電力系統(tǒng)分析第五章無功平衡和調(diào)壓

第5章

電力系統(tǒng)的無功功率平衡

與電壓調(diào)整§5-1調(diào)壓的必要性討論如何保護(hù)用戶電壓質(zhì)量的問題：預(yù)使電力系統(tǒng)有良好的電壓質(zhì)量，首先系統(tǒng)的無功電源需充足，保持無功平衡；

其次，無功電源的配置要合理；

最后，要選擇合理的調(diào)壓手段。有功功率--頻率無功功率--電壓電源只有發(fā)電機(jī)多種無功電源特點(diǎn)同網(wǎng)同頻各節(jié)點(diǎn)電壓不一定相同能源消耗大量一次能源消耗一次能源量較少調(diào)控手段集中在發(fā)電廠分布在系統(tǒng)各處一.電壓偏移對(duì)用電設(shè)備的影響1.照明2.異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的設(shè)備正常情況下3.電子設(shè)備（一般：）二.允許電壓偏移量“電壓崩潰”現(xiàn)象

第5章

電力系統(tǒng)的無功功率平衡

與電壓調(diào)整§5-2電力系統(tǒng)的無功電源和無功平衡一.無功功率電源無功電源：同步發(fā)電機(jī)、無功補(bǔ)償裝置：同步調(diào)相機(jī)、靜電（并聯(lián)）電容器、靜止補(bǔ)償器1.同步發(fā)電機(jī)唯一的有功電源，主要的無功電源。某些情況的輸電線路110kV及以上線路在空載或輕載狀況下發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行狀態(tài)下發(fā)出無功：發(fā)電機(jī)的額定無功出力發(fā)電機(jī)的額定視在功率發(fā)電機(jī)的額定有功出力發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)角確定發(fā)電機(jī)的運(yùn)行極限圖：定子繞組溫升約束：取決于定子電流，既取決于發(fā)電機(jī)的視在功率---弧BE轉(zhuǎn)子繞組溫升約束：取決于發(fā)電機(jī)的空載電勢---弧BF原動(dòng)機(jī)功率約束：取決于它所配套的發(fā)電機(jī)的額定有功---直線BC遲相運(yùn)行區(qū)進(jìn)相運(yùn)行區(qū)遲相運(yùn)行區(qū)進(jìn)相運(yùn)行區(qū)（1）當(dāng)發(fā)電機(jī)低于額定功率因數(shù)運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)的視在功率因取決于勵(lì)磁電流不超過額定值的條件，將低于其額定值。（2）當(dāng)發(fā)電機(jī)高于額定功率因數(shù)運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁電流不再是限制條件，原動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率又成了限制條件。（3）發(fā)電機(jī)只有在額定電壓、額定電流和額定功率因數(shù)（即運(yùn)行點(diǎn)B）下運(yùn)行時(shí)視在功率才能達(dá)到額定值，使其容量得到最充分的利用。當(dāng)系統(tǒng)無功不足時(shí)，可讓發(fā)電機(jī)低于額定功率因數(shù)運(yùn)行，犧牲少量有功多發(fā)無功功率以滿足系統(tǒng)要求。2.同步調(diào)相機(jī)---空載的同步電動(dòng)機(jī)可直接裝設(shè)在用戶附近，減少輸送過程中的損耗；改變其勵(lì)磁，可以平滑地調(diào)節(jié)無功功率輸出；是旋轉(zhuǎn)電機(jī)，有功損耗大。過激運(yùn)行，發(fā)出無功；欠激運(yùn)行，消耗無功。20世紀(jì)70年代以來已逐步被靜止補(bǔ)償器取代。3.并聯(lián)電容器可按三角形和星形接法連接在變電所母線上；它供給的無功功率與所在節(jié)點(diǎn)電壓的平方成正比：不能平緩調(diào)壓，只能成組投切；當(dāng)節(jié)點(diǎn)電壓下降時(shí)，它向系統(tǒng)供給的無功功率也將下降。---具有負(fù)的電壓調(diào)節(jié)效應(yīng)4.靜止補(bǔ)償器由電容器組與可調(diào)電抗器組成，既可向系統(tǒng)供給無功功率，也可以從系統(tǒng)吸取無功功率。能快速地、平滑地調(diào)節(jié)無功功率。二.電力系統(tǒng)的無功負(fù)荷和無功損耗2.無功損耗輸電線路的無功損耗變壓器的無功損耗各種用電設(shè)備中，除相對(duì)很小的白熾燈照明負(fù)荷只消耗有功功率，少數(shù)的同步電動(dòng)機(jī)可發(fā)出一部分無功功率外，大多數(shù)都要消耗無功功率。

異步電動(dòng)機(jī)在電力系統(tǒng)無功負(fù)荷中占的比重很大，因此，電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷的無功電壓靜態(tài)特性主要取決于異步電動(dòng)機(jī)的特性。

1.無功負(fù)荷三.電力系統(tǒng)的無功平衡基本要求：系統(tǒng)中的無功電源可以發(fā)出的無功功率應(yīng)該大于或至少等于負(fù)荷所需的無功功率和網(wǎng)絡(luò)中的無功損耗。其中，所有發(fā)電機(jī)發(fā)出的無功功率所有無功補(bǔ)償裝置發(fā)出的無功功率第5章

電力系統(tǒng)的無功功率平衡

與電壓調(diào)整§5-3電力系統(tǒng)的電壓管理（以點(diǎn)帶面）二.中樞點(diǎn)電壓范圍的確定能反映電力系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠和變電站母線。定義：以點(diǎn)帶面：系統(tǒng)通過調(diào)控中樞點(diǎn)電壓來調(diào)控整個(gè)系統(tǒng)用戶電壓。一.電壓中樞點(diǎn)---根據(jù)中樞點(diǎn)電壓控制曲線確定

中樞點(diǎn)至各負(fù)荷點(diǎn)在最大最小負(fù)荷時(shí)電壓損耗之差不能大于負(fù)荷點(diǎn)允許上下限電壓之差，所以如能控制住這些點(diǎn)的電壓偏移就能控制系統(tǒng)中大部分負(fù)荷的電壓偏移。三.中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式1.逆調(diào)壓2.順調(diào)壓3.恒（常）調(diào)壓---線路長、負(fù)荷變動(dòng)大---線路短、負(fù)荷變動(dòng)小至1.05ULN至ULN至不小于1.025ULN至不大于1.075ULN通常取1.025ULN四.電壓調(diào)整的基本原理（歸算至高壓側(cè)）（用戶側(cè)要求電壓）（用戶側(cè)取用功率）有：則調(diào)整用戶電壓的措施包括：調(diào)整發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流---調(diào)機(jī)端電壓；改變變壓器的變比---選分接頭；改變系統(tǒng)無功分布---借助無功補(bǔ)償裝置；改變系統(tǒng)參數(shù)。第5章

電力系統(tǒng)的無功功率平衡

與電壓調(diào)整§5-4電力系統(tǒng)的主要調(diào)壓措施利用發(fā)電機(jī)的自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，改變發(fā)電機(jī)電勢或端電壓；一.發(fā)電機(jī)調(diào)壓主要適用于孤立運(yùn)行的發(fā)電廠不經(jīng)升壓直接供電的小型系統(tǒng)；簡單、經(jīng)濟(jì)，且不需增加額外設(shè)備；易于實(shí)現(xiàn)逆調(diào)壓。二.改變變壓器變比變壓器分類：普通變（無載調(diào)壓變）、有載變要求:根據(jù)低壓側(cè)調(diào)壓要求，選擇高壓側(cè)分接頭。注意：只有當(dāng)系統(tǒng)無功功率電源容量充足時(shí)，用改變變壓器變比調(diào)壓才能奏效。本節(jié)約定:歸算至高壓側(cè)的電壓用大寫U表示，歸算至低壓側(cè)的電壓用小寫u表示；高壓側(cè)用下標(biāo)1表示，低壓側(cè)用下標(biāo)2表示。1.降壓變設(shè)變壓器高壓側(cè)實(shí)際分接頭電壓，則有要求:根據(jù)低壓側(cè)調(diào)壓要求，選擇高壓側(cè)分接頭。---實(shí)際變比則系統(tǒng)在不同運(yùn)行方式下：討論不同類型的變壓器：有載調(diào)壓變：時(shí)，將分接頭打在與最接近的位置；時(shí)，將分接頭打在與最接近的位置；無載調(diào)壓變（普通變）：計(jì)算，選擇與最接近的分接頭，則實(shí)際變比為：注意：一定要檢驗(yàn)所選分接頭在兩種運(yùn)行狀態(tài)下是否能使變壓器低壓側(cè)滿足電壓要求。是否滿足要求；是否滿足要求。若不滿足，考慮改為有載變或增加其他無功補(bǔ)償方式。例題:選擇升壓變壓器分接頭的方法與選擇降壓變壓器的基本相同2.升壓變后面同降壓式，對(duì)普通變要記得校驗(yàn)。要求:按照用戶側(cè)調(diào)壓要求，選擇無功補(bǔ)償裝置的容量Qb（及變壓器變比）。三.改變無功功率分布調(diào)壓使用前提：（超）高壓網(wǎng)絡(luò)，效果顯著（歸算至高壓側(cè)）（用戶所需功率）（無功補(bǔ)償容量）電源電壓（恒定）其中，實(shí)際變比約定：下標(biāo)帶c的是無功補(bǔ)償過后的參量。問題：將用戶側(cè)電壓由后，所需無功補(bǔ)償裝置容量補(bǔ)償前：補(bǔ)償后：（歸算至高壓側(cè)）電源電壓（恒定）=計(jì)及得分析：補(bǔ)償容量取決于①用戶側(cè)的調(diào)壓要求②變壓器的變比變比k的選取原則：滿足用戶調(diào)壓要求的同時(shí)，使Qb盡可能的小（與無功補(bǔ)償裝置類型有關(guān)）。靜電電容器（并補(bǔ)）運(yùn)行特點(diǎn)：時(shí)，全投；時(shí)，全切。時(shí)，根據(jù)變壓器低壓側(cè)調(diào)壓要求選擇k已知：為時(shí)用戶側(cè)電壓；為其歸算至高壓側(cè)的值。選擇與最接近的分接頭電壓，并確定變比時(shí)，按照調(diào)壓要求確定Qb：查產(chǎn)品目錄，選大于Qb且與其最接近電容器。根據(jù)所選、校驗(yàn)和時(shí)低壓側(cè)電壓是否滿足要求。同步調(diào)相機(jī)運(yùn)行特點(diǎn)：時(shí)，以額定容量過激運(yùn)行發(fā)出無功；時(shí)，以（0.5-0.65)倍額定容量欠激運(yùn)行吸收無功。選與最接近的分接頭電壓并確定，代入（*）式求得，最后做校驗(yàn)。令其等于（*）串聯(lián)電容器調(diào)壓（串補(bǔ)）---改變系統(tǒng)參數(shù)串補(bǔ)前：串補(bǔ)后：

用戶電壓升高

（容抗）

電容器容量：