第6章 电力系统无功功率的平衡和电压调整.pdf

第6章电力系统无功功率的平衡 和电压调整第六章 电力系统无功功率的平衡和电压调整第一节电力系统中无功功率平衡与电压的关系第二节电力系统中无功功率的平衡第三节电力系统的电压管理第四节电力系统的几种调压措施第五节电力线路导线截面的选择教学要求1.理解无功功率平衡与电压的关系；2.熟悉电力系统中枢点的电压调节方式彳3.熟悉电力系统电压调整的原理和措施;4.熟悉电力线路导线截面的选择方法。第一节 电力系统中无功功率平衡与电压的关系一、电压偏移允许范围35kV及以上电压供电的负荷 10kV及以下电压供电的负荷 低压照明负荷农村电网 正常运行情况事故运行情况5%7%+5%70%+7.5%40%+10%45%第一节 电力系统中无功功率平衡与电压的关系二、容性无功与感性无功（P 0感性）（a）（0v0容性）(a):Q=t/Zsin。0,感性无功(b):Q=CTsin夕V 0容性无功注意：消耗容性无功相当于提供感性无功。第一节电力系统中无功功率平衡与电压的关系 三、电力网中功率的流动方向。产4+P2RQ2X+jP2X-Q2R=+叫+网2高压电力网当XR时Pi+jQi R+jx Pi+jQi1 A I 1A 2+筌+若UiU2第一节 电力系统中无功功率平衡与电压的关系U=U/B=U cosb+jUlsmd=U2+/空。2 U?P2=U：2 3 2=(qcosb UzMX当超前于时,sinQO,尸20。电力网中的有功功率总是从电压超前的一端向电压滞后的 一端流动Q第一节 电力系统中无功功率平衡与电压的关系Q1=（。1 COSb。2）026角一般很小，故cos於1七）。2XX若以时,鲂%时，20。电力网中的感性无功功率总是从电压高的一端流向电压 低的一端，而容性无功功率则总是从电压低的一端流向电压 高的一端。注意；上述关于电力网中功率的流动方向的结论只适用于高压电网T注意使用条件！.第一节 电力系统中无功功率平衡与电压的关系四、无功功率与电压的关系(1)节点电压有效值的大小对无功功率分布起决定作用P甜Q1型四 鸟也21-a I 1-二2.一*/，“U1 U2电力网中的感性无功功率总是从电压高的一端流向电压 低的一端,，而容性无功功率则总是从电压低的一端流向电压 高的一端.X第一节 电力系统中无功功率平衡与电压的关系(2)无功功率对节点电压有效值起决定性影响I高压线路各种用电设备吸收的无功功率与所加电压有关第一节 电力系统中无功功率平衡与电压的关系五、无功功率平衡与电压的关系(1)电力系统综合负荷的无功-电压静态特性电力系统综合负荷中包括了各种不同的用电设备，如 电热器、白炽灯、异步电动机等。所谓电力系统综合负荷 的电压静态特性，是指各种用电设备所消耗的有功功率和 无功功率随电压的变化的关系，简称负荷的电压特性。由 于异步电动机在电力系统负荷中占的比重很大，异步电动 机消耗的有功功率几乎与电压无关，而消耗的无功功率对 电压却十分敏感。因此，通常所说的综合负荷的电压特性 主要是指综合负荷无功功率的电压特性。第一节 电力系统中无功功率平衡与电压的关系异步电动机的无功一电压静态特性变化的曲线稍高于二次曲线。TT2Ou=00=+3/%Un异步电动机0。静特性由于饱和的影响，X.下降，2n随U/：漏抗x。的无功损耗，若负载功率不变，当电压降低时，转差增 大，I功增大，a也增大。第一节 电力系统中无功功率平衡与电压的关系异步电动机的无功一电压静态特性第一节 电力系统中无功功率平衡与电压的关系(2)发电机的无功一电压静态特性(a)系统图；(b)等值电路；(c相量图所谓发电机的无功一电压静态 特性，是指发电机向系统输送的无 功功率与电压的变化关系曲线。G T-l T-2P+jQ(a)i u o_jX P+jQ QEr.I(c)简单系统从图(c)中可推导出：Q二小旦尸2n X J X(磁电流变化z 时,曲线移)bUs(时工作发电机电压静态特性、在ab段 J第一节 电力系统中无功功率平衡与电压的关系（2）发电机的无功一电压静态特性所谓发电机的无功一电压静态 特性，是指发电机向系统输送的无 功功率与电压的变化关系曲线。G T=1 T=2P+jQi u o_旗 校a QE Qld+系统电压升高Z&cYZGd+AQz-A系统电压降低第一节 电力系统中无功功率平衡与电压的关系无功备用第一节 电力系统中无功功率平衡与电压的关系系统无功功率平衡与电压水平应该力求实现在额定电压下的系统无功功率平衡。有储统溃 具功系崩 须无则压 必的否电统够,现 系足备出第二节 电力系统 中 无功功率的平衡一、无功功率负荷和无功功率损耗L无功功率负荷无功功率负荷是以滞后功率因数运行的用电设备(主 要是异步电动机)所吸收的无功功率。一般综合负荷的功 率因数为0.64L9.2.电力系统的无功损耗(1)变压器的无功损耗NQTy=U2BT=U2x 0%77V】o%S市100(M var)绕组漏抗中无功损耗:2AQtz 3 q(a)(b)(c)2 一 U_y X2(文本、pLhJL ZL .(d)L=*铁磁材料中磁通与励磁电流(a)用直流电调节铁心饱和程 度，从而调节电感值L及Ql.&=与=与L第四节 电力系统的几种调压方式(a)(b)2 一 a_ X2(文本:pLh JL X .铁磁材料中磁通与励磁电流(c)(d)铁心线圈：。比4.44加会(b)若电压升高，电抗器自饱和,电感值L减少，Q升高。感性无功 增加，电压U降低.0 _L第四节电力系统的几种调压方式(C)控制可控硅的导通角，调节电抗器上通过的电流。Ql=I；Xl=LI；(d)在图(c)的基础上，还可直接控制电容器的投切。第四节 电力系统的几种调压方式静止无功补偿器属于动态无功补偿器.第四节电力系统的几种调压方式四、改变电力线路参数一串联电容器调压R+jXP+jQFV0未加串联电容前有：w=PR+QxU2串联容抗*C后为：AU，尸R+Q(X-Xc)-u7.AU AU=-)X u2U 2c第四节电力系统的几种调压方式1%因此，根据线路末端电压需要提高的数值(NUNU),就 可求得需要补偿的电容器的容抗值线。第四节 电力系统的几种调压方式I t II串联电容器组需要补偿的电容器串数所为:miNC-Cmax通过电容器蛆的总的最 大负荷电流每台电容器 的额定电流第四节电力系统的几种调压方式广台电容1串联电容器组 则每串电容器的台数为之，CmaxXc三相电容器的总容量在为WQc=3mnc=以叫 nc第四节电力系统的几种调压方式串联补偿调压一般用于35kV或10kV电压等级，且导线截面O大而负荷功率因数又很低的网络啊 作为一种辅助调压手段。第四节 电力系统的几种调压方式串联电容器组装设地点的选择当负荷集中在电力线路末端时，串联电容器组应装设在 末端。第四节 电力系统的几种调压方式Q）沿电力线路有若干负荷时，可将串联电容器组装设在串联 电容器组前其电压损耗为线路总电压损耗的一半处.第四节 电力系统的几种调压方式无功功率的经济分配。结论:等网损微增率准则。第五节 电力线路导线截面的选择电力线路导线的投资在电力线路总投资中所占的比重较 大，在一般35110kV架空电力线路中，导线投资约占30%左 右。正确地选择电力线路的导线截面，对电网的经济运行，提高电能的质量至关重要。第五节 电力线路导线截面的选择一、按经济电流密度选择导线截面根据经济条件选择导线截面，要考虑两方面问题；从降 低功率损耗及电能损耗的条件出发，则导线截面越大越有利;从减少投资和节约有色金属出发，则导线截面越小越好。而 电力线路投资和电能损耗都影响年运行费。综合考虑了各方 面的因素，定出符合总的经济利益的导线截面称为经济截面,对应于经济截面的电流称为经济电源密度。第五节 电力线路导线截面的选择1.电力网的年运行费电力网的年运行费包括如下几部分:设备的折旧费：电力网中各种设备在运行期间将逐渐陈 旧、老化，更新设备所需的费用叫做折旧费。(2)设备的小修费和维护管理费：为保证电力网中设备的技 术质量，设备必须进行经常性的小修和运行中的维护和管理,这方面所需要的费用称为小修费和维护管理费。电能损耗费：电力网的电能损耗费是以电力网一年的网 损电能乘以计算电价而决定的。第五节 电力线路导线截面的选择2.经济电流密度经济电流密度对应于不同的7mx而有不同的值。3.按经济电流密度选择导线截面首先必须确定电力线路输送的最大负荷。然后根据负荷的性质，得知最大负荷利用小时数7,由表可查出所用导 max线材料的经济电流密度（。最后计算导线截面为s=媪二 月皿-1mm2）Jj N3U/j.COS（p第五节 电力线路导线截面的选择 逡：2逐2二、按机械强度的要求选择导线最小容许截面为了保证电力线路在运行中安全，导线必须有必要的机 械强度，这就要求导线截面不能太小。所以在规程中对各种 不同电压等级的电力线路和不同的导线材料，按机械强度的 要求规定了导线最小容许截面。三、按导线的长期发热条件选择导线截面导线长期发热问题是牵涉到电力网安全运行的问题，所 以不管在哪一种电力网中，其导线中实际通过的电流都不应 超过持续容许电流表所规定的数值第五节 电力线路导线截面的选择四、按电晕临界电压选择导线截面电力线路的运行电压超过导线的电晕临界电压时，电力 线路会出现电晕。这样，一方面会产生电晕损耗，使网损 增大，运行经济性变差；另一方面电晕放电对无线电有干 扰作用。因此，应按晴天导线不出现电晕这一条件选择导 线最小容许截面或最小容许直径第五节 电力线路导线截面的选择五、按容许电压损耗选择导线截面在地方电力网中，电力线路导线截面一般是按容许电压损 耗来选择的。这是因为，一方面在地方电力网中一般没有特殊 的调压设备，只有依靠适当地选择导线截面来保证电力线路的 电压损耗不超过容许值，从而保证各用户的电压偏移在容许范 围内；另一方面地方电网导线的电阻较大，也有可能通过选择 适当的导线截面降低电压损耗。第五节 电力线路导线截面的选择当有n个负荷时AU 二n riV（匕凡+Qmm）%PJm+%o 2 QJm m=_-AUUn Ylm=l_ r m=l_。丁n nX2七 Z。，m=_ v-X0Hm=l m=教材的本节等式中 有很多错误！yUNUr第五节 电力线路导线截面的选择六、选择导线截面基本方法的应用工厂电力网 持续容许电流或经济电流密度 中、低压配电力网（长线路）容许电压损耗（短线路）容许电流损耗农村电力网容许电压损耗区域电力网一经济电流密度第6章电力系统无功功率的 平衡和电压调整谢谢