物理電力系統(tǒng)基礎PPT課件

1、電壓變動對用戶有什么影響？電壓變動對用戶有什么影響？ 一切用電設備都是按照在它的額定電壓條件下運行而設計、制造的。當其端電壓偏離額定電壓時，用電設備的性能就要受到影響。電壓過高的影響：電動機、照明；電壓過低的影響：電動機、照明；第1頁/共47頁無功平衡與電壓調整的關系無功平衡與電壓調整的關系？有功平衡的含義：發(fā)=用發(fā)：無功電源的交換功率（儲能和釋能規(guī)模）用：無功負荷（包括損耗）的交換功率發(fā)用：磁場和電場儲能和釋能規(guī)模增大，空載電勢增加，電壓上升發(fā) Q QB B，線路消耗感性無功； 當傳輸功率較小時，有可能Q QX X 00表示系統(tǒng)中無功功率可以平衡且有適量的備用Q Qresres00 表示系統(tǒng)

2、中無功功率不足，應考慮加設無功補償裝置。（2）QLD為系統(tǒng)無功負荷之和。 特別注意：是額定電壓下負荷所消耗的無功功率。（3）QL為系統(tǒng)網絡無功損耗之和，包括變壓器的無功損耗、線路電抗的無功損耗和線路電納的無功功率。BLLTLQQQQ第18頁/共47頁（3）應該分地區(qū)分電壓級進行無功功率平衡（僅從全系統(tǒng)的角度進行無功功率平衡是不夠的）3. 無功功率平衡措施（1 1）應避免通過電網元件大量傳輸無功功率（從改善電壓質量和降低網絡功率損耗考慮）。（2）功率因數(shù)控制（35kV35kV以上電壓等級直接供電的負荷0.900.90以上，其它負荷不低于0.850.85）。小容量、分散的無功補償可采用靜止電容器；

3、大容量的補償可在系統(tǒng)電壓中樞點采用調相機或靜止補償器。（4）根據(jù)無功平衡的需求增添必要的無功補償容量，按無功功率就地平衡的原則進行補償容量的分配。第19頁/共47頁5.2 5.2 電壓調整的基本概念5.2.1 5.2.1 允許電壓偏移 從技術上和經濟上綜合考慮，合理地規(guī)定供電電壓的允許偏移是完全必要的。我國目前規(guī)定的正常運行情況下供電電壓允許偏移：n35kV35kV及以上供電電壓正、負偏移的絕對值之和不超過額定電壓的10%10%；n10kV10kV及以下三相供電電壓允許偏移為額定電壓的7%7%；n220kV220kV單相供電電壓允許偏移為額定電壓的+7%+7%和- -10%10%。第20頁/共

4、47頁5.2.2 5.2.2 中樞點的電壓管理1. 電壓中樞點電壓中樞點電力系統(tǒng)中主要的負荷供電點電力系統(tǒng)中主要的負荷供電點例如：* 區(qū)域性水、火電廠的高壓母線； * 樞紐變電站的二次母線； * 有大量地方負荷的發(fā)電機電壓母線；2. 電壓管理原則電力系統(tǒng)中對各點電壓的監(jiān)視和調整是通過對電壓中樞點電壓的監(jiān)視和調整來實現(xiàn)的。第21頁/共47頁（1 1）逆調壓（2 2）順調壓原理：在最大負荷時保持中樞點電壓比線路額定電壓高5%5%，在最小負荷時保持為線路額定電壓。原理：在大負荷時允許中樞點電壓低一些，但不低于線路額定電壓的102.5%102.5%，小負荷時允許其電壓高一些，但不能高于線路額定電壓的1

5、07.5%107.5%。3. 中樞點的電壓調整方式分類適用：供電線路較長，負荷變動較大的中樞點。特點：可改善電壓質量，但與電壓的變化規(guī)律相反，所以實現(xiàn)起來要求較高，難度較大。第22頁/共47頁原理：介于逆調壓和順調壓之間的調壓方式，在任何負荷下中樞點電壓保持為恒定數(shù)值，一般比線路額定電壓高2%5%。（3 3）常調壓適用：供電距離較近或負荷變動不大的變電所。特點：與電壓變化規(guī)律一致，容易實現(xiàn)，但調壓效果差。（4）事故電壓偏移比正常時大5%第23頁/共47頁2121/ )(kVQXPRkVkVkVVGGb5.2.3 5.2.3 電壓調整的原理R R+j+jX XGV VG G1:1:k k1 1k

6、 k2 2:1:1V Vb bP P+j+jQ Q（1）調節(jié)勵磁電流以改變發(fā)電機端電壓；（2）適當選擇變壓器變比；（3）改變線路無功功率分布；（4）改變線路參數(shù)；第24頁/共47頁5.3 5.3 電壓調整的措施3.3.適用5.3.1 5.3.1 發(fā)電機調壓最大負荷時發(fā)電機電壓提高5%5%，最小負荷時保持額定電壓逆調壓1.原理;2LDVVS2GfVVEI2.特點（1）不需投資，最為直接簡單（2 2）調節(jié)能力有限，只作為輔助性調壓措施（1 1）由發(fā)電機不經升壓直接供電的小型電力網（2 2）供電線路不長，線路上電壓損耗不大的系統(tǒng)第25頁/共47頁5.3.2 5.3.2 改變變壓器的變比調壓2.降壓變

7、壓器分接頭的選擇等值電路R RT T+j+jX XT TV VT TK KT T:1:1V V1 1V V2 2V V2 21.原理;2LDVVS212VVVk或或V V1 1 R RT T+j+jX XT TP P+j+jQ QV V2 2TV高壓側實際電壓低壓側要求電壓第26頁/共47頁N21VVkt2212221NmaxmaxTmaxNmaxmaxmaxtVVVVVVVV（1）最大負荷時變壓器高壓繞組分接頭電壓低壓繞組額定電壓（2）最小負荷時變壓器高壓繞組分接頭的電壓2212221NminminTminNminminmintVVVVVVVV電壓損耗1TTVQXPRVT低壓側電壓k/ )V

8、VVT12(高壓側分接頭2N2T11t(VV)VVV第27頁/共47頁21tmin1tmax1tavVVV普通變壓器：分接頭不可帶電切換分接頭位置： 根據(jù)變壓器實際分接頭位置，選擇一個與V Vt1avt1av接近的實際分接頭位置V V1t1t。 校驗該位置在最大負荷與最小負荷時是否滿足調壓要求。最大負荷時分接頭位置為V V1tmax1tmax；最小負荷時分接頭位置為V V1tmin1tmin；（3）分接頭位置有載調壓變壓器：分接頭可帶電切換第28頁/共47頁 例 降壓變壓器額定容量31.5MVA，歸算至高壓側的漏阻抗為(2.44+j40)，11022.5%/6.3kV，已知在最大和最小負荷時，

9、通過變壓器的功率分別為Smax=(28+j14)MVA和Smin=(10+j6)MVA，高壓側的電壓分別為V1max=110kV和V1min=113kV。要求低壓母線的電壓變化不超過(6.06.6)kV的范圍，試選擇變壓器分接頭。kV36522110./%.第29頁/共47頁計算方法：與降壓變壓器的計算方法基本相同，但升壓變壓器的功率傳送方向是從低壓側傳向高壓側，所以在公式中VT的符號應為正。3升壓變壓器分接頭的選擇V V2 2P P+j+jQ Q R RT T+j+jX XT TV V1 1G G高壓側分接頭2N2T11t(VV)VVV高壓側要求電壓低壓側實際電壓或給定電壓注意：選擇發(fā)電廠中

10、升壓變壓器的分接頭時，在最大和最小負荷情況下，要求發(fā)電機的端電壓不能超出規(guī)定的允許范圍，如發(fā)電機電壓母線有地方負荷，一般可采用逆調壓方式。第30頁/共47頁 例 升壓變壓器額定容量31.5MVA，歸算至高壓側的漏阻抗為(+j48)，12122.5%/6.3kV，已知在最大和最小負荷時，通過變壓器的功率分別為Smax=(25+j18)MVA和Smin= (14+j10)MVA，高壓側的要求電壓分別為V1max=120kV和V1min=114kV。發(fā)電機電壓可能調整的范圍是(6.06.6)kV，試選擇變壓器分接頭。V V2 2P P+j+jQ Q R RT T+j+jX XT TV V1 1G G

11、第31頁/共47頁221VQXPRVV5.3.3 5.3.3 改變線路無功功率分布調壓 (并聯(lián)電容補償) )（線路對地電容和變壓器勵磁支路忽略）（1 1）未加無功補償裝置前V1P+jQ jQCR+jXV2C歸算到高壓側的變電所低壓母線電壓1.原理;2LDVVS2TVVQQQCC2.補償量 系統(tǒng)始端電壓( (不計電壓降落橫分量) )第32頁/共47頁（2）在變電所低壓側裝設無功補償裝置后CCCVXQQPRVV221)(如果補償前后V V1 1保持不變，則：CCCVXQQPRVVQXPRV2222)(22222VQXPRVQXPRVVXVQCCCC無功補償容量簡化為：222VVXVQCCC低壓母線

12、歸算到高壓側的電壓（3）無功補償容量 系統(tǒng)始端電壓( (不計電壓降落橫分量) )第33頁/共47頁變壓器變比為k k，變電所低壓側電壓為V V2C2C，則：CCkVV22kVVXVkVkVXkVQCCCCC2222222可見：補償容量與調壓要求和降壓變壓器變比有關。變比的選擇原則：在滿足調壓的要求下，使無功補償容量為最小。為了調整節(jié)點電壓而設置的無功補償容量要和變壓器調壓結合起來考慮，這樣才可充分發(fā)揮變壓器的調壓作用，同時又充分利用無功補償容量。（4）變壓器變比的影響第34頁/共47頁3. 補償設備為靜電電容器 為了充分利用補償容量，在最大負荷時電容器應全部投入，在最小負荷時電容器應全部退出。

13、（1 1）在最小負荷無補償情況下按調壓要求確定變壓器變比k k( (分接頭位置) )2221NminminmintVVVV選定與V V1tmin1tmin最接近的分接頭V V1t1t，確定變壓器變比NtVVk21低壓母線歸算到高壓側電壓低壓母線要求保持電壓minNmintminVVVV2212第35頁/共47頁（2 2）在最大負荷情況下按調壓要求計算電容器全部投入的補償容量Q QC C。kVVXVkQCCCmax2max2max22（3 3）根據(jù)確定的變比k k和電容器的補償容量Q QC C，校驗實際的電壓變化是否符合調壓要求。第36頁/共47頁4.4.補償設備為同步調相機 在最大負荷時按額定

14、容量過勵磁運行，在最小負荷時按(0.50.65)額定容量欠勵磁運行。并按此工作方式確定變壓器變比。(1)(1)在最大負荷時，同步調相機容量為：2max2max2max2kkVVXVQCCC(2)(2)在最小負荷時，同步調相機容量為：2min2min2min2kkVVXVQCCC0.50.65第37頁/共47頁(3)(3)兩式相除，得變壓器變比為：2min22max2min2min2max2max2CCCCVVVVVVk(4) (4) 選擇最接近k k的分接頭電壓V V1t1t，確定實際變比：NtVVk21（5 5）將k k代入前式，求出需要的調相機容量。2max2max2max2kkVVXVQ

15、CCC（6）選擇與此容量接近的調相機，進行校驗：接要求值近maxminV,V22第38頁/共47頁5.5.改變線路無功分布調壓方法分析 改變線路無功分布, ,利用無功補償進行調壓的效果與網絡性質及負荷情況有關(1)(1)低壓電力網，導線截面小，線路電阻R R較大，負荷功率因數(shù)較高時，這種調壓方法效果較差。(2)(2)高壓電力網，導線截面大，線路電抗X X較大，這種調壓方法效果顯著。第39頁/共47頁 例 如圖所示系統(tǒng)的等值電路，變壓器勵磁支路和線路對地電容略去，節(jié)點1 1的電壓為118kV118kV，且維持不變。低壓母線電壓V V2 2要求保持為10.5kV10.5kV，試配合降壓變壓器的分接

16、頭選擇，確定變壓器低壓母線應裝設的無功補償設備：(1)(1)靜電電容器；(2)(2)同步調相機。V V1 1=118kV=118kV(26+j30)(26+j30)V V2 2k:1k:1S Smaxmax=(20+j15)MVA=(20+j15)MVAS Sminmin=(10+j7.5)MVA=(10+j7.5)MVA-jQ-jQC CV V2 2第40頁/共47頁（2）串聯(lián)補償后線路電壓損耗： 111VXQRPV111VXXQRPVCC5.3.4 5.3.4 改變線路參數(shù)調壓( (串聯(lián)電容補償) )2串聯(lián)補償電容容量的確定（1）串聯(lián)補償前線路電壓損耗： V V1 1P P1 1+j+jQ

17、 Q1 1P P1 1+j+jQ Q1 1 R R+j+jX X V V2 2 V V1 1 V V2 2 -j-jX XC C 1.原理;2LDVVS2LVV)XX(XXCLC11QVVVXCC（3 3）補償電容器的容抗：設線路首端電壓不變，由補償前后的電壓損耗之差( (即線路末端電壓要求提高的數(shù)值) )，第41頁/共47頁CCNCXInVmaxNCNCCImnVQ3通常串聯(lián)補償電容由許多單個電容器串、并聯(lián)組成maxCNCImIn nm mI IC C設每個電容器額定電流為I INCNC，額定電壓為V VNCNC，額定容量為Q QNCNC= =V VNCNCI INC NC 。線路通過的最大

18、負荷電流為I IC Cmaxmax，所需的容抗值X XC C，則（4 4）電容器串、并聯(lián)臺數(shù)n n、m m（三相總臺數(shù)3nm3nm）（5）校驗補償后的末端電壓1112V)XX(QPRVVVVCC第42頁/共47頁3 3改變線路參數(shù)調壓方法分析(1)(1)串聯(lián)電容器提升的末端電壓的數(shù)值（Q Q1 1X XC C / /V V） 隨無功負荷大小而變，負荷大時增加，負荷小時減小，恰于調壓要求一致，這是串聯(lián)補償調壓的一個顯著優(yōu)點。(2)(2)對于線路電阻較大、功率因數(shù)高的線路，調壓效果較小。(3)(3)出于調壓的目的，改變線路參數(shù)的調壓方法一般用在供電電壓為35kV35kV或10kV10kV，負荷波動大而頻繁，功率因數(shù)低的配電線路上。第43頁/共47頁 例 一條35kV35kV線路，全線路阻抗(10+j10)(10+j10)，輸送功率為(7+j6)MVA(7+j6)MVA，線路首端電壓為35kV35kV，欲使線路末端電壓不低于35kV35kV，試確定串聯(lián)補償容量。第44頁/共47頁5.4 5.4 各種調壓措施的合理應用1 1利用發(fā)電機調壓不需要增加費用，是發(fā)電機直