1、電力系統(tǒng)自動(dòng)化電力系統(tǒng)自動(dòng)化電力系統(tǒng)電壓調(diào)整和無功功率控制技術(shù)電力系統(tǒng)電壓調(diào)整和無功功率控制技術(shù)頻率調(diào)整 1全系統(tǒng)頻率相同2調(diào)發(fā)電機(jī) 3消耗能源 4集中控制 5調(diào)進(jìn)汽量第四章 電力系統(tǒng)電壓調(diào)整和無功功率控制技術(shù)電壓調(diào)整1電壓水平各點(diǎn)不同 2調(diào)發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、電容器和靜止補(bǔ)償器等 3不消耗能源 ，但無功功率消耗量遠(yuǎn)大于有功功率4電壓控制分散進(jìn)行 5調(diào)節(jié)手段多種多樣電壓和頻率一樣，都是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。電壓降低的不良影響：1.減少發(fā)電機(jī)所發(fā)有功功率。第一節(jié)第一節(jié) 電力系統(tǒng)電壓控制的意義電力系統(tǒng)電壓控制的意義=sin=-qeqE UPxUEjIx電壓降低時(shí)，輸出電磁功率就會(huì)減?。晦D(zhuǎn)子加速，功角增大

2、；電壓降低，空載電動(dòng)勢不變，電流增大。2.異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率將增大，電流也將增大，溫升將增加；某些電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速高次方成正比，所以當(dāng)轉(zhuǎn)差增大、轉(zhuǎn)速下降時(shí)，其輸出功率將迅速減少。3.電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過程將大為增加，啟動(dòng)過程溫度過高。4.電壓偏高，將加速電氣設(shè)備的絕緣老化，影響電動(dòng)機(jī)的使用壽命。5.電爐等電熱設(shè)備電熱設(shè)備的發(fā)熱量與電壓平方成正比。6.對電力系統(tǒng)本身也有影響：損耗增加；危及電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性；絕緣損壞；增加電暈損耗。第二節(jié)第二節(jié) 電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系系第二節(jié)第二節(jié) 電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓

3、的關(guān)系系負(fù)荷所消耗的無功功率負(fù)荷所消耗的無功功率QD按負(fù)荷的功率因數(shù)計(jì)算按負(fù)荷的功率因數(shù)計(jì)算第二節(jié)第二節(jié) 電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系系改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流取決于網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和無功功率第二節(jié)第二節(jié) 電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系系A(chǔ)1221UACUQoAUUA圖4-2 電力系統(tǒng)和無功功率電壓的靜態(tài)特性UXI jqEI圖4-3 電力系統(tǒng)向量圖第二節(jié)第二節(jié) 電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系系第二節(jié)第二節(jié) 電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系系電力系統(tǒng)的無功功率電源有

4、：（1）同步發(fā)電機(jī) 同步發(fā)電機(jī)目前是電力系統(tǒng)中惟一的有功功率電源，它又是基本的無功功率電源。第二節(jié)第二節(jié) 電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系系第二節(jié)第二節(jié) 電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系系第二節(jié)第二節(jié) 電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系系超前功率因數(shù)運(yùn)行時(shí)，定子電流和勵(lì)磁電流大小都不再是限制條件第二節(jié)第二節(jié) 電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系系SN)(MWP)(MVarQPNQN8040408.05.04.0圖4-4 同步發(fā)電機(jī)的曲線85.0cos電力系統(tǒng)的無功功

5、率電源有：（2）同步調(diào)相機(jī)及同步電動(dòng)機(jī)1.同步調(diào)相機(jī)是特殊運(yùn)行狀態(tài)下的同步電動(dòng)機(jī)，可視為不帶有功負(fù)荷的同步發(fā)電機(jī)或是不帶機(jī)械負(fù)荷的同步電動(dòng)機(jī)。2.過激運(yùn)行，提供感性無功；欠激運(yùn)行，吸收感性無功，輸出功率為過激運(yùn)行時(shí)輸出功率的5060%3.改變同步調(diào)相機(jī)的勵(lì)磁，可以平滑地改變它的無功功率的大小和方向，平滑調(diào)節(jié)電壓。4.電壓調(diào)節(jié)效應(yīng)一般為正值。5.用戶擁有的同步電動(dòng)機(jī)過激運(yùn)行，提高系統(tǒng)電壓水平。6. 產(chǎn)生有功損耗：滿負(fù)荷時(shí)1.55%；容量越小，比重越大；輕負(fù)荷時(shí)，損耗也要增大。第二節(jié)第二節(jié) 電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系系第二節(jié)第二節(jié) 電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電

6、壓的關(guān)電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系系（3）并聯(lián)電容器根據(jù)需要有許多電容器連接組成。 容量可大可小，可集中、可分散； 可分相補(bǔ)償； 隨時(shí)投入切除部分或全部電容器組，運(yùn)行靈活。 有功損耗小，占額定容量的0.30.5%。 投資節(jié)省 斷續(xù)調(diào)節(jié) 但具有負(fù)的電壓調(diào)節(jié)效應(yīng)。第二節(jié)第二節(jié) 電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系系QiUIQDQCLQLC( )a 系統(tǒng)原理圖ICILUUN容性感性o12( )-b 合成前的電壓電流特性圖UI容性感性oLCI( )-c 合成后的電壓電流特性圖圖4-5 靜止無功功率補(bǔ)償器工作原理UN工作段I第二節(jié)第二節(jié) 電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的

7、關(guān)電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系系（4）靜止無功功率補(bǔ)償器（Static VAR Compensator，簡稱SVC）KUKUUGB21KUKUUGB21CUXUQCC22=+=+iDLCiDLCQQQQQQQQ=+= 0iDLCQQQQ 快速、平滑地調(diào)節(jié)無功功率的大小和方向，尤其對沖擊性負(fù)荷適應(yīng)性好； 與同步調(diào)相機(jī)比較，運(yùn)行維護(hù)簡單，損耗小，能夠分相補(bǔ)償適應(yīng)不平衡負(fù)荷的變化； 最大無功補(bǔ)償量正比于端電壓的平方。第二節(jié)第二節(jié) 電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系系第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電壓控制的措施電力系統(tǒng)電壓控制的措施第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電壓控制的措施電力

8、系統(tǒng)電壓控制的措施第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電壓控制的措施電力系統(tǒng)電壓控制的措施1211122=+TTTTTtNUP RQ XUUUUKUUUUU 1m ax1m in1+2ttta vUUUKV113110MVA5 .31KV3 . 6/%5 . 22110MVAjSMVAjS6101428minmax)(4044. 2歸算到高壓側(cè)jXjRTT圖4-8 降壓變壓器及其等值電路 第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電壓控制的措施電力系統(tǒng)電壓控制的措施第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電壓控制的措施電力系統(tǒng)電壓控制的措施第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電壓控制的措施電力系統(tǒng)電壓控制的措施第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電壓控制的措施電力系統(tǒng)電壓

9、控制的措施三繞組變壓器三繞組變壓器分接抽頭分接抽頭的選擇可以按如下方法來考慮：三繞組變壓器一般在高壓、中壓繞組有分接抽頭可供選擇，而低壓側(cè)是沒有分接抽頭的。一般可先按高壓、低壓側(cè)的電壓要求來確定高壓側(cè)的分接抽頭；再由所選定的高壓側(cè)分接抽頭，來考慮中壓側(cè)的電壓要求，最后選擇中壓側(cè)的分接抽頭。第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電壓控制的措施電力系統(tǒng)電壓控制的措施三、三、 利用無功功率補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓利用無功功率補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓122+=+P RQ XUUU當(dāng)變電所低壓側(cè)沒有設(shè)置無功功率補(bǔ)償設(shè)備時(shí)：122+=+CCCP RQQXUUU當(dāng)變電所低壓側(cè)設(shè)置無功功率補(bǔ)償設(shè)備時(shí)：2222+=+CCCP RQQXP RQ XUU

10、UU補(bǔ)償后發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓不變：22222+=-+-CCCCQXP RQ XP RQ XUUUUU所需要的無功補(bǔ)償容量為：22222+=-+-CCCCUP RQ XP RQ XQUUXUU2222222=-=-CCCCCUUUQUUUKXXK略去第二部分：第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電壓控制的措施電力系統(tǒng)電壓控制的措施三、三、 利用無功功率補(bǔ)償設(shè)備調(diào)利用無功功率補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓壓1. 補(bǔ)償設(shè)備為電容器組容量的計(jì)算2 m in2 m int2t2 m in2 m in2=NNUUUUUUUU用最小負(fù)荷調(diào)壓要求確定變壓器分接頭：選擇最靠近的分接頭U1t，由此確定變比：按最大負(fù)荷時(shí)變低側(cè)母線要求的電壓確定應(yīng)該設(shè)

11、置的電容器容量：選擇合適的電容器1 t2=NKUU22m ax2 m ax2m ax=-CCCUUQUKXK第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電壓控制的措施電力系統(tǒng)電壓控制的措施三、三、 利用無功功率補(bǔ)償設(shè)備調(diào)利用無功功率補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓壓2. 補(bǔ)償設(shè)備為同步調(diào)相機(jī)容量的計(jì)算最大負(fù)荷時(shí)，額定容量過勵(lì)運(yùn)行發(fā)出感性無功：22m ax2 m ax2m ax=-CCCUUQUKXK最小負(fù)荷時(shí)，0.5額定容量欠勵(lì)運(yùn)行吸收感性無功：22m in2 m in2m in-0 .5=-CCCUUQUKXK22m ax2 m ax2m ax22m in2 m in2m in2m ax2m ax2 m ax2m in2m in2

12、m in-2 =-=-CCCCCCCCUUUKXKUUUKXKUK UUUK UU2m ax2 m ax2m in2 m in222m ax2m in+ 2=+ 2CCCCUUUUKUU選擇最靠近的分接頭U1t，由此確定變比：1 t2=NKUU第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電壓控制的措施電力系統(tǒng)電壓控制的措施第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電壓控制的措施電力系統(tǒng)電壓控制的措施第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電壓控制的措施電力系統(tǒng)電壓控制的措施第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電壓控制的措施電力系統(tǒng)電壓控制的措施第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電壓控制的措施電力系統(tǒng)電壓控制的措施 四、利用串聯(lián)電容器四、利用串聯(lián)電容器控制電壓控制電壓122122

13、+=+=+CCCP RQ XUUUP RQXXUUU2222CCCNNCNUXUUQUUXUUUQQ第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電壓控制的措施電力系統(tǒng)電壓控制的措施 四、利用四、利用串聯(lián)電容器控制電壓串聯(lián)電容器控制電壓 串聯(lián)電容器調(diào)壓方式與調(diào)壓要求一致：CNQ XUU一般用于電壓為35kV或10kV，負(fù)荷波動(dòng)大而頻繁，功率因數(shù)又很低的輸配電線路33N CMN CMCCN CN CN CM IIN UIXQM N QM N UI三 相 電 容 器 的 總 容 量 為 ：多個(gè)電容器串并聯(lián)串并聯(lián)而成CCLXKX補(bǔ)償度第三節(jié)第三節(jié) 電力系統(tǒng)電壓控制的措施電力系統(tǒng)電壓控制的措施 jQP XjR11)(qQjP

14、XjR22qTG1G21U2U3UK:1圖 4-13 電力系統(tǒng)電壓的綜合控制 第四節(jié)第四節(jié) 電力系統(tǒng)電壓的綜合控制電力系統(tǒng)電壓的綜合控制 jQP XjR11)(qQjPXjR22qTG1G21U2U3UK:1圖 4-13 電力系統(tǒng)電壓的綜合控制 第四節(jié)第四節(jié) 電力系統(tǒng)電壓的綜合控制電力系統(tǒng)電壓的綜合控制第四節(jié)第四節(jié) 電力系統(tǒng)電壓的綜合控制電力系統(tǒng)電壓的綜合控制第四節(jié)第四節(jié) 電力系統(tǒng)電壓的綜合控制電力系統(tǒng)電壓的綜合控制 控制變量U1、U2、K、q； 狀態(tài)變量：Q、U3； 參數(shù)：P、U3n、R、X31113 n22323 n+-+-UP RQ XUUKP RQqXUUU33113 n2323 n-

15、+-UKUKQ XUUKQqXUUU 3112321-1-11+-1UKQ XUQqXUU 131322-+=-=+UUKQ XUUQqX jQP XjR11)(qQjPXjR22qTG1G21U2U3UK:1圖 4-13 電力系統(tǒng)電壓的綜合控制 第四節(jié)第四節(jié) 電力系統(tǒng)電壓的綜合控制電力系統(tǒng)電壓的綜合控制第四節(jié)第四節(jié) 電力系統(tǒng)電壓的綜合控制電力系統(tǒng)電壓的綜合控制第四節(jié)第四節(jié) 電力系統(tǒng)電壓的綜合控制電力系統(tǒng)電壓的綜合控制=ijijijijijijijijiUKjqjjLiUKjqjjiLiXXjjUAAKAqQBBKBqUQABXXUU主干電網(wǎng)主干輸電線和環(huán)網(wǎng)的無功功率分布中樞點(diǎn)（發(fā)電廠母線、樞紐變電站母線）的電壓設(shè)定值協(xié)調(diào)各地區(qū)的電壓水平本區(qū)域電網(wǎng)電壓的調(diào)節(jié)控制就地?zé)o功功率平衡無功功率電源的最優(yōu)控制目的在于控制各無功電源之間的分配，使有功功率網(wǎng)絡(luò)損耗達(dá)到最小。 第五節(jié)第五節(jié) 電力系統(tǒng)無功功率電源的最優(yōu)控制電力系統(tǒng)無功功率電源的最優(yōu)控制第五節(jié)第五節(jié) 電力系統(tǒng)無功功率電源的最優(yōu)控制電力系統(tǒng)無功功率電源的最優(yōu)控制第五節(jié)第五節(jié) 電力系統(tǒng)無功功率電源的最優(yōu)控制電力系統(tǒng)無功功率電