電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析1821講

1、電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析第十八講 電力系統(tǒng)的無功功率與電壓調(diào)整 （電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整（一）主講 馬士英一、系統(tǒng)電壓波動1、電壓波動原因 無功負荷波動 設(shè)備及線路壓降 運行方式改變 無功不足或過剩2、電壓波動的表示方法與要求 表示方法用電壓偏移表示 我國對電壓偏移的規(guī)定：100(%)nnuuuu 35kv及以上電壓供電負荷：5%；10kv及以下電壓供電負荷：7%； 低壓照明負荷：+5%-10%；農(nóng)村電網(wǎng):+7.5%-10%。3、電壓波動分類 由生產(chǎn)、生活和氣象變化引起的負荷波動引起的電壓波動（稱為電壓偏移） 特點：周期長、波及面大 措施：電壓調(diào)整 由沖擊性負荷或間歇性負荷引起的負荷波動引起的電壓波動 特

2、點：周期短、波及面較小，但其幅值有時很大，影響也不容忽略。 措施：電壓波動限制二、電壓波動限制措施 由大容量變電所以專用母線或線路單獨向這類負荷供電 在發(fā)生電壓波動的地點和電源之間設(shè)置串聯(lián)電容器 設(shè)置電容器前： 較大，影響一般負荷的工作； 設(shè)置電容器后： ，顯然同樣的負荷變化引起的電壓波動要小。如果串聯(lián)電容器的容抗選擇適當，就可將電壓偏移限制在允許的范圍之內(nèi)。uqxpru)(uxxqpruc)()( 在波動負荷附近裝設(shè)調(diào)相機，并在線路首端串聯(lián)電抗器 采取措施前： 采取措施后： 若補償容量選擇適當則可將母線的電壓波動限制在允許的范圍。 在波動負荷供電線路 上設(shè)置靜止補償器 uqxpru)(uxq

3、qpruc)()(三、電壓管理1、電壓管理 對第一類負荷波動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)任何運行方式下，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 電壓中樞點 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。 運行中只要將電力系統(tǒng)電壓中樞點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。 運行中電力系統(tǒng)電壓中樞點允許電壓偏移的確定 根據(jù)負荷和電網(wǎng)參數(shù)通過計算確定。 規(guī)劃設(shè)計中的電力系統(tǒng) 根據(jù)負荷性質(zhì)、供電范圍確定電壓中樞點調(diào)壓方式。 逆調(diào)壓方式： 高峰時升高電壓，低谷時降低電壓的

4、中樞點調(diào)壓方式。如高峰時不高于1.05 ,低谷時不低于 。 順調(diào)壓方式： 高峰時允許電壓稍有下降，低谷時略有上升的電壓中樞點調(diào)壓方式。如高峰時不低于1.02 ,低谷時不高于1.075 . 恒調(diào)壓方式： 高峰或低谷時，電壓基本保持某一數(shù)值不變的中樞點調(diào)壓方式 。nunununu 幾種調(diào)壓方式的比較及適用場合 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。 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，負荷變動不大，從而 線路壓降變化不大的中樞點。 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

5、于兩者之間的電壓中樞點。電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析第十九講 電力系統(tǒng)的無功功率與電壓調(diào)整 （電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整（二）主講 馬士英一、常用調(diào)壓措施 上一講我們提出了對電壓中樞點的調(diào)壓要求，如何達到這些要求呢？即應采取什么樣的措施來滿足這些要求呢？ 常用的方法有： 改變發(fā)電機的勵磁電流調(diào)壓； 改變變壓器的變比調(diào)壓； 無功補償設(shè)備調(diào)壓； 由三種方式組成的組合調(diào)壓。二、改變發(fā)電機勵磁電流調(diào)壓1、調(diào)壓原理 發(fā)電機的等值電路如下： 若保持勵磁電流不變，則發(fā)電機空載電動勢為常數(shù)，負荷電流增大，發(fā)電機以及負荷的端電壓降低；負荷電流減小，發(fā)電機以及負荷的端電壓升高。顯然負荷電壓的變化遠大于發(fā)電機機端電壓的變化，當負荷變化

6、較大時就可能超出允許的范圍。 若負荷電流變化時相應地改變發(fā)電機的勵磁電流，從而改變發(fā)電機的空載電動勢、發(fā)電機的機端電壓,最終將負荷的電壓變化限制在允許的范圍。 發(fā)電機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% 。nunu 改變發(fā)電機勵磁電流調(diào)壓的效果分析如下圖所示。顯然這是一種逆調(diào)壓措施。2、發(fā)電機調(diào)壓的適用場合 孤立運行的向用戶性質(zhì)相似、負荷變動較小的小城市和公企業(yè)電力網(wǎng)供電的發(fā)電廠；孤立運行的向范圍較小、用戶性質(zhì)相似的農(nóng)用負荷供電的發(fā)電廠。 對于用戶性質(zhì)不同，或用戶距電源遠近懸殊時，用此方法不行。 在多電廠大型系統(tǒng)中，只能作為一種輔助手段。三、改變變壓器變

7、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?shù)蛪簜?cè)電壓為 時， 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 因為 ，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)電壓達到調(diào)壓的目的。 容量小于等于6300kva的無勵磁調(diào)節(jié)變壓器一般附有三個分接頭； 容量大于等于8000kva的無勵磁調(diào)節(jié)變壓器一般附有五個分接頭。000kunnuueef111kunnuueef222kunnuueef201kkkeu 2、無勵磁調(diào)節(jié)雙繞組變壓器分接頭的選擇 1）降壓變壓器）降壓變壓器 按照變比的定義 由變壓器的等值電路 注意到：上述兩個公式中的變比

8、均代表變壓器的實際變比，從而有： 式中： 高壓側(cè)實際電壓； 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)實際電壓； 高壓側(cè)為保證在已知 時得到所 需 應選擇的分接頭的額定電壓。iiefififuunnkiitiiiiiuuuuukiitiiiefiuuuuuiieiitifiuuuuuiutuiieuiiufiuiuiiu 據(jù)此可得變壓器在負荷低谷和高峰時應選擇的分接頭額定電壓如下： 2）升壓變壓器）升壓變壓器iieaxitaxaxfuuuuuimmaximimiieinitininfuuuuuimminimimiieiitifiuuuuuiiefififuunnkiitiiii

9、ifuuuuukiieaxitaxaxfuuuuuimmaximimiieinitininfuuuuuimminimim 由于普通變壓器不能帶負荷調(diào)壓，所以在最大負荷和最小負荷情況下應選同一分接頭，此分接頭必須同時照顧最大負荷和最小負荷情況下的調(diào)壓需要。因此 然后據(jù)此選擇一個最靠近的標準分接頭，并進行校驗。如校驗結(jié)果滿足要求，則選擇結(jié)束；若校驗結(jié)果不滿足要求，則可以選擇另一個靠近的標準分接頭，并再次進行校驗。若仍不滿足要求，則需考慮采用有載調(diào)壓變壓器。 校驗公式為： 降壓變壓器（低壓側(cè)為電壓中樞點）2min.max.fififiuuu 升壓變壓器（高壓側(cè)為電壓中樞點） 升壓變壓器（低壓側(cè)為電壓

10、中樞點）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）有載調(diào)壓變壓器的結(jié)構(gòu)特點 分接頭數(shù)量多、調(diào)壓范圍大； 可以帶負荷調(diào)整分接頭。 2）分接頭的選擇）分接頭的選擇 升壓變壓器 降壓變壓器 然后選擇在最大負荷和最小負荷情況下的分接頭并進行校驗。iieiitifiuuuuumax.maxmax.max.iieiitifiuuuuumin.minmin.min.iieiitaxfiuuuuumax.maximmax.iieiitifiuuuuumin.minmin.min.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

11、頭選擇可以將其看成兩個雙繞組變壓器進行。 譬如將高壓繞組和低壓繞組視為一雙繞組變壓器，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。 （詳見例題4） 5、改變變壓器變比調(diào)壓的適用場所 由于改變變壓器變比不能改變電力系統(tǒng)的無功功率供給，即不能改變電力系統(tǒng)的無功平衡關(guān)系，而只是改變電力系統(tǒng)的無功功率分布，所以這種調(diào)壓方式不能用于無功不足，而導致系統(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電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析第二十講 電力系統(tǒng)的無功功率與電壓調(diào)整 （電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整（二）主講 馬士英一、

12、無功補償設(shè)備調(diào)壓的分類 1、并聯(lián)補償調(diào)壓 利用調(diào)相機調(diào)壓 利用并聯(lián)電容器調(diào)壓 利用靜止補償器 2、串聯(lián)補償調(diào)壓 串聯(lián)補償電容器調(diào)壓二、并聯(lián)補償設(shè)備調(diào)壓 1、并聯(lián)補償調(diào)壓接線及工作原理 2、補償設(shè)備容量計算 1）精確計算法 設(shè)增加補償設(shè)備的容量為 ，補償后 點電壓歸算到高壓側(cè)的為 ，則此時 之間的電壓降落縱分量、橫分量分別為：展開整理得： 222)()(jcijcjijjjcijcjijjjciurqqxpuxqqrpuucqjcuiji jcijcjijjuxqqrpu)( jcijcjijjurqqxpu)( 此式為精確式，但不實用。 原因有二：一是計算復雜；二是代入的原始數(shù)據(jù)未必精確，因而

13、使其計算并不精確，失去采用的意義。 1）近似計算法 第一簡化：略去橫分量影響 補償前： 補償后： 由于補償前后 不變，因而有： jijjijjjiuxqrpuu/jcijcjijjjciuxqqrpuu)(iujijjijjjuxqrpu/jcijcjijjjcuxqqrpu)( 第二簡化：式中第二項為在電壓 與 下， 流經(jīng)線路時產(chǎn)生的壓降之差。由于 與 相差并不大，所以此一項一般不大，略去此項則有： 3）最小補償容量的計算 計及變壓器比時： 由上式可見 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到同樣調(diào)壓效果的情況下補償設(shè)備容量最小。jcujcujuj

14、jjqp jucqjcu 補償設(shè)備為電容器時 最小負荷時，電容器全部退出，通過選擇變壓器變比達到調(diào)壓要求。 按選定的變比k和最大負荷下的調(diào)壓要求確定電容器容量。 補償設(shè)備為調(diào)相機時 當充分利用調(diào)相機容量的調(diào)整范圍（ ）時，所選調(diào)相機的容量最小。 最大負荷時 ：2max.max.max.)(kkuuxuqjjcijjccccqq21 最小負荷時： 兩式相除得 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 。 補償設(shè)備為靜止補償器時 設(shè)補償器的容量為 先按 選擇變壓器變比k。)minmin(min)maxmax(max2.jjcjcjjcjcukuuukuucqccqqn1)()(mi

15、n.min.min.max.max.max.jjcjcjjcjcukuuukuun再按 確定靜止補償器容量 。例題5三、各種調(diào)壓措施的應用 改變發(fā)電機勵磁電流（改變發(fā)電機機端電壓）調(diào)壓，不需要設(shè)置任何附加設(shè)備，簡單、經(jīng)濟。但可調(diào)范圍有限，適用于供電范圍小、負荷性質(zhì)相近的孤立運行的發(fā)電廠。在并網(wǎng)運行的情況下只能作為一種輔助的調(diào)壓手段。 在系統(tǒng)無功功率充裕，局部電網(wǎng)電壓不能滿足要求的情況下，可以通過改變變壓器變比調(diào)壓。由于無勵磁調(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，在最大負荷和最小負荷情況下均采用同一分接頭。所以分接頭的選擇應照顧最大負荷和最小負荷的需要。利用改變無勵2max.max.max.)(