电力系统无功功率平衡和电压调整JXIE.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第五章,电力系统无功功率平衡和电压调整,无功功率平衡,调压原理,调压办法,第1页,电压偏移,过大对,电力系统本身,以及,用电设备,会带来不良影响。,（1）效率下降，经济性变差。,（2）电压过高，照明设备寿命下降，影响绝缘。,（3）电压过低，电机发烧。,（4）系统电压瓦解,可能使全部节点电压都保持为额定值？,（1）设备及线路压降,（2）负荷波动,（3）运行方式改变,（4）无功不足,电力系统普通要求一个电压偏移最大允许范围，比如:35kV及以上供电电压正负偏移绝对值之和不超出10%;10kV及以下在7%以内。,电压调整必要性,第2页,图 沿线路各点电压改变,第3页,第一节 电力系统无功功率平衡,电压是衡量,电能质量,主要指标。,电力系统,运行电压水平,取决于,无功功率平衡,。,系统中各种无功电源无功出力应能满足系统负荷和网络损耗,在额定电压下,对无功功率需求，不然电压就会偏离额定值。,第4页,1无功功率负荷,一、无功功率负荷和无功功率损耗,异步电动机,图12-1 异步电动机简化等值电路,jX,电压下降,转差增大,定子电流增大.,第5页,jX,图12-2 异步电动机无功功率与端电压关系,受载系数:实际负载和额定负载之比.,在额定电压附近，电动机无功功率随电压升降而增减,第6页,2变压器无功损耗,假定一台变压器空载电流,I,0,%=2.5，短路电压,V,S,%=10.5，在额定满载下运行时，无功功率消耗将达额定容量13%。假如从电源到用户需要经过好几级变压，则变压器中无功功率损耗数值是相当可观。,R,T,+jX,T,变压器,第7页,3输电线路无功损耗,图,12-3,输电线路型等值电路,第8页,线路无功总损耗为,普通情况下，35kV及以下系统消耗无功功率；110kV及以上系统，轻载或空载时，成为无功电源，传输功率较大时，消耗无功功率。,第9页,二、无功功率电源,电力系统无功功率电源有,发电机,、,同时调相机,、,静电电容器,及,静止赔偿器,，后三种装置又称为,无功赔偿装置,。,1.发电机,发电机在,额定状态下,运行时，可发出无功功率：,第10页,发电机在,非额定功率因数下,运行时可能发出无功功率。,图12-4 发电机P-Q极限,第11页,（1）,当发电机低于额定功率因数运行时,，能增加输出无功功率，但发电机视在功率因取决于励磁电流不超出额定值条件，将低于其额定值。,（2）,当发电机高于额定功率因数运行时,，励磁电流不再是限制条件，原动机机械功率又成了限制条件。,（3）发电机只有在额定电压、额定电流和额定功率因数（即运行点,C,）下运行时视在功率才能到达额定值，使其容量得到最充分利用。,第12页,2.,同时调相机,同时调相机,相当于空载运行同时电动机,。,在,过励磁,运行时，它向系统供给感性无功功率而起无功电源作用，能提升系统电压；,在,欠励磁,运行时（欠励磁最大容量只有过励磁容量（50%,65%）)，它从系统吸收感性无功功率而起无功负荷作用，可降低系统电压。,它能依据装设地点电压数值平滑改变输出（或吸收）无功功率，进行电压调整。因而,调整性能很好,。,第13页,缺点：,同时调相机是旋转机械，运行维护比较复杂；,有功功率损耗,较大，在满负荷时约为额定容量(1.5,5)%，容量越小，百分值越大；,小容量调相机每kVA容量,投资费用,也较大。故同时调相机宜大容量集中使用，容量小于5MVA普通不装设。,同时调相机常安装在枢纽变电所。,第14页,静电电容器可按,三角形,和,星形接法,连接在变电所母线上。它供给无功功率,Q,C,值与所在节点电压平方成正比，即,缺点：,电容器无功功率调整性能比较差。,优点：,静电电容器装设容量可大可小，既可集中使用，又能够分散安装。且电容器每单位容量投资费用较小，运行时功率损耗亦较小，维护也较方便。,Q,C,=,V,2,/,X,C,3.静电电容器,第15页,静止赔偿器由,静电电容器,与,电抗器,并联组成,电容器,可发出无功功率，,电抗器,可吸收无功功率，二者结合起来，再配以适当,调整装置,，就能够平滑地改变输出（或吸收）无功功率。,4.静止赔偿器,第16页,图,5-6,静止无功赔偿器原理图,(a)可控饱和电抗器型；(b)自饱和电抗器型；,(c)可控硅控制电抗器型；,(d)可控硅控制电抗器和可控硅投切电容器组合型,第17页,第18页,三、无功功率平衡,电力系统无功功率平衡基本要求,：系统中无功电源能够发出无功功率应该大于或最少等于负荷所需无功功率和网络中无功损耗。,Q,res,0,表示系统中无功功率能够平衡且有适量备用；,Q,res,0.95),或导线截面小线路，因为,PR/V,分量比重大，串联赔偿调压效果就很小。,第64页,赔偿所需容抗值,X,C,和被赔偿线路原来感抗值,X,L,之比,k,c,=,X,C,/,X,L,称为,赔偿度,。在配电网络中以调压为目标串联电容赔偿，其赔偿度常靠近于1或大于1。,第65页,电力线路采取串联电容赔偿，也带来一些特殊问题，所以作为改进电压质量办法，串联电容器只用于110kV以下电压等级、长度尤其大或有冲击负荷架空分支线路上。10kV及以下电压架空线路，因为,R,L,/,X,L,很大，所以使用串联电容赔偿是不经济和不合理。,220kV以上电压等级远距离输电线路中采取串联电容赔偿，其作用在于提升运行稳定性和输电能力。,第66页,发电机调压,大中型同时发电机都装有自动励磁调整装置（AVR），依据运行情况调整发电机励磁电流以改变发电机机端电压（普通有5%调整范围）以到达调压目标。,但在这一些情况下，改变发电机机端电压调压只能作为一个辅助性调压办法。,第67页,第68页,电网被划分为彼此解耦区域，各区域选择1个或多个中枢母线和多台控制发电机，整个控制系统由一级电压控制、二级电压控制、三级电压控制组成,第69页,第70页,第71页,电压调整总结,发电机调压主要适合用于地方性供电网，对于区域性电力网仅作为辅助调压办法。,在系统,无功功率充裕时,，首先应考虑采取改变变压器变比调压。对于无载调压变压器，普通只适合用于季节性负荷改变情况。,当系统,无功电源不足时,，必须增设无功赔偿容量。无功功率就地赔偿虽需增加投资，但这么不但能提升运行电压水平，还能经过降低无功功率在网络中传输而降低网络有功功率损耗。,串联电容赔偿可用于配电网调压，同时，串联电容赔偿用于超高压输电线可带来对时尚控制、系统稳定性提升等方面综合效益。,第72页,第六节 电力系统无功功率最优分配,一、无功负荷最优分配,1、等网损微增率准则,无功经济分布,目标,：在有功负荷分布已确定前提下，调整无功电源之间负荷分布，使有功网损到达最小。,网络有功网损可表示为节点注入功率函数,第73页,无功负荷经济分配数学表示,约束条件：,目标函数P,L,最小：,第74页,用拉格朗日乘数法求解,结构拉格朗日函数,分别对Q,Gi,和,求导并令其等于0,第75页,由上式可得无功功率经济分配条件,有功网损对无功电源微增率,无功网损对无功电源微增率,无功网损修正系数,例58,第76页,