現(xiàn)代電力系統(tǒng)的運行2課件

電力系統(tǒng)工程基礎電力系統(tǒng)工程基礎電力系統(tǒng)工程基礎電力系統(tǒng)的基本概念和知識發(fā)電系統(tǒng)輸電系統(tǒng)電力系統(tǒng)負荷電力系統(tǒng)中各元件參數(shù)計算電力系統(tǒng)的短路計算、潮流計算電力系統(tǒng)一、二次電路設計電力系統(tǒng)繼電保護實驗電力系統(tǒng)工程基礎電力系統(tǒng)的基本概念和知識電力系統(tǒng)工程基礎第九章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的運行電力系統(tǒng)工程基礎第九章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的運行第一節(jié)電力系統(tǒng)有功功率

與頻率的調整第一節(jié)電力系統(tǒng)有功功率

與頻率的調整主要內容：負荷－頻率機制頻率調整系統(tǒng)有功功率平衡系統(tǒng)備用容量有功功率經(jīng)濟分配：等耗量微增率原則第一節(jié)電力系統(tǒng)有功功率

與頻率的調整主要內容：第一節(jié)電力系統(tǒng)有功功率

與頻率的調整第一節(jié)電力系統(tǒng)有功功率與頻率的調整一、電力系統(tǒng)的有功功率有功功率負荷系統(tǒng)負荷可以看作由以下三種具有不同變化規(guī)律的變動負荷組成：

1）變動周期小于10s，變化幅度小2）變動周期在（10s，180s），變化幅度較大3）變動周期最大，變化幅度最大：氣象、生產、生活規(guī)律第一節(jié)電力系統(tǒng)有功功率與頻率的調整一、電力系統(tǒng)的有功功率有功功率電源和備用容量備用容量：作用：為了保證供電可靠性及電能質量合格，系統(tǒng)電源容量應大于發(fā)電負荷定義：備用容量＝系統(tǒng)可用電源容量－發(fā)電負荷分類：按作用分：(1)負荷備用：滿足負荷波動、計劃外的負荷增量(2)事故備用：發(fā)電機因故退出運行能頂上的容量(3)檢修備用：發(fā)電機計劃檢修(4)國民經(jīng)濟備用：滿足工農業(yè)超計劃增長按其存在形式分：(1)熱備用(2)冷備用有功功率電源和備用容量備用容量：按作用分：按其存在形式分：二、電力系統(tǒng)有功功率的分配

電力系統(tǒng)中有功功率的分配問題有兩方面的主要內容：

1、有供電源的組合，即系統(tǒng)中發(fā)電設備或發(fā)電廠的合理組合，包括機組的組合順序，機組的組合數(shù)量和開停時間；

2、有功負荷在運行機組間的分配，即系統(tǒng)的有功負荷在各運行的發(fā)電機組或發(fā)電廠間的合理分配。

按各類發(fā)電廠的特點，可將各類發(fā)電廠承擔負荷的順序做出大致排列，原則為：

1、充分合理利用水力資源，盡量避免棄水；

2、最大限度的降低火電廠的煤耗，并充分發(fā)揮高效機組的作用；

3、降低火力發(fā)電的成本，執(zhí)行國家的有關燃料政策，減少燒油，增加燃用劣質煤、當?shù)孛?。二、電力系統(tǒng)有功功率的分配電力系統(tǒng)中有功功率的二、電力系統(tǒng)有功功率的分配二、電力系統(tǒng)有功功率的分配三、電力系統(tǒng)的頻率調整1、頻率調整的必要性頻率是電力系統(tǒng)運行的一個重要質量指標。所有用電氣傳動的旋轉設備，其最高效率都是在電力系統(tǒng)頻率為額定頻率時，因此，任何頻率偏移，都會造成效率的降低；其次，頻率的過高或過低，還會給運行中的電氣設備帶來各種不同的危害。三、電力系統(tǒng)的頻率調整1、頻率調整的必要性頻2、電力系統(tǒng)的頻率特性(1)電源有功功率的靜態(tài)頻率特性：發(fā)電機組的原動機機械功率與角速度或頻率的關系。a）未配置自動調速系統(tǒng)時，原動機機械功率的靜態(tài)頻率特性：2、電力系統(tǒng)的頻率特性b）發(fā)電機組配置自動調速系統(tǒng)后，原動機將根據(jù)系統(tǒng)頻率的變化自動調整進氣量或進水量，以滿足負荷變動的需要，從而保證頻率偏差在允許的范圍內。PT1.01.0fb）發(fā)電機組配置自動調速系統(tǒng)后，原動機將根據(jù)系統(tǒng)頻率的變化自(2)電力系統(tǒng)負荷靜態(tài)頻率特性：考慮有功負荷隨頻率的變化特性。fPLPLNfNfPLPLNfN3、電力系統(tǒng)的頻率調整（1）頻率的一次調整

電力系統(tǒng)中所有并列運行的發(fā)電機組都裝有調速器，當系統(tǒng)負荷變化時，有可調容量的機組的調速器均將反應系統(tǒng)頻率的變化，按各自的靜態(tài)調節(jié)特性，及時調節(jié)各發(fā)電機的出力（通過調節(jié)原動機動力元素－蒸汽或水等的輸入量），改變機組出力，使有功功率重新達到平衡，以保持頻率的偏移在一定的范圍之內，這就是頻率的一次調整。M臺機組參與一次調頻時P0P’0PP’LDPLDff0f’0AOO’B⊿PLD0PG3、電力系統(tǒng)的頻率調整（1）頻率的一次調整M臺機組參與一次調（2）頻率的二次調整

頻率的二次調整是通過發(fā)電機組調速器的轉速整定元件來實現(xiàn)的。由人工手動操作同步器對頻率的二次調整叫手動調頻。而通過自動調頻裝置控制同步器對頻率的二次調整叫自動調頻。

頻率的二次調整只有部分發(fā)電廠（或機組，下同）承擔。從是否承擔頻率的二次調整任務出發(fā)，可將系統(tǒng)中所有發(fā)電廠分為調頻廠和非調頻廠兩類。調頻廠負責全系統(tǒng)的頻率調整任務，應具有足夠大的調頻容量和可調范圍，其允許的出力調整速度應滿足系統(tǒng)負荷變化速度的要求；非調頻廠在系統(tǒng)正常運行情況下只按調度中心預先安排的負荷曲線（日發(fā)電計劃）運行，而不參加頻率的二次調整。（2）頻率的二次調整第二節(jié)電力系統(tǒng)無功功率與電壓調整主要內容：無功功率負荷與電壓

電力系統(tǒng)中無功功率的平衡電力系統(tǒng)中的電壓管理電力系統(tǒng)的調壓措施第二節(jié)電力系統(tǒng)無功功率與電壓調整主要內容：一、無功功率負荷與電壓電壓是衡量電能質量的重要指標。用電負荷變化會引起電力網(wǎng)中各節(jié)點電壓的變化。并且無功功率負荷與電壓關系比有功功率負荷與電壓關系密切得多。一、無功功率負荷與電壓對于高壓網(wǎng)，r<<x,dUP<<dUQ,故電網(wǎng)結點電壓的變動主要由無功功率變動所引起。對于高壓網(wǎng)，r<<x,dUP<<dUQ,故電壓偏移的影響

當運行電壓偏離額定值較大時，技術經(jīng)濟指標就會惡化。

發(fā)電廠廠用電中由電動機驅動的輔機，其機械轉矩與轉速的高次方成正比，電壓降低滑差增大，轉速降低，輸出功率迅速減少，將影響汽輪、鍋爐的工作，嚴重情況下將造成安全問題。變壓器的運行電壓偏低，若負載功率不變，致使輸出電流增加，使繞組過熱。電壓偏高，勵磁電流增大，鐵芯損失增加，溫升增高，嚴重情況下引起高次諧波共振。

由于局部地區(qū)無功不足，運行電壓嚴重低下，一些變電所在負荷的微小擾動下會出現(xiàn)電壓大幅度下滑，以至失壓，即所謂電壓崩潰.電壓偏移的影響負荷分類及其對電壓影響的控制

電力系統(tǒng)中負荷的變動以及由此而引起的變電所母線的電壓變動可以分為兩類：

由生產、生活和氣象變化引起的負荷功率的變化。

電壓偏移

調節(jié)變壓器分接頭，投切電容器以及調節(jié)發(fā)電機母線電壓

負荷功率具有沖擊性或間歇性

電壓波動

安裝靜止無功補償器一類的動態(tài)補償器安裝串聯(lián)電容

后果改善后果改善負荷分類及其對電壓影響的控制由生產、生活和氣象變化引起的負二、電力系統(tǒng)無功功率平衡

電力系統(tǒng)中無功功率電源不足，系統(tǒng)結點電壓就要下降。電力系統(tǒng)必須具備足夠的無功電源才能維持所要求的電壓水平，以滿足系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的要求，以下對電力系統(tǒng)中的無功負荷構成、無功電源構成、電力系統(tǒng)無功功率平衡問題以及為改善系統(tǒng)無功功率不平衡而采取的補償措施等方面進行闡述。

二、電力系統(tǒng)無功功率平衡電力系統(tǒng)中無功功率電源不足，系統(tǒng)結無功功率的平衡與補償電力系統(tǒng)中的無功負荷與無功損耗

1、用戶與發(fā)電廠廠用電的無功負荷（主要是異步電動機）2、線路和變壓器的無功損耗

3、并聯(lián)電抗器的無功損耗

無功功率的平衡與補償電力系統(tǒng)中的無功負荷與無功損耗1、電力系統(tǒng)中的無功電源一是同步發(fā)電機以及過激運行的同步電動機；二是無功補償電源包括電容器、靜止無功補償器和同期調相機；三是110KV及以上電壓線路的充電功率。1、電力系統(tǒng)中的無功電源同步發(fā)電機

同步發(fā)電機

由可得又由

可得分析圖中由組成的發(fā)電機電動勢相量圖，可以得出發(fā)電機的無功輸出與電壓的關系。

當P為一定值時，得由上式可見，當電動勢E為一定值時，Q同U的關系，是一條向下開口的拋物線。分析圖中由組成的發(fā)電機電動勢相量圖，可以得出同步發(fā)電機

同步發(fā)電機同步調相機過激運行時向電網(wǎng)發(fā)出滯后的無功功率，欠激時從電網(wǎng)吸收滯后的無功功率，成為無功功率用戶，有正常激磁、過激與欠激三種不同運行狀態(tài)

同步調相機靜電電容器靜電電容器損耗小，投資省，運行靈活，適宜于分散使用。但具有負調節(jié)效應，此外需用真空開關成組投切，投切次數(shù)依賴于這種開關的性能。靜電電容器靜止無功補償器（StaticVarCompensation，SVC）屬于靈活交流輸電系統(tǒng)（FACTS）的家族，是一種動態(tài)無功補償裝置。晶閘管控制的電抗器固定電容型（TCR－FC）晶閘管開關電容器型（TSC）飽和電抗器（SR）型靜止無功補償器（StaticVarCompensatio1）TCR-FC型補償器

1）TCR-FC型補償器2）TSC型補償器是用可控硅投切的電容器組（ThyristorSwitchedCapacitor）。

2）TSC型補償器是用可控硅投切的電容器組（Thyristo3）SR型補償器是用直流電流控制的飽和電抗器（D.C.ControlSaturableReaction）與固定電容器的并聯(lián)組合。

3）SR型補償器是用直流電流控制的飽和電抗器（D.C.C高壓輸電線路的充電功率

高壓及超高壓線路是一種數(shù)量可觀的無功功率電源，其充電功率與線路電壓的平方成正比。

高壓輸電線路的充電功率2、無功負荷和無功損耗異步電動機

2、無功負荷和無功損耗異步電動機變壓器：勵磁損耗與繞組漏抗損耗，后者與受載大小有關。變壓器：勵磁損耗與繞組漏抗損耗，后者與受載大小有關。電力線路：串聯(lián)電抗中的無功功率損耗（感性）與并聯(lián)電納中的充電功率（容性）。線路無損

無功電源無功負荷

Q

電力線路：串聯(lián)電抗中的無功功率損耗（感性）與并聯(lián)電納中的充3、無功功率的平衡與補償無功功率管理的具體措施包括：

（1）電力用戶的功率因數(shù)達到0.95以上；（2）分散安裝電容器，就地供無功功率。（3）在一次及二次變電所的低壓母線上安裝電容器，樞紐變電安裝調相機。在有無功沖擊負荷的變電所以及超高壓送電線末端宜安裝靜止無功補償器；（4）對于水、火聯(lián)合電網(wǎng)，枯水期利用水電機組調相運行，豐水期利用火電機組調相運行，供出感性無功功率；（5）同步電動機過激運行，供出感性無功功率。3、無功功率的平衡與補償無功功率管理的具體措施包括：二、電壓管理分級管理。

發(fā)電廠和有調壓能力的變電所按調度所規(guī)定的電壓曲線調整無功功率和電壓。

地區(qū)調度所監(jiān)控地區(qū)網(wǎng)絡的電壓、用戶電壓及其功率因數(shù)。實現(xiàn)無功功率就地平衡。

中心調度所著重監(jiān)控主網(wǎng)的電壓水平。協(xié)調全網(wǎng)有廣泛影響的調壓措施，合理分配無功出力和調整無功潮流。

協(xié)調配合，統(tǒng)一調度與分散控制相結合

二、電壓管理分級管理。電壓控制的目的

（1）保持電網(wǎng)樞紐點電壓水平，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行；（2）保持供電電壓的正常范圍，保證用戶的供電質量；（3）減少網(wǎng)絡損耗；（4）在偶然事故下快速強行勵磁，防止電力系統(tǒng)瓦解

電壓控制的目的中樞點電壓管理

一般選擇下列母線為電壓中樞點：（1）區(qū)域性水、火電廠的高壓母線；（2）樞紐變電站二次母線；（3）有地方負荷的發(fā)電廠母線。

中樞點電壓管理假定有一簡單電力網(wǎng)如圖(a)所示，中樞點O向負荷點A和B供電，兩處的日負荷曲線如圖(b)所示。當線路參數(shù)一定時，線路上的電壓損耗和

的變化曲線如圖?所示。現(xiàn)在來確定中樞點O的電壓允許變化范圍。假定有一簡單電力網(wǎng)如圖(a)所示，中樞點O向負荷點A如圖所示。圖中陰影部分表示可同時滿足A、B兩個負荷點電壓要求的O點電壓的變化范圍。為了確定中樞點電壓控制的范圍，有以下幾種中樞點電壓控制方式：（1）逆調壓。高峰負荷時供電線路上的電壓損耗大，將中樞點電壓適當升高，以抵償電壓損耗的增大；反之，則將中樞點電壓適當降低。（2）順調壓。即高峰負荷時允許中樞點電壓略低，低谷負荷時允許中樞點電壓略高。（3）常調壓。在任何負荷下都保持中樞點電壓為基本不變的數(shù)值。取1.02～1.05。如圖所示。圖中陰影部分表示可同時滿足A、B兩個三種電壓調節(jié)方式：

（1）逆調整——高峰負荷時升高中樞點母線電壓，低谷時降低中樞點母線電壓。適用于供電線路較長，負荷變動較大的中樞點；（2）順調整——高峰負荷時允許中樞點母線電壓略低，低谷時允許中樞點母線電壓略高。適用于供電線路不長，負荷變動不大的中樞點；（3）恒調整——中樞點母線電壓基本不變，適用于線路長度、負荷變動情況介于上述兩者之間的情況。

三種電壓調節(jié)方式：三、電力系統(tǒng)的調壓措施UGGK1:1K2:1P+jQR+jX1、發(fā)電機調壓2、改變變壓器變比調壓3、利用無功功率補償調壓4、改變輸電線路的參數(shù)調壓三、電力系統(tǒng)的調壓措施UGGK1:1K2:1P+jQR+jX1.改變變壓器變比調壓先決條件:電網(wǎng)的無功電源容量充裕

對負荷變化不大的變電所可適當選擇變壓器的分接頭進行電壓調整。對于負荷變化較大的一次及二次變電所采用負荷調整分接頭的變壓器，其切換裝置在不能適應頻繁操作要求時，應限制動作的次數(shù)。1.改變變壓器變比調壓降壓變壓器降壓變壓器電壓管理和調壓方法最大負荷及最小負荷情況下：在停電條件下

電壓管理和調壓方法最大負荷及最小負荷情況下：在停電條件下例9-1某降壓變電站有一臺變比KT＝(110+2×2.5％)kV／11kV的變壓器，歸算到高壓側的變壓器阻抗為ZT＝(2.44+j40)Ω，最大負荷時流入變壓器的功率為Smax=（28十j14)MV˙

A，最小負荷時為Smin=(10+j6)MV˙

A。最大負荷時，高壓側母線電壓為113kV。最小負荷時為115kV，低壓側母線電壓允許變化范圍為l0~11kv．試選擇變壓器分接頭。例9-1某降壓變電站有一臺變比KT＝(110+2×2.取平均值選擇最接近的分接頭電壓115.5kV，即110+5%的分接頭。按所選分接頭校驗低壓母線的實際電壓有上述電壓均未超出允許電壓范圍10~11kV，課件所選分接頭能滿足調壓要求。取平均值選擇最接近的分接頭電壓115.5kV，即110+5%電壓管理和調壓方法升壓變壓器電壓管理和調壓方法升壓變壓器電壓管理和調壓方法電壓管理和調壓方法電壓管理和調壓方法三繞組降壓變壓器

看成兩個雙繞組變壓器的并聯(lián)。在求得三繞組變壓器的功率分布以后，先從高壓繞組對低壓繞組入手，選擇高壓方抽頭以滿足低壓方電壓要求。然后固定高壓方抽頭，考慮高壓繞組對中壓繞組情況；選擇中壓方抽頭滿足中壓方的電壓要求。

電壓管理和調壓方法三繞組降壓變壓器電壓管理和調壓方法電壓管理和調壓方法電壓管理和調壓方法電壓管理和調壓方法電壓管理和調壓方法[例]變壓器抽頭為要求10KV、35KV母線逆調壓，即5％，0％。試選擇抽頭電壓管理和調壓方法[例]變壓器抽頭為要求10KV、35KV電壓管理和調壓方法在最大負荷情況下，各繞組電壓損耗計算如下：變壓器中點電壓

電壓管理和調壓方法在最大負荷情況下，各繞組電壓損耗計算如下：電壓管理和調壓方法中壓母線電壓

低壓母線電壓

電壓管理和調壓方法中壓母線電壓低壓母線電壓電壓管理和調壓方法在最小負荷情況下：

電壓管理和調壓方法在最小負荷情況下：電壓管理和調壓方法電壓管理和調壓方法電壓管理和調壓方法在最大、最小負荷下，根據(jù)低壓側逆調壓（5％，0％）的要求選擇高壓方的抽頭：

選標準抽頭110-2.5％，即為107.25KV選標準抽頭110+3*2.5％，即118.25KV電壓管理和調壓方法在最大、最小負荷下，根據(jù)低壓側逆調壓（5％電壓管理和調壓方法固定高壓方抽頭，按中壓方逆調壓要求，選擇中壓方抽頭：

選標準抽頭38.5-5％，即為36.57KV選標準抽頭38.5-5％，即為36.57KV還應根據(jù)標準抽頭，對中、低母線電壓進行校核。

電壓管理和調壓方法固定高壓方抽頭，按中壓方逆調壓要求，選擇中電壓管理和調壓方法改變發(fā)電機及調相機勵磁調壓改變發(fā)電機及調相機的勵磁電流，可以改變它們的內電勢，從而調整母線電壓。利用發(fā)電機調壓范圍為發(fā)電機額定電壓的5％。

調相機調壓屬于改變網(wǎng)絡無功功率分布進行調壓的方法。即利用調相機的容量就地補償負荷所需的無功功率，因而改變了線路輸送的無功功率。從而調節(jié)了樞紐站母線的電壓。

電壓管理和調壓方法改變發(fā)電機及調相機勵磁調壓電壓管理和調壓方法補償前補償后折合到高壓側的低壓方希望電壓，低壓方希望電壓Urc電壓管理和調壓方法補償前補償后折合到高壓側的低壓方希望電壓電壓管理和調壓方法現(xiàn)以下標M、m分別表示最大負荷及最小負荷情況，設調相機欠激容量為過激容量之半。

電壓管理和調壓方法現(xiàn)以下標M、m分別表示最大負荷及最小負荷情電壓管理和調壓方法由上式可以確定K值，由此確定高壓方抽頭，再確定調相機的容量

電壓管理和調壓方法由上式可以確定K值，由此確定高壓方抽頭，電壓管理和調壓方法投切電容器組調壓

在最小負荷時，切除全部電容器；而按最大負荷時的調壓要求確定電容器的容量。在最小負荷時選擇變壓器變比

電壓管理和調壓方法投切電容器組調壓電壓管理和調壓方法[例11-4]Us保持116KV，Urc維持10.5KV。試確定負荷端應裝無功補償設備容量（a)電容器（b）同步調相機

電壓管理和調壓方法[例11-4]Us保持116KV，Urc維電壓管理和調壓方法歸算到高壓側母線

電壓管理和調壓方法歸算到高壓側母線電壓管理和調壓方法（a）采用靜電電容器最小負荷時，選用額定抽頭110KV最大負荷時，電容器容量的決定與校驗：

電壓管理和調壓方法（a）采用靜電電容器最小負荷時，選用額定抽電壓管理和調壓方法（b）采用同步補償機調壓

選-2.5％分頭，即107.25KV選用Qc=5.0Mvar電壓管理和調壓方法（b）采用同步補償機調壓選-2.5％分頭電壓管理和調壓方法校驗

電壓管理和調壓方法校驗電壓管理和調壓方法靜止無功補償器調壓可按最大負荷時負荷母線電壓的要求確定電容器的容量QC,此時可控電抗吸收的無功功率為零或最小。由最小負荷時的電壓要求確定靜止補償器的容量QSVC,此時QC不變，因此可控電抗器吸收的無功功率為電壓管理和調壓方法靜止無功補償器調壓電壓管理和調壓方法串聯(lián)電容調壓

在線路負荷功率因數(shù)較低、無功負荷份額大時有顯著作用

電壓管理和調壓方法串聯(lián)電容調壓電壓管理和調壓方法補償前補償后

電壓管理和調壓方法補償前補償后電壓管理和調壓方法單個電容器的額定容量

設n，m分別為電容器的串聯(lián)個數(shù)和并聯(lián)串數(shù),三相電容器的總容量

電壓管理和調壓方法單個電容器的額定容量設n，m分別為電容器電壓管理和調壓方法滿足條件電壓管理和調壓方法滿足條件電壓管理和調壓方法組合調壓

無功電源缺乏：靜電電容器、靜止補償器及調相機

無功充裕：調節(jié)抽頭

發(fā)電機調壓幅度有限：首選無直配負荷時±5％

有直配負荷時采用逆調整5％

電壓管理和調壓方法組合調壓無功電源缺乏：靜電電容器、靜止電壓管理和調壓方法靈敏度分析方法電壓管理和調壓方法靈敏度分析方法電壓管理和調壓方法.聯(lián)合調壓舉例

電壓管理和調壓方法.聯(lián)合調壓舉例電壓管理和調壓方法電壓管理和調壓方法電壓管理和調壓方法單一考慮發(fā)電機端電壓改變情況：取標么值

電壓管理和調壓方法單一考慮發(fā)電機端電壓改變情況：取標么值電壓管理和調壓方法同理電壓管理和調壓方法同理電壓管理和調壓方法單一考慮無功補償容量QC的改變情況：

電壓管理和調壓方法單一考慮無功補償容量QC的改變情況：電壓管理和調壓方法單獨考慮改變變比的情況：電壓管理和調壓方法單獨考慮改變變比的情況：電壓管理和調壓方法當以上這些措施同時進行時，則有電壓管理和調壓方法當以上這些措施同時進行時，則有電壓管理和調壓方法對結點3而言：（1）當X1大，改變UG2調壓效果好；當X2大，改變UG1調壓效果好；（2）改變K與改變UG1調壓效果相同，都是將無功功率由G1推向G2；（3）無功補償量QC的調節(jié)效果，與從接入點看進去的等效電抗有關，等效阻抗大調壓效果好。電壓管理和調壓方法對結點3而言：第三節(jié)電力網(wǎng)的經(jīng)濟運行

電力網(wǎng)的電能損耗由兩部分組成：一部分是導線和變壓器繞組電阻隨著通過的電流或功率的增大而增大的可變損耗；

另一部分是輸電線路和變壓器等值電路中并聯(lián)電導中的有功損耗，這一部分損耗基本不變，又稱為固定損耗。一、最大負荷損耗時間法

如果網(wǎng)絡輸送的功率始終保持為最大負荷功率，經(jīng)小時后網(wǎng)絡中損耗的電能恰好等于按實際負荷曲線運行時全年實際損耗的電能，則稱為最大負荷損耗時間。若一年按8760h計，輸電線路全年的電能損耗為第三節(jié)電力網(wǎng)的經(jīng)濟運行

電力網(wǎng)的電能損耗由兩部分組若認為運行電壓接近于維持恒定，則二、降低電能損耗的技術措施

在電力網(wǎng)運行中可以采取下列措施降低網(wǎng)絡損耗:1.提高電力網(wǎng)負荷的功率因數(shù)提高了電網(wǎng)的功率因數(shù)即意味著在電網(wǎng)傳輸相同有功功率的情況下減少了網(wǎng)絡的功率損耗。2.合理組織電力網(wǎng)的運行方式(1)適當提高電力網(wǎng)的運行電壓水平。電力網(wǎng)運行電壓水平較高時，總網(wǎng)絡損耗將降低。電力網(wǎng)運行于重負荷狀態(tài)時，在不超過上述規(guī)定的條件下，應盡量提高運行電壓水平。若認為運行電壓接近于維持恒定，則（2）合理組織并聯(lián)變壓器的運行。

并聯(lián)運行n臺變壓器時，鐵心損耗與臺數(shù)成正比，繞組損耗與臺數(shù)成反比。當變壓器輕載運行時，繞組損耗所占的比重相對減少，鐵心損耗所占的比重相對增大。在這種情況下，減少變壓器投入的臺數(shù)就能降低總的功率損耗。當變壓器負荷重時，繞組損耗所占的比重相對增大?？偪梢哉页鲆粋€臨界的負荷功率值，使投入n臺變壓器和投入臺變壓器的總功率損耗值相等。（2）合理組織并聯(lián)變壓器的運行。本章習題9-1、9-2本章習題電力系統(tǒng)工程基礎電力系統(tǒng)工程基礎電力系統(tǒng)工程基礎電力系統(tǒng)的基本概念和知識發(fā)電系統(tǒng)輸電系統(tǒng)電力系統(tǒng)負荷電力系統(tǒng)中各元件參數(shù)計算電力系統(tǒng)的短路計算、潮流計算電力系統(tǒng)一、二次電路設計電力系統(tǒng)繼電保護實驗電力系統(tǒng)工程基礎電力系統(tǒng)的基本概念和知識電力系統(tǒng)工程基礎第九章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的運行電力系統(tǒng)工程基礎第九章現(xiàn)代電力系統(tǒng)的運行第一節(jié)電力系統(tǒng)有功功率

與頻率的調整第一節(jié)電力系統(tǒng)有功功率

與頻率的調整主要內容：負荷－頻率機制頻率調整系統(tǒng)有功功率平衡系統(tǒng)備用容量有功功率經(jīng)濟分配：等耗量微增率原則第一節(jié)電力系統(tǒng)有功功率

與頻率的調整主要內容：第一節(jié)電力系統(tǒng)有功功率

與頻率的調整第一節(jié)電力系統(tǒng)有功功率與頻率的調整一、電力系統(tǒng)的有功功率有功功率負荷系統(tǒng)負荷可以看作由以下三種具有不同變化規(guī)律的變動負荷組成：

1）變動周期小于10s，變化幅度小2）變動周期在（10s，180s），變化幅度較大3）變動周期最大，變化幅度最大：氣象、生產、生活規(guī)律第一節(jié)電力系統(tǒng)有功功率與頻率的調整一、電力系統(tǒng)的有功功率有功功率電源和備用容量備用容量：作用：為了保證供電可靠性及電能質量合格，系統(tǒng)電源容量應大于發(fā)電負荷定義：備用容量＝系統(tǒng)可用電源容量－發(fā)電負荷分類：按作用分：(1)負荷備用：滿足負荷波動、計劃外的負荷增量(2)事故備用：發(fā)電機因故退出運行能頂上的容量(3)檢修備用：發(fā)電機計劃檢修(4)國民經(jīng)濟備用：滿足工農業(yè)超計劃增長按其存在形式分：(1)熱備用(2)冷備用有功功率電源和備用容量備用容量：按作用分：按其存在形式分：二、電力系統(tǒng)有功功率的分配

電力系統(tǒng)中有功功率的分配問題有兩方面的主要內容：

1、有供電源的組合，即系統(tǒng)中發(fā)電設備或發(fā)電廠的合理組合，包括機組的組合順序，機組的組合數(shù)量和開停時間；

2、有功負荷在運行機組間的分配，即系統(tǒng)的有功負荷在各運行的發(fā)電機組或發(fā)電廠間的合理分配。

按各類發(fā)電廠的特點，可將各類發(fā)電廠承擔負荷的順序做出大致排列，原則為：

1、充分合理利用水力資源，盡量避免棄水；

2、最大限度的降低火電廠的煤耗，并充分發(fā)揮高效機組的作用；

3、降低火力發(fā)電的成本，執(zhí)行國家的有關燃料政策，減少燒油，增加燃用劣質煤、當?shù)孛?。二、電力系統(tǒng)有功功率的分配電力系統(tǒng)中有功功率的二、電力系統(tǒng)有功功率的分配二、電力系統(tǒng)有功功率的分配三、電力系統(tǒng)的頻率調整1、頻率調整的必要性頻率是電力系統(tǒng)運行的一個重要質量指標。所有用電氣傳動的旋轉設備，其最高效率都是在電力系統(tǒng)頻率為額定頻率時，因此，任何頻率偏移，都會造成效率的降低；其次，頻率的過高或過低，還會給運行中的電氣設備帶來各種不同的危害。三、電力系統(tǒng)的頻率調整1、頻率調整的必要性頻2、電力系統(tǒng)的頻率特性(1)電源有功功率的靜態(tài)頻率特性：發(fā)電機組的原動機機械功率與角速度或頻率的關系。a）未配置自動調速系統(tǒng)時，原動機機械功率的靜態(tài)頻率特性：2、電力系統(tǒng)的頻率特性b）發(fā)電機組配置自動調速系統(tǒng)后，原動機將根據(jù)系統(tǒng)頻率的變化自動調整進氣量或進水量，以滿足負荷變動的需要，從而保證頻率偏差在允許的范圍內。PT1.01.0fb）發(fā)電機組配置自動調速系統(tǒng)后，原動機將根據(jù)系統(tǒng)頻率的變化自(2)電力系統(tǒng)負荷靜態(tài)頻率特性：考慮有功負荷隨頻率的變化特性。fPLPLNfNfPLPLNfN3、電力系統(tǒng)的頻率調整（1）頻率的一次調整

電力系統(tǒng)中所有并列運行的發(fā)電機組都裝有調速器，當系統(tǒng)負荷變化時，有可調容量的機組的調速器均將反應系統(tǒng)頻率的變化，按各自的靜態(tài)調節(jié)特性，及時調節(jié)各發(fā)電機的出力（通過調節(jié)原動機動力元素－蒸汽或水等的輸入量），改變機組出力，使有功功率重新達到平衡，以保持頻率的偏移在一定的范圍之內，這就是頻率的一次調整。M臺機組參與一次調頻時P0P’0PP’LDPLDff0f’0AOO’B⊿PLD0PG3、電力系統(tǒng)的頻率調整（1）頻率的一次調整M臺機組參與一次調（2）頻率的二次調整

頻率的二次調整是通過發(fā)電機組調速器的轉速整定元件來實現(xiàn)的。由人工手動操作同步器對頻率的二次調整叫手動調頻。而通過自動調頻裝置控制同步器對頻率的二次調整叫自動調頻。

頻率的二次調整只有部分發(fā)電廠（或機組，下同）承擔。從是否承擔頻率的二次調整任務出發(fā)，可將系統(tǒng)中所有發(fā)電廠分為調頻廠和非調頻廠兩類。調頻廠負責全系統(tǒng)的頻率調整任務，應具有足夠大的調頻容量和可調范圍，其允許的出力調整速度應滿足系統(tǒng)負荷變化速度的要求；非調頻廠在系統(tǒng)正常運行情況下只按調度中心預先安排的負荷曲線（日發(fā)電計劃）運行，而不參加頻率的二次調整。（2）頻率的二次調整第二節(jié)電力系統(tǒng)無功功率與電壓調整主要內容：無功功率負荷與電壓

電力系統(tǒng)中無功功率的平衡電力系統(tǒng)中的電壓管理電力系統(tǒng)的調壓措施第二節(jié)電力系統(tǒng)無功功率與電壓調整主要內容：一、無功功率負荷與電壓電壓是衡量電能質量的重要指標。用電負荷變化會引起電力網(wǎng)中各節(jié)點電壓的變化。并且無功功率負荷與電壓關系比有功功率負荷與電壓關系密切得多。一、無功功率負荷與電壓對于高壓網(wǎng)，r<<x,dUP<<dUQ,故電網(wǎng)結點電壓的變動主要由無功功率變動所引起。對于高壓網(wǎng)，r<<x,dUP<<dUQ,故電壓偏移的影響

當運行電壓偏離額定值較大時，技術經(jīng)濟指標就會惡化。

發(fā)電廠廠用電中由電動機驅動的輔機，其機械轉矩與轉速的高次方成正比，電壓降低滑差增大，轉速降低，輸出功率迅速減少，將影響汽輪、鍋爐的工作，嚴重情況下將造成安全問題。變壓器的運行電壓偏低，若負載功率不變，致使輸出電流增加，使繞組過熱。電壓偏高，勵磁電流增大，鐵芯損失增加，溫升增高，嚴重情況下引起高次諧波共振。

由于局部地區(qū)無功不足，運行電壓嚴重低下，一些變電所在負荷的微小擾動下會出現(xiàn)電壓大幅度下滑，以至失壓，即所謂電壓崩潰.電壓偏移的影響負荷分類及其對電壓影響的控制

電力系統(tǒng)中負荷的變動以及由此而引起的變電所母線的電壓變動可以分為兩類：

由生產、生活和氣象變化引起的負荷功率的變化。

電壓偏移

調節(jié)變壓器分接頭，投切電容器以及調節(jié)發(fā)電機母線電壓

負荷功率具有沖擊性或間歇性

電壓波動

安裝靜止無功補償器一類的動態(tài)補償器安裝串聯(lián)電容

后果改善后果改善負荷分類及其對電壓影響的控制由生產、生活和氣象變化引起的負二、電力系統(tǒng)無功功率平衡

電力系統(tǒng)中無功功率電源不足，系統(tǒng)結點電壓就要下降。電力系統(tǒng)必須具備足夠的無功電源才能維持所要求的電壓水平，以滿足系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的要求，以下對電力系統(tǒng)中的無功負荷構成、無功電源構成、電力系統(tǒng)無功功率平衡問題以及為改善系統(tǒng)無功功率不平衡而采取的補償措施等方面進行闡述。

二、電力系統(tǒng)無功功率平衡電力系統(tǒng)中無功功率電源不足，系統(tǒng)結無功功率的平衡與補償電力系統(tǒng)中的無功負荷與無功損耗

1、用戶與發(fā)電廠廠用電的無功負荷（主要是異步電動機）2、線路和變壓器的無功損耗

3、并聯(lián)電抗器的無功損耗

無功功率的平衡與補償電力系統(tǒng)中的無功負荷與無功損耗1、電力系統(tǒng)中的無功電源一是同步發(fā)電機以及過激運行的同步電動機；二是無功補償電源包括電容器、靜止無功補償器和同期調相機；三是110KV及以上電壓線路的充電功率。1、電力系統(tǒng)中的無功電源同步發(fā)電機

同步發(fā)電機

由可得又由

可得分析圖中由組成的發(fā)電機電動勢相量圖，可以得出發(fā)電機的無功輸出與電壓的關系。

當P為一定值時，得由上式可見，當電動勢E為一定值時，Q同U的關系，是一條向下開口的拋物線。分析圖中由組成的發(fā)電機電動勢相量圖，可以得出同步發(fā)電機

同步發(fā)電機同步調相機過激運行時向電網(wǎng)發(fā)出滯后的無功功率，欠激時從電網(wǎng)吸收滯后的無功功率，成為無功功率用戶，有正常激磁、過激與欠激三種不同運行狀態(tài)

同步調相機靜電電容器靜電電容器損耗小，投資省，運行靈活，適宜于分散使用。但具有負調節(jié)效應，此外需用真空開關成組投切，投切次數(shù)依賴于這種開關的性能。靜電電容器靜止無功補償器（StaticVarCompensation，SVC）屬于靈活交流輸電系統(tǒng)（FACTS）的家族，是一種動態(tài)無功補償裝置。晶閘管控制的電抗器固定電容型（TCR－FC）晶閘管開關電容器型（TSC）飽和電抗器（SR）型靜止無功補償器（StaticVarCompensatio1）TCR-FC型補償器

1）TCR-FC型補償器2）TSC型補償器是用可控硅投切的電容器組（ThyristorSwitchedCapacitor）。

2）TSC型補償器是用可控硅投切的電容器組（Thyristo3）SR型補償器是用直流電流控制的飽和電抗器（D.C.ControlSaturableReaction）與固定電容器的并聯(lián)組合。

3）SR型補償器是用直流電流控制的飽和電抗器（D.C.C高壓輸電線路的充電功率

高壓及超高壓線路是一種數(shù)量可觀的無功功率電源，其充電功率與線路電壓的平方成正比。

高壓輸電線路的充電功率2、無功負荷和無功損耗異步電動機

2、無功負荷和無功損耗異步電動機變壓器：勵磁損耗與繞組漏抗損耗，后者與受載大小有關。變壓器：勵磁損耗與繞組漏抗損耗，后者與受載大小有關。電力線路：串聯(lián)電抗中的無功功率損耗（感性）與并聯(lián)電納中的充電功率（容性）。線路無損

無功電源無功負荷

Q

電力線路：串聯(lián)電抗中的無功功率損耗（感性）與并聯(lián)電納中的充3、無功功率的平衡與補償無功功率管理的具體措施包括：

（1）電力用戶的功率因數(shù)達到0.95以上；（2）分散安裝電容器，就地供無功功率。（3）在一次及二次變電所的低壓母線上安裝電容器，樞紐變電安裝調相機。在有無功沖擊負荷的變電所以及超高壓送電線末端宜安裝靜止無功補償器；（4）對于水、火聯(lián)合電網(wǎng)，枯水期利用水電機組調相運行，豐水期利用火電機組調相運行，供出感性無功功率；（5）同步電動機過激運行，供出感性無功功率。3、無功功率的平衡與補償無功功率管理的具體措施包括：二、電壓管理分級管理。

發(fā)電廠和有調壓能力的變電所按調度所規(guī)定的電壓曲線調整無功功率和電壓。

地區(qū)調度所監(jiān)控地區(qū)網(wǎng)絡的電壓、用戶電壓及其功率因數(shù)。實現(xiàn)無功功率就地平衡。

中心調度所著重監(jiān)控主網(wǎng)的電壓水平。協(xié)調全網(wǎng)有廣泛影響的調壓措施，合理分配無功出力和調整無功潮流。

協(xié)調配合，統(tǒng)一調度與分散控制相結合

二、電壓管理分級管理。電壓控制的目的

（1）保持電網(wǎng)樞紐點電壓水平，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行；（2）保持供電電壓的正常范圍，保證用戶的供電質量；（3）減少網(wǎng)絡損耗；（4）在偶然事故下快速強行勵磁，防止電力系統(tǒng)瓦解

電壓控制的目的中樞點電壓管理

一般選擇下列母線為電壓中樞點：（1）區(qū)域性水、火電廠的高壓母線；（2）樞紐變電站二次母線；（3）有地方負荷的發(fā)電廠母線。

中樞點電壓管理假定有一簡單電力網(wǎng)如圖(a)所示，中樞點O向負荷點A和B供電，兩處的日負荷曲線如圖(b)所示。當線路參數(shù)一定時，線路上的電壓損耗和

的變化曲線如圖?所示?，F(xiàn)在來確定中樞點O的電壓允許變化范圍。假定有一簡單電力網(wǎng)如圖(a)所示，中樞點O向負荷點A如圖所示。圖中陰影部分表示可同時滿足A、B兩個負荷點電壓要求的O點電壓的變化范圍。為了確定中樞點電壓控制的范圍，有以下幾種中樞點電壓控制方式：（1）逆調壓。高峰負荷時供電線路上的電壓損耗大，將中樞點電壓適當升高，以抵償電壓損耗的增大；反之，則將中樞點電壓適當降低。（2）順調壓。即高峰負荷時允許中樞點電壓略低，低谷負荷時允許中樞點電壓略高。（3）常調壓。在任何負荷下都保持中樞點電壓為基本不變的數(shù)值。取1.02～1.05。如圖所示。圖中陰影部分表示可同時滿足A、B兩個三種電壓調節(jié)方式：

（1）逆調整——高峰負荷時升高中樞點母線電壓，低谷時降低中樞點母線電壓。適用于供電線路較長，負荷變動較大的中樞點；（2）順調整——高峰負荷時允許中樞點母線電壓略低，低谷時允許中樞點母線電壓略高。適用于供電線路不長，負荷變動不大的中樞點；（3）恒調整——中樞點母線電壓基本不變，適用于線路長度、負荷變動情況介于上述兩者之間的情況。

三種電壓調節(jié)方式：三、電力系統(tǒng)的調壓措施UGGK1:1K2:1P+jQR+jX1、發(fā)電機調壓2、改變變壓器變比調壓3、利用無功功率補償調壓4、改變輸電線路的參數(shù)調壓三、電力系統(tǒng)的調壓措施UGGK1:1K2:1P+jQR+jX1.改變變壓器變比調壓先決條件:電網(wǎng)的無功電源容量充裕

對負荷變化不大的變電所可適當選擇變壓器的分接頭進行電壓調整。對于負荷變化較大的一次及二次變電所采用負荷調整分接頭的變壓器，其切換裝置在不能適應頻繁操作要求時，應限制動作的次數(shù)。1.改變變壓器變比調壓降壓變壓器降壓變壓器電壓管理和調壓方法最大負荷及最小負荷情況下：在停電條件下

電壓管理和調壓方法最大負荷及最小負荷情況下：在停電條件下例9-1某降壓變電站有一臺變比KT＝(110+2×2.5％)kV／11kV的變壓器，歸算到高壓側的變壓器阻抗為ZT＝(2.44+j40)Ω，最大負荷時流入變壓器的功率為Smax=（28十j14)MV˙

A，最小負荷時為Smin=(10+j6)MV˙

A。最大負荷時，高壓側母線電壓為113kV。最小負荷時為115kV，低壓側母線電壓允許變化范圍為l0~11kv．試選擇變壓器分接頭。例9-1某降壓變電站有一臺變比KT＝(110+2×2.取平均值選擇最接近的分接頭電壓115.5kV，即110+5%的分接頭。按所選分接頭校驗低壓母線的實際電壓有上述電壓均未超出允許電壓范圍10~11kV，課件所選分接頭能滿足調壓要求。取平均值選擇最接近的分接頭電壓115.5kV，即110+5%電壓管理和調壓方法升壓變壓器電壓管理和調壓方法升壓變壓器電壓管理和調壓方法電壓管理和調壓方法電壓管理和調壓方法三繞組降壓變壓器

看成兩個雙繞組變壓器的并聯(lián)。在求得三繞組變壓器的功率分布以后，先從高壓繞組對低壓繞組入手，選擇高壓方抽頭以滿足低壓方電壓要求。然后固定高壓方抽頭，考慮高壓繞組對中壓繞組情況；選擇中壓方抽頭滿足中壓方的電壓要求。

電壓管理和調壓方法三繞組降壓變壓器電壓管理和調壓方法電壓管理和調壓方法電壓管理和調壓方法電壓管理和調壓方法電壓管理和調壓方法[例]變壓器抽頭為要求10KV、35KV母線逆調壓，即5％，0％。試選擇抽頭電壓管理和調壓方法[例]變壓器抽頭為要求10KV、35KV電壓管理和調壓方法在最大負荷情況下，各繞組電壓損耗計算如下：變壓器中點電壓

電壓管理和調壓方法在最大負荷情況下，各繞組電壓損耗計算如下：電壓管理和調壓方法中壓母線電壓

低壓母線電壓

電壓管理和調壓方法中壓母線電壓低壓母線電壓電壓管理和調壓方法在最小負荷情況下：

電壓管理和調壓方法在最小負荷情況下：電壓管理和調壓方法電壓管理和調壓方法電壓管理和調壓方法在最大、最小負荷下，根據(jù)低壓側逆調壓（5％，0％）的要求選擇高壓方的抽頭：

選標準抽頭110-2.5％，即為107.25KV選標準抽頭110+3*2.5％，即118.25KV電壓管理和調壓方法在最大、最小負荷下，根據(jù)低壓側逆調壓（5％電壓管理和調壓方法固定高壓方抽頭，按中壓方逆調壓要求，選擇中壓方抽頭：

選標準抽頭38.5-5％，即為36.57KV選標準抽頭38.5-5％，即為36.57KV還應根據(jù)標準抽頭，對中、低母線電壓進行校核。

電壓管理和調壓方法固定高壓方抽頭，按中壓方逆調壓要求，選擇中電壓管理和調壓方法改變發(fā)電機及調相機勵磁調壓改變發(fā)電機及調相機的勵磁電流，可以改變它們的內電勢，從而調整母線電壓。利用發(fā)電機調壓范圍為發(fā)電機額定電壓的5％。

調相機調壓屬于改變網(wǎng)絡無功功率分布進行調壓的方法。即利用調相機的容量就地補償負荷所需的無功功率，因而改變了線路輸送的無功功率。從而調節(jié)了樞紐站母線的電壓。

電壓管理和調壓方法改變發(fā)電機及調相機勵磁調壓電壓管理和調壓方法補償前補償后折合到高壓側的低壓方希望電壓，低壓方希望電壓Urc電壓管理和調壓方法補償前補償后折合到高壓側的低壓方希望電壓電壓管理和調壓方法現(xiàn)以下標M、m分別表示最大負荷及最小負荷情況，設調相機欠激容量為過激容量之半。

電壓管理和調壓方法現(xiàn)以下標M、m分別表示最大負荷及最小負荷情電壓管理和調壓方法由上式可以確定K值，由此確定高壓方抽頭，再確定調相機的容量

電壓管理和調壓方法由上式可以確定K值，由此確定高壓方抽頭，電壓管理和調壓方法投切電容器組調壓

在最小負荷時，切除全部電容器；而按最大負荷時的調壓要求確定電容器的容量。在最小負荷時選擇變壓器變比

電壓管理和調壓方法投切電容器組調壓電壓管理和調壓方法[例11-4]Us保持116KV，Urc維持10.5KV。試確定負荷端應裝無功補償設備容量（a)電容器（b）同步調相機

電壓管理和調壓方法[例11-4]Us保持116KV，Urc維電壓管理和調壓方法歸算到高壓側母線

電壓管理和調壓方法歸算到高壓側母線電壓管理和調壓方法（a）采用靜電電容器最小負荷時，選用額定抽頭110KV最大負荷時，電容器容量的決定與校驗