電力系統(tǒng)分析5

1、電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析本章提示本章提示5.1 電壓調整的必要性電壓調整的必要性5.2 電力系統(tǒng)的無功功率平衡電力系統(tǒng)的無功功率平衡5.3 電力系統(tǒng)的電壓管理電力系統(tǒng)的電壓管理5.4 電壓調整的措施電壓調整的措施小小 結結電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析l調壓的意義及電壓的允許波動范圍；調壓的意義及電壓的允許波動范圍；l電力系統(tǒng)的無功功率平衡及無功補償裝置的作電力系統(tǒng)的無功功率平衡及無功補償裝置的作用；用；l電壓中樞點的概念及中樞點的調壓方式；電壓中樞點的概念及中樞點的調壓方式；l調壓的措施。調壓的措施。電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析5.1.1 電壓偏移對用電設備的影響電壓偏移對用電設備的影響5.1.2 用

2、戶允許電壓偏移值用戶允許電壓偏移值電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 白熾燈白熾燈白熾燈特性曲線白熾燈特性曲線 異步電動機的電壓特性異步電動機的電壓特性 異步電動機異步電動機電子設備電子設備電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 廠用機械（如給水泵、循環(huán)水泵、送廠用機械（如給水泵、循環(huán)水泵、送風機、引風機等）風機、引風機等） “電壓崩潰電壓崩潰”電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 一般規(guī)定節(jié)點電壓偏移不超過電力網(wǎng)額定電壓一般規(guī)定節(jié)點電壓偏移不超過電力網(wǎng)額定電壓 %5220KV用戶：用戶：-10510KV及以下電壓供電的用戶：及以下電壓供電的用戶：7%7% 35KV及以上電壓供電的用戶：及以上電壓供電的用戶：010事故狀況下，允

3、許在上述數(shù)值基礎上再增加事故狀況下，允許在上述數(shù)值基礎上再增加5，但正偏移最大不能超過但正偏移最大不能超過+10。電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析5.2.1 無功功率電源無功功率電源5.2.2 無功負荷及無功損耗無功負荷及無功損耗5.2.3 無功功率平衡無功功率平衡電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析無功電源同步發(fā)電機同步調相機靜電電容器靜止補償器無功補償裝置電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析發(fā)電機發(fā)發(fā)電機發(fā)Q QG G的能力與同時發(fā)出的的能力與同時發(fā)出的P PG G有關有關, ,由發(fā)電機的由發(fā)電機的PQPQ極限曲線決定。極限曲線決定。系統(tǒng)中有備用有功電源時系統(tǒng)中有備用有功電源時, ,可將負荷中心的可將負荷中心的發(fā)電機發(fā)電

4、機降低功率因數(shù)降低功率因數(shù)運行，少發(fā)有功、多運行，少發(fā)有功、多發(fā)無功發(fā)無功, , 有利于有利于無功的局部平衡無功的局部平衡，提高系統(tǒng)，提高系統(tǒng)電壓水平。電壓水平。電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析同步調相機同步調相機 相當于空載運行的同步電動機。相當于空載運行的同步電動機。 過勵磁運行：發(fā)出感性無功功率（過勵磁運行：發(fā)出感性無功功率（無功電源無功電源），過），過勵磁運行時的容量是調相機的容量勵磁運行時的容量是調相機的容量 欠勵磁運行：吸取感性無功（欠勵磁運行：吸取感性無功（無功負荷無功負荷），欠勵），欠勵磁運行時的容量為調相機容量的磁運行時的容量為調相機容量的5065 優(yōu)點：優(yōu)點：調節(jié)平滑，系統(tǒng)故障時亦

5、能調節(jié)調節(jié)平滑，系統(tǒng)故障時亦能調節(jié)缺點：缺點：投資大；運行維護不方便；消耗有功功率投資大；運行維護不方便；消耗有功功率（額定容量的（額定容量的1.5%-5%）電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析靜電電容器靜電電容器并聯(lián)電容器只能向系統(tǒng)并聯(lián)電容器只能向系統(tǒng)供給感性無功功率供給感性無功功率。優(yōu)點：優(yōu)點：容量可調；集中或分散使用；投資費容量可調；集中或分散使用；投資費用??；有功功率損耗?。~定容量的用小；有功功率損耗小（額定容量的0.3%-0.5%）缺點：缺點：節(jié)點電壓下降時，向系統(tǒng)供給的無功節(jié)點電壓下降時，向系統(tǒng)供給的無功功率下降功率下降CCXUQ2電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析靜止補償器靜止補償器 由電容器組與可

6、調電抗器組成由電容器組與可調電抗器組成 優(yōu)點優(yōu)點: : 調節(jié)能力強，反應速度快，特性平滑調節(jié)能力強，反應速度快，特性平滑, , 可可分相補償分相補償, , 維護簡單維護簡單, , 損耗小。損耗小。 缺點缺點: : 最大補償量正比于電壓平方最大補償量正比于電壓平方, , 電壓低時補電壓低時補償量??；諧波對電力系統(tǒng)產(chǎn)生污染。償量小；諧波對電力系統(tǒng)產(chǎn)生污染。發(fā)出感性無功功率發(fā)出感性無功功率吸取感性無功功率吸取感性無功功率電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析1、無功負荷、無功負荷U異步電動機異步電動機+-I0IUsRjXmjX22IXXUQQQmmD電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析輸電線路的無功損耗輸電線路的無功損耗 )

7、(2)(222212222222221212121UUBXUQPUUBXUQPQQQLLBlXl當電壓較低，對于當電壓較低，對于35kV35kV及以下的架空線路，及以下的架空線路，Q QB B較較小，線路消耗無功。而對于小，線路消耗無功。而對于110kV110kV及以上的架空線及以上的架空線路，當傳輸功率較大時，路，當傳輸功率較大時，Q QLXLX大于大于Q QB B ，線路消耗，線路消耗無功無功; ;當傳輸功率較小時，當傳輸功率較小時，Q QLXLX小于小于Q QB B ，線路就，線路就相當于無功電源。相當于無功電源。 電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析變壓器的無功損耗變壓器的無功損耗TToTXTBU

8、XUSQQQ22)(NToNTNTSTNoNNTSTSISSSUSIUUSSUQ100%)(100%100%)(1002222)(100%NTNTSoTSSnSUQnQn n臺變壓器關聯(lián)運行時，變壓器總無功損耗臺變壓器關聯(lián)運行時，變壓器總無功損耗 電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析運行中運行中的無功平衡表示式的無功平衡表示式 CGQQQGC QQQDGC系統(tǒng)發(fā)出的無功功率系統(tǒng)發(fā)出的無功功率系統(tǒng)中所有負荷系統(tǒng)中所有負荷需要的無功功率需要的無功功率 網(wǎng)絡元件中的無功損耗網(wǎng)絡元件中的無功損耗規(guī)劃中規(guī)劃中的無功平衡的無功平衡備用系統(tǒng)QQQGC電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 例：例： 求圖所示簡單系統(tǒng)的無功功率平衡。求

9、圖所示簡單系統(tǒng)的無功功率平衡。 線路參數(shù)：線路參數(shù)： 變壓器試驗數(shù)據(jù)：變壓器試驗數(shù)據(jù)：kmr 17. 00kmx 41. 00kmSb601082. 2 7 . 2%,47, 5 .10%,20000 IKWPUKWPsS7 . 2%,47, 5 .10%,20000 IKWPUKWPsS電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析var41. 3MjAMVj)7 . 1094. 0(SB1001082. 226var41. 31101001082. 22262MUBAMVjjSIjPSN)7 . 1094. 0()5 .31027. 0047. 0(2)100%(2000var41. 3Mj1S2SLS)5 .

10、205 . 8(j)16.2022. 1 (jAMVj)3040(12電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析5.3.1 電壓中樞點的概念電壓中樞點的概念5.3.2 電樞點的電壓偏移電樞點的電壓偏移5.3.3 中樞點電壓的調整方式中樞點電壓的調整方式5.3.4 電壓調整的基本原理電壓調整的基本原理電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 電壓中樞點包括：電壓中樞點包括： （1）水、火電廠的高壓母線）水、火電廠的高壓母線 （2）樞紐變電所的二次母線）樞紐變電所的二次母線 （3）有大量地方負荷的發(fā)電機機壓母線）有大量地方負荷的發(fā)電機機壓母線電壓中樞點ab0電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 電樞點的電壓偏移電樞點的電壓偏移電力系統(tǒng)分析電力

11、系統(tǒng)分析調壓方式 逆調壓逆調壓 順調壓順調壓 常調壓（恒調壓）常調壓（恒調壓）電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析2121/ )(/ )(KUQXPRKUKUKUUNGGD電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析調壓方法：調壓方法：改變發(fā)電壓端電壓改變發(fā)電壓端電壓 ；改變變壓器的變比改變變壓器的變比 ；改變功率分布，主要是改變無功功改變功率分布，主要是改變無功功率的分布；率的分布；改變電力網(wǎng)絡的參數(shù)。改變電力網(wǎng)絡的參數(shù)。 電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析5.4.1 改變發(fā)電機端電壓調壓改變發(fā)電機端電壓調壓5.4.2改變變壓器變比調壓改變變壓器變比調壓5.4.3 改變電力網(wǎng)無功功率分布調壓改變電力網(wǎng)無功功率分布調壓5.4.4 改變

12、電力網(wǎng)的參數(shù)調壓改變電力網(wǎng)的參數(shù)調壓電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析負荷負荷增大增大增加增加發(fā)電機勵磁電流發(fā)電機勵磁電流提高提高發(fā)電機電壓發(fā)電機電壓負荷負荷降低降低減小減小發(fā)電機勵磁電流發(fā)電機勵磁電流降低降低發(fā)電機電壓發(fā)電機電壓電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析對于較長線路、多對于較長線路、多電壓級輸電電壓級輸電, ,此時僅此時僅靠調節(jié)發(fā)電機不能靠調節(jié)發(fā)電機不能 滿足要求滿足要求 適用于小系統(tǒng)適用于小系統(tǒng)易于實現(xiàn)逆調壓易于實現(xiàn)逆調壓此調壓僅作輔助措施此調壓僅作輔助措施電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 普通變壓器普通變壓器35355%5%/6.3KV/6.3KV變壓器：變壓器： 主分接頭電壓為主分接頭電壓為 35KV35

13、KV 附加分接頭電壓為附加分接頭電壓為 3535（1+5%1+5%）=36.5KV=36.5KV 35 35（1-5%1-5%）=33.25KV=33.25KV1211212 22.2.5%5%/10.5kv/10.5kv變壓器：變壓器： 主分接頭電壓為主分接頭電壓為 121KV121KV 附加分接頭電壓為附加分接頭電壓為 121121（1+5%1+5%）=127.05KV=127.05KV 121 121（1+2.5%=124.025KV1+2.5%=124.025KV 121 121（1-2.5%1-2.5%）=117.95KV=117.95KV 121 121（1-5%1-5%）=114

14、.95KV=114.95KV電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析雙繞組降壓變壓器雙繞組降壓變壓器 NfTuUuUUK2121 變壓器低壓變壓器低壓繞組額定電壓繞組額定電壓變壓器高壓繞變壓器高壓繞組分接頭電壓組分接頭電壓變壓器高壓母變壓器高壓母線的實際電壓線的實際電壓變壓器歸算到高壓變壓器歸算到高壓側的阻抗電壓損耗側的阻抗電壓損耗按調壓要求變壓按調壓要求變壓器低壓繞組電壓器低壓繞組電壓NfuuUUU2211電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析雙繞組降壓變壓器變比的選擇雙繞組降壓變壓器變比的選擇 選擇選擇校驗校驗NTfuuUUU2max2maxmax1max1最大運行方式最大運行方式NTfuuUU

15、U2min2minmin1min1最小運行方式最小運行方式2min1max11fffavUUU算術平均值算術平均值電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 例例 5.2 5.2 有一降壓變壓器歸算至高壓側的阻抗有一降壓變壓器歸算至高壓側的阻抗 Z ZT T= =（2.44+j402.44+j40），變壓器的額定電壓為，變壓器的額定電壓為1101102 22.5%/6.3kV2.5%/6.3kV，在最大負荷時，變壓器高，在最大負荷時，變壓器高壓側通過功率為壓側通過功率為(28+j14)MVA(28+j14)MVA，高壓母線電壓為，高壓母線電壓為113KV113KV，低壓母線側要求電壓為，低壓母線側要求電壓為6k

16、V6kV；在最小負荷；在最小負荷時，變壓器高壓側通過功率為時，變壓器高壓側通過功率為(10+j6)MVA(10+j6)MVA，高壓，高壓母線電壓為母線電壓為115KV115KV, ,低壓母線要求電壓為低壓母線要求電壓為6.6kV6.6kV。試選擇該變壓器的分接頭。試選擇該變壓器的分接頭。電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析雙繞組升壓變壓器雙繞組升壓變壓器 升壓變壓器高壓繞組分接頭電壓升壓變壓器高壓繞組分接頭電壓的確定方法與降壓變壓器相同。的確定方法與降壓變壓器相同。 需要注意：需要注意：要求發(fā)電機的端電壓均取其額定電壓，并按發(fā)要求發(fā)電機的端電壓均取其額定電壓，并按發(fā)電機允許的電壓偏移進行校驗。電機允許的電

17、壓偏移進行校驗。由于升壓變壓器中功率方向是從低壓側指向高由于升壓變壓器中功率方向是從低壓側指向高壓側，因此公式中壓側，因此公式中 前的符號應為正。前的符號應為正。TU如果在發(fā)電機電壓母線上有地方負荷，發(fā)電機如果在發(fā)電機電壓母線上有地方負荷，發(fā)電機一般可采用逆調壓方式調壓。一般可采用逆調壓方式調壓。電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 例例5.3 5.3 升壓變壓器的容量為升壓變壓器的容量為31.5MV31.5MVA,A,變比變比為為1211212 22.5%/6.3kV2.5%/6.3kV, ,歸算到高壓側的阻抗歸算到高壓側的阻抗(3+j48)(3+j48)。在最大負荷和最小負荷時通過。在最大負荷和最小負

18、荷時通過變壓器的功率分別變壓器的功率分別(25+j18)MVA(25+j18)MVA為和為和(14+j10)MVA(14+j10)MVA ，高壓側的要求電壓分別為，高壓側的要求電壓分別為120KV120KV和和114kV114kV 。發(fā)電機電壓的可能調整范。發(fā)電機電壓的可能調整范圍是圍是6.0-6.6kV 6.0-6.6kV 。試選擇變壓器分接頭。試選擇變壓器分接頭。電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析三繞組變壓器三繞組變壓器 三繞組變壓器高壓繞組、中壓繞組分接頭的確定按三繞組變壓器高壓繞組、中壓繞組分接頭的確定按雙繞組變壓器的方法分兩步進行。雙繞組變壓器的方法分兩步進行。第一步：根據(jù)低壓母線的調壓要求，

19、在高第一步：根據(jù)低壓母線的調壓要求，在高-低低壓繞組之間進行計算，選取高壓繞組的分接壓繞組之間進行計算，選取高壓繞組的分接頭中壓頭中壓 ；fU1第二步：根據(jù)中壓母線的調壓要求及選取的高第二步：根據(jù)中壓母線的調壓要求及選取的高壓繞組分接頭電壓壓繞組分接頭電壓 ，在高，在高-中壓繞組之間中壓繞組之間進行計算，選取中壓繞組的分接頭電壓進行計算，選取中壓繞組的分接頭電壓 。確定的變比為確定的變比為 。fU1fU2NuUUff3/21電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析有載調壓變壓器有載調壓變壓器有載調壓器可按普通變壓器的計算公式計算各種運行方有載調壓器可按普通變壓器的計算公式計算各種運行方式下變壓器的分接頭電壓。

20、式下變壓器的分接頭電壓。 有載調壓變壓器（又稱帶負荷調壓變壓器），有載調壓變壓器（又稱帶負荷調壓變壓器），可以在有載情況下更換分接頭，并且分接頭個數(shù)可以在有載情況下更換分接頭，并且分接頭個數(shù)較多。較多。電壓為電壓為110KV及以下的有載調壓器，高壓繞組有及以下的有載調壓器，高壓繞組有7個分接頭，個分接頭，電壓為電壓為220KV的有載調壓器有的有載調壓器有9個分接頭，個分接頭，如有特殊需要，制造廠可提供更多數(shù)量分接頭的有載如有特殊需要，制造廠可提供更多數(shù)量分接頭的有載調壓變壓器。調壓變壓器。電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析阻抗為歸算到高壓側的線路和變壓器總阻阻抗為歸算到高壓側的線

21、路和變壓器總阻抗，忽略線路電納和變壓器的空載損耗。抗，忽略線路電納和變壓器的空載損耗。電力網(wǎng)的無功補償電力網(wǎng)的無功補償變電所未裝并聯(lián)補償前，電力網(wǎng)首端電壓為變電所未裝并聯(lián)補償前，電力網(wǎng)首端電壓為電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析22221UXQRPUUbQ若若 不變，則不變，則1U222222222UXQRPUXQRPUUUXQCCCbcbcUXQQRPUU22221)(電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析上式中等號右側第二部分較小可略去上式中等號右側第二部分較小可略去, ,于是可得：于是可得：222bcQCUUUX 設變壓器的變比選為設變壓器的變比選為K K，經(jīng)過補償后變電所低，經(jīng)過補償后變電所低壓側要求保持的實

22、際電壓為壓側要求保持的實際電壓為 則則 , ,代入上式可得代入上式可得cu2cCKuU22KKUuXuUuKXuKcCccQb222222說明：高壓側電壓用大寫符號說明：高壓側電壓用大寫符號, ,低壓側電壓低壓側電壓用小寫符號用小寫符號, ,補償后的參數(shù)在下標加字補償后的參數(shù)在下標加字母母”c”.c”.電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析裝設并聯(lián)電容器裝設并聯(lián)電容器 第一步：按最小負荷時沒有補償，并根第一步：按最小負荷時沒有補償，并根據(jù)調壓要求，計算變壓器分接頭電壓，選據(jù)調壓要求，計算變壓器分接頭電壓，選取標準分接頭，確定其變比取標準分接頭，確定其變比K 第二步：按最大負荷時的調壓要求及選定的第二步：按最

23、大負荷時的調壓要求及選定的 變比，計算所需的補償容量變比，計算所需的補償容量第三步：根據(jù)確定的變比和選定的并聯(lián)電第三步：根據(jù)確定的變比和選定的并聯(lián)電容器容量，校驗實際的電壓變化容器容量，校驗實際的電壓變化電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析裝設同步調相機裝設同步調相機第一步：確定變壓器的變比第一步：確定變壓器的變比K最大負荷時，最大負荷時按額定容量過勵磁運行；最大負荷時，最大負荷時按額定容量過勵磁運行；最小負荷時，按額定容量的最小負荷時，按額定容量的5060%欠勵磁運行；欠勵磁運行；解出解出K，接，接K值確定最接近的分接頭電壓值確定最接近的分接頭電壓 ，并確定，并確定 實際變比。實際變比。 第二步：確定調

24、相機的容量第二步：確定調相機的容量 將變比將變比K代入公式即可求出代入公式即可求出 ，根據(jù)產(chǎn)品目錄選出與此，根據(jù)產(chǎn)品目錄選出與此容量相近的調相機。容量相近的調相機。第三步：接所選容量校驗實際的電壓變化第三步：接所選容量校驗實際的電壓變化電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析 例例 5.4 5.4 有一個降壓變電所由有一個降壓變電所由二二回回110KV110KV，長，長70km70km的電力線路供電，導線型號為的電力線路供電，導線型號為LGJ-120LGJ-120，導線計算，導線計算外徑為外徑為15.2mm15.2mm，三相導線幾何平均距離為，三相導線幾何平均距離為5m5m。變電。變電所裝有二臺變壓器并列運行，其型號為所裝有二臺變壓器并列運行，其型號為SFLSFL31500/11031500/110，容量為容量為31.5MV31.5MVA A，變比為，變比為110/11kV,110/11kV,短路電壓百分數(shù)為短路電壓百分數(shù)為10.510.5。最大負荷。最大負