） +,UO(B),UO(B),UO(A),UO(A),要求：UA、UB都在0.95UN1.05UN之间,4.3 电力系统中枢点电压管理,27,结论：只需要控制中枢点O的电压在绿色的公共区域内，这负荷点A、B两点的电压都在规定的0.95UN1.05UN范围内。,O,UO,t,UO

8、(B),UO(B),UO(A),UO(A),4.3 电力系统中枢点电压管理,28,O,A,B,S,U,UO,t,t,t,SA,SB,UOA,UOB,（0.95UN1.05UN） +,UO(B),UO(B),UO(A),UO(A),？,4.3 电力系统中枢点电压管理,29,O,A,B,S,U,UO,t,t,t,SA,SB,UOA,UOB,（0.95UN1.05UN） +,UO(B),UO(B),UO(A),UO(A),？,上移红线？ 下移黑线？,4.3 电力系统中枢点电压管理,30,O,A,B,S,U,UO,t,t,t,SA,SB,UOA,UOB,（0.95UN1.05UN） +,UO(B),UO(B),UO(A),UO(A),！,下移黑线，减小OA线路电压损耗,4.3 电力系统中枢点电压管理,31,O,A,B,S,U,UO,t,t,t,SA,SB,UOA,UOB,（0.95UN1.05UN） +,UO(B),UO(B),UO(A),UO(A),如何下移黑线？,4.3 电力系统中枢点电压管理,32,电压调整的基本概念,中枢点调压模式,逆调压模式,顺调压模式,恒调压模式,在大负荷时升高电压

9、，小负荷时降低电压的调压方式。一般采用逆调压方式，在最大负荷时可保持中枢点电压比线路额定电压高5，在最小负荷时保持为线路额定电压。供电线路较长、负荷变动较大的中枢点往往要求采用这种调压方式,逆调压模式,33,电压调整的基本概念,中枢点调压模式,逆调压模式,顺调压模式,恒调压模式,大负荷时允许中枢点电压低一些，但不低于线路额定电压的102.5；小负荷时允许其电压高一些，但不超过线路额定电压的107.5的调压模式。对于某些供电距离较近，或者负荷变动不大的变电所，可以采用这种调压方式,顺调压模式,34,电压调整的基本概念,中枢点调压模式,逆调压模式,顺调压模式,恒调压模式,介于前面两种调压方式之间的调压方式是恒调压。即在任何负荷下，中枢点电压保持为大约恒定的数值，一般较线路额定电压高25,恒调压模式,35,电压调整的基本概念,电压调整的基本原理,R+jX,P+jQ,1:K1,Vb,K2:1,VG,Vb=(VGk1V)/k2(VGk1 )/ k2 式中k1和k2分别为升压和降压变压器的变比，R和X分别为变压器和线路的总电阻和总电抗,36,电压调整的基本概念,电压调整的基本原理,由公式可见，为了调整用户端电压Vb可以采取以下措施 （1）调节励磁电流以改变发电机机端电压Vg （2）适当选择变压器的变比 （3）改变线路的参数 （4）改变无功功率的分布,37,电压调整的措施,电压 调整 措施,发电机调压,改变变压器变比调压

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