無功電壓PPT教案

1、無功電壓無功電壓電子設(shè)備: (例如電視機) U圖像不穩(wěn)定（波動、變形）。 U顯像管壽命。 因而，我國對各類供電電壓和網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點規(guī)定了允許的電壓偏移。 以前分析：在高壓電力系統(tǒng)中，節(jié)點電壓幅值僅與無功功率變化有關(guān)。下面以單回線路為例：第1頁/共71頁R+jXP2+jQ2U2U1sincos11222221jUUUXPjUXQUUU1U2UUdU110kV以上線路：XR22222221URQXPjUXQRPUU)cos(sin2122212UUXUQXUUP實部、虛部相等： 有功功率主要與線路兩端的電壓夾角有關(guān)；P2。當(dāng)U1超前U2時，0，P20，即P2方向總從超前電壓流向滯后電壓；第2頁/共71

2、頁)cos(sin2122212UUXUQXUUP；此時限，稱為輸電線路的功率極的輸送功率：輸電線路最大可能9021maxXUUP 無功功率的大小和方向取決于U1和U2的大小；若cos1，當(dāng)U1U2時，Q20，即無功功率總是從電壓高的一端流向電壓低的一端； U1不變時： Q越大，U2越低； Q越小，U2越高；R+jXP2+jQ21U2U第3頁/共71頁可見，在負荷吸收無功不變的情況下，由于傳輸?shù)臒o功較大，會導(dǎo)致U2數(shù)值過低，超出了線路末端允許的電壓偏移值。提高U1，但是，可能會造成U1超出允許電壓偏移值。如果所欠的無功功率由設(shè)在線路末端的無功電源滿足，這種滿足電壓要求而設(shè)置的無功電源稱為，簡稱

3、。無功補償減少了線路流動，從而提高了輸電線路末端的電壓。這種方法調(diào)壓在低壓配電系統(tǒng)中應(yīng)用極為廣泛。保證U2電壓質(zhì)量，有兩種方法：第4頁/共71頁根據(jù)系統(tǒng)的能量守恒，系統(tǒng)中任意時刻發(fā)出的無功功率應(yīng)等于消耗的無功功率。 系統(tǒng)無功功率的平衡可以從無功電壓特性曲線可以看出。 例如：一個簡單系統(tǒng)。D對系統(tǒng)綜合用電負荷，一般表現(xiàn)的是異步電動機的無功電壓特性。其特性曲線在電機學(xué)學(xué)過，如圖。做發(fā)電機和線路的等值電路，如圖。(假若發(fā)電機為隱極機。)第5頁/共71頁XUXEUUEXUQ2cos)cos(其中，X發(fā)電機、線路的總電抗 E發(fā)電機電動勢 PjQ發(fā)電機送到用戶的功率DjxEUIP+jQ發(fā)電機的無功電壓特性

4、(表達式)，前面已經(jīng)推導(dǎo)。可見，發(fā)電機的無功電壓特性曲線是一條向下開口的拋物線，如圖。第6頁/共71頁QGQUQLUN如果該系統(tǒng)正常運行，則工作點應(yīng)在負荷和發(fā)電機的無功曲線交點。(產(chǎn)生和消耗相等)在系統(tǒng)有功不變的情況下：QLQabU1)b( 點當(dāng)不變 UQGQL可見，系統(tǒng)無功不足時，導(dǎo)致電壓下降，在較低電壓下達到無功平衡。QG)c ( 點當(dāng)增量相同 UQGc系統(tǒng)在額定電壓下達到無功平衡。第7頁/共71頁同樣，當(dāng)發(fā)電機無功過剩時，會導(dǎo)致系統(tǒng)電壓上升，系統(tǒng)在較高的電壓下再達到平衡。即：注意：希望是在額定電壓下的無功功率平衡，不是在電壓過高（無功過剩）和過低（無功不足）下的平衡。第8頁/共71頁當(dāng)系

5、統(tǒng)無功嚴重不足時，如圖：QGQUUNadU1QGQG當(dāng)系統(tǒng)無功上升到與發(fā)電機曲線相切時（d點），系統(tǒng)的工作點是不穩(wěn)定的。任何一個小的擾動，都會導(dǎo)致電壓急劇下降，而不能恢復(fù)。這種現(xiàn)象稱為，d點成臨界點。第9頁/共71頁“電壓崩潰電壓崩潰”現(xiàn)象現(xiàn)象 例如：上海一發(fā)電廠的 發(fā)電機失去勵磁事故。第10頁/共71頁電力系統(tǒng)正常運行必須保證無功功率平衡，所以電網(wǎng)的無功功率平衡公式：0QQQLGC功功率系統(tǒng)無功電源發(fā)出的無GCQ率系統(tǒng)負荷吸收的無功功LQ率系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)損耗的無功功Q其中，這里所說的無功功率平衡是在正常電壓水平下的無功功率平衡；在無功不足時，由于電壓下降，負荷減少了吸收無功也達到了平衡，這不是所希

6、望的；第11頁/共71頁無功功率平衡計算是電力部門的一項重要計算內(nèi)容； 為了保證電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量，對無功功率平衡的要求是：系統(tǒng)無功功率電源所能發(fā)出的最大無功功率電源應(yīng)大于或等于系統(tǒng)消耗的無功功率；CLGNQQQQ量系統(tǒng)無功電源的無功容GNQ率系統(tǒng)負荷吸收的無功功LQ率系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)損耗的無功功Q其中，系統(tǒng)無功備用CQ第12頁/共71頁QC0 系統(tǒng)有無功備用QC0，線路消耗無功； 110kV以上，與運行方式有關(guān)(負荷大小)，線路長度有關(guān)；輸電線末端負荷的等值阻抗等于輸電線的波阻抗時，輸電線輸送的功率為自然功率或波阻抗功率。第17頁/共71頁如圖示同步發(fā)電機：做等值電路圖(隱極機)：jxdEUIIjX

7、UEd空載電勢其中， -E做向量圖：若發(fā)電機在額定運行狀態(tài)；NdNNIjXUE第18頁/共71頁建立坐標，可知：NNdSIX相量的長度：NfNEi同樣：。和無功功率的投影就是有功功率顯然它在縱橫坐標，看成是可將NNNNdQPSIXNNACPcosNNACQsinQQNPNCAPOENjXdININNUNNSN即：第19頁/共71頁QQNPNCAPOENjXdININNUNN運行：當(dāng)?shù)陀贜cosENSNSQPIf限制了發(fā)電機輸出功率；SQN-發(fā)電機輸出無功增大；PPN-發(fā)電機輸出有功減少；C工作點向下移動第20頁/共71頁QQNPNCAPOENjXdININNUNN運行：當(dāng)高于NcosSNE原動

8、機限制了輸出功率；SSN-發(fā)電機輸出功率減小， 容量不能充分利用；QQN-無功輸出減少；P=PN-發(fā)電機輸出有功最大；第21頁/共71頁PNQQNCAPOENjXdININNUNN當(dāng)超前功率因數(shù)運行：受到系統(tǒng)穩(wěn)定性的限制；ES容量也得不到充分利用；紅線的包絡(luò)線是發(fā)電機的極限運行線實際上是一個當(dāng)電動機運行的同步發(fā)電機；第22頁/共71頁有兩種運行方式：過激運行：向電網(wǎng)輸送無功功率（+Q）；欠激運行：向電網(wǎng)吸收無功功率(-Q)；注意：調(diào)相機在欠勵磁運行時的容量是過勵磁運行時容量的5065。它一般裝在接近負荷中心處，以減少傳輸無功功率引起的電能損耗和電壓損耗。所以改變調(diào)相機的勵磁可以平滑地改變無功功

9、率的大小和方向。第23頁/共71頁靜電電容器供給的無功功率Qc與所在節(jié)點的電壓U的平方成正比，即 僅發(fā)出無功的電源。顯然，當(dāng)節(jié)點電壓下降時，它供給系統(tǒng)的無功功率將減少，即具有負的調(diào)節(jié)效應(yīng)。CQCU2CUQC CXUQ2c靜電電容器的電抗；式中，-1CXC第24頁/共71頁僅吸收無功功率。一般用于超高壓、長距離、輕載線路。吸收過剩的無功功率。靜止無功補償器是由可控硅控制的可調(diào)電抗器與電容器并聯(lián)組成的新型無功補償裝置，具有極好的調(diào)節(jié)性能，能快速跟蹤負荷的變動，改變無功功率的大小，能根據(jù)需要改變無功功率的方向，響應(yīng)速度快，不僅可以作為一般的無功補償裝置，而且是唯一能用于沖擊性負荷的無功補償裝置。靜止

10、無功補償器靜止無功補償器（SVC）Static Var Compensator 。第25頁/共71頁靜止無功補償器有幾種類型：例如：TCR型補償器: CLfC濾波器濾波器：利用CL構(gòu)成串聯(lián)諧振，作為高次諧波通路。通過以上可見：無功電源多種多樣，可在電力系統(tǒng)各個節(jié)點隨意裝設(shè)，進行無功調(diào)節(jié)，無功電源的布置具有很大的分散性。第26頁/共71頁在電力系統(tǒng)運行中，由于負荷的變化，會導(dǎo)致電壓的波動，為了保證供電的電壓質(zhì)量，對電壓偏移較大的節(jié)點必須進行調(diào)整。一、中樞點的電壓管理：一、中樞點的電壓管理：電壓管理方式：對于一個電力系統(tǒng)來說，系統(tǒng)的節(jié)點數(shù)量是非常多的，因而對系統(tǒng)的每一個節(jié)點的電壓都進行管理是非常困

11、難的。因此，電力系統(tǒng)運行部門僅僅監(jiān)視和調(diào)整一部分重要的節(jié)點（中樞點），以期達到全面調(diào)節(jié)各節(jié)點電壓的目的。第27頁/共71頁 該點反應(yīng)了系統(tǒng)電壓水平； 大多數(shù)負荷都由這些中樞點供電；就是說，該點的電壓較低，則與其相關(guān)的節(jié)點的電壓也會較低，提高該點的電壓，也會相應(yīng)提高其它節(jié)點的電壓； 區(qū)域性水、火電廠的高壓母線（高壓母線有幾回出線的情況）； 樞紐變電所的二次母線； 有大量地方負荷的發(fā)電廠母線；第28頁/共71頁在滿足負荷的電壓要求下（ VminV Vmax ），可確定中樞點i的電壓范圍： ViminVi Vimax；即：中樞點i的最低電壓Vimin等于在地區(qū)負荷最大時某用戶允許的最低電壓Vmin加

12、上到中樞點的電壓損耗Vmax。maxminminVVVi 第29頁/共71頁中樞點i的最高電壓Vimax等于地區(qū)負荷最小時某用戶允許的最高電壓Vmax加上到中樞點的電壓損耗Vmin。minmaxmaxVVVi 第30頁/共71頁SjkjSkiUijUik例如：如圖示系統(tǒng)，i點是中樞點；確定方法：若j、k點的日負荷曲線如圖：Sjmax tSjSjmin24816Skmax SkSkmin24816t試確定滿足j、k點的電壓要求時的i節(jié)點的電壓允許變化范圍；第31頁/共71頁 根據(jù)最大負荷、最小負荷求出線路電壓損耗；tUij0.04UN248160.1UNtUik0.01UN248160.03UN

13、 假設(shè)j、k節(jié)點電壓允許波動5%UN；編制出中樞點i的電壓變動曲線；SjkjSkiUijUik第32頁/共71頁tUi24816UN1.09UN1.05UN1.15UN0.99UN824小時：Ui=Uj+Uij=（0.951.05）UN+0.1UN=(1.051.15)UN08小時：Ui=Uj+Uij=（0.951.05）UN+0.04UN=(0.991.09)UN016小時：Ui=Uk+Uik=（0.951.05）UN+0.01UN=(0.961.06)UNi點的電壓只要在這個范圍內(nèi)，j點就可獲得合格電壓第33頁/共71頁1624小時：Ui=Uk+Uik=（0.951.05）UN+0.03U

14、N=(0.981.08)UNtUi24816UN0.98UN1.08UN0.96UN1.06UN為同時滿足j、k點電壓要求，i節(jié)點的波動范圍：tUi24816UN0.98UN1.08UN0.96UN1.06UN1.15UN1.05UN1.09UN0.99UNSjkjSkiUijUik第34頁/共71頁 為同時滿足兩負荷點的電壓要求，i節(jié)點的電壓變動范圍變小了，最小時僅有1，最大時為9 ；可見， 若兩條線路負荷相差懸殊，或線路參數(shù)相差較大，即U相差較大，會有可能在某一段時間內(nèi)，中樞點無論如何都不能滿足負荷點的調(diào)壓要求；在實際電力設(shè)計和運行中，為了避免這種情況，規(guī)定了電力網(wǎng)的允許最大電壓損耗。正常

15、情況下的區(qū)域電力網(wǎng) 10%第35頁/共71頁事故情況下的區(qū)域電力網(wǎng) 較正常增加5%正常情況下的中壓配電網(wǎng) 35%正常情況下的中壓供電網(wǎng) 47%兩項之和不超過10%例如：U4U1U2U3U中壓供電線中壓配電網(wǎng)U+ UiR;IM nm注意：電容器的最大工作電流及耐壓要滿足要求。 負荷波動大、頻繁，功率因數(shù)低的情況;第59頁/共71頁一般：110kV可采用并聯(lián)電容補償；10kV35kV宜采用串聯(lián)電容補償；10kV及以下，采用按調(diào)壓選擇導(dǎo)線截面積；例題：（習(xí)題3-17） 如圖所示變壓器，圖中給出了最大和最小負荷時的功率分布及電壓偏移范圍，變壓器變比為11022.5%/38.522.5%/6.6kV,阻

16、抗均為歸算至高壓側(cè)的值，試選擇變壓器中壓、高壓繞組的分接頭。 第60頁/共71頁3 +j65112115kV3538kV66.5kV4 - j15 +j306+j5MVA(4+j3)6+j4MVA(2+j1)解：最大負荷時，S0M=12+j9MVAS0SMVAjjSMAX209. 1056. 0)653(110912222MVAjjjSM209.10056.12209. 1056. 0912首端功率：最小負荷時，S0m=6+j4MVA第61頁/共71頁MVAjjS279. 0013. 0)653(11046222minkVUMAX248. 6112209.1065056.123MVAjjjSm

17、279. 4013. 6279. 0013. 046首端功率：kVU575. 2115279. 465013. 63minoO點電壓：kVUoMAX752.105248. 6112kVUo425.112575. 2115min第62頁/共71頁oU0=105.752112.425kVkVUM418. 1752.10530456繞組電壓損耗：kVUm356. 0425.11230152kVUM18. 0752.1051546繞組電壓損耗：kVUm116. 0425.1123144歸算到高壓側(cè)的中、低壓側(cè)的電壓值為：第63頁/共71頁oU0=105.752112.425kVkVUM572.1051

18、8. 0752.105kVUm309.112116. 0425.112kVUM334.104418. 1752.105kVUm069.112356. 0425.112U=104.334112.069kVU=105.572112.309kV根據(jù)低壓側(cè)的要求，選擇高壓側(cè)的分接頭：kVUUUUMMNtM767.1146334.1046 . 6MMNtMUUUU由kVUUUUmmNtm793.1135 . 6069.1126 . 6第64頁/共71頁oU0=105.752112.425kVU=104.334112.069kVU=105.572112.309kVkVUt28.114793.113767.11421取用+2.5%抽頭：Ut=UN105%=1101.05=115.5kV校驗：kVkVUUUUtNMM696. 55 .1156 . 633.104kVkVUUUUtNmm5 . 64 . 65 .1156 . 6069.112選中壓分接頭：第65頁/共71頁由UUUUttkV