DepartmentofElectricalEngineeringPowerSystemAnalysisBasis1、無功負荷和無功電源及無功功率平衡2、電壓降落（損耗、偏移）、功率損耗的計算3、無功功率的經(jīng)濟分布；無功電源的最優(yōu)分布頻率調整和電壓調整的相同和不同之處頻率唯一頻率唯一調整分散手段多樣（有多種無功電源）只能調原動機功率調整分散手段多樣（有多種無功電源）分析無功功率和電壓分布之間的關系分析無功功率和電壓分布之間的關系無功損耗有功損耗;無功功率的流動從Uh→UL由上可以看出：維持電壓穩(wěn)定，應該盡量減少無功的傳輸，采取就地平衡。第一節(jié)電力系統(tǒng)無功功率的平衡一、概念性問題:無功功率無功電源QG無功負荷QL無功規(guī)劃中的平衡：無功容量=無功電源功率+備用無功電源功率（7?8%）二、無功功率負荷和無功功率損耗1)負荷在端電壓變化時，出力、效率影響較大%光通量發(fā)光效率光通量發(fā)光效率壽命U↓5%→光通量↓15%效率↓10%100壽命U↑5%→光通量↑10%壽命↓50%異步電機的電壓特性效率功率因素功率因素U(%)2)I1Qx2I1.ZUXQQQQXUQQQPQUQXUUU綜合無功負荷的靜態(tài)特性異步電機的無功功率特性綜合無功負荷的靜態(tài)特性2、變壓器的無功功率損耗勵磁支路—空載電流I0的百分比值，約1-2%繞組漏抗—滿載時基本上等于短路電壓UK的百分對多級電壓網(wǎng)—相當可觀，可達負荷的57%3、電力線路上的無功功率損耗并聯(lián)電納—充電功率∝U2，容性35KV及以下—感性無功傳輸功率較大時—感性無功傳輸功率較小時傳輸功率較大時—感性無功傳輸功率較小時—容性無功三、無功功率電源{三、無功功率電源{靜止電容器、靜止補償器發(fā)電機只有在額定電壓、電流、功率因數(shù)下運行時，視在功率才能達到額定值，其容量才能最充分地利用系統(tǒng)中有功功率備用容量充裕時，可使靠近負荷中心的發(fā)電機在降低有功負荷的條件下運行，這時發(fā)電機的視在功率雖較額定值小，但可利用的無功功率卻較在額定有功負荷下大。2、同步調相機不帶有功負荷的同步發(fā)電機不帶機械負荷的同步電動機實質上是只發(fā)無不帶有功負荷的同步發(fā)電機不帶機械負荷的同步電動機過激運行—向系統(tǒng)發(fā)出無功欠激運行—向系統(tǒng)吸收無功（容量為過激的50%）欠激運行—向系統(tǒng)吸收無功（容量為過激的50%）平滑調節(jié)—既發(fā)無功，又可吸收無功裝有強磁時，故障情況下，調整電壓，維持穩(wěn)定消耗一定的有功，容量越小，比重越大(1.5-5%)損耗大小容量單位投資費用大，宜集中使用損耗大3、靜電電容器QC=U2/XC，只能向系統(tǒng)提供無功，不能吸收無功可集中使用，可分散使用功耗小，0.3%--0.5%（額定容量）調節(jié)不是連續(xù)的，不平滑，調節(jié)范圍小電壓下降時，QC下降，導致U進一步下降單位容量投資比調相機便宜4、靜止補償器電容與電抗并聯(lián)，配以調接裝置，可平滑地改變輸出70年代開始使用，有前途的三種類型為：類型直流助磁飽和電抗器型可控硅控制電抗器型類型同步頻率下感性無功功率電源共同點：電C和Lf構成諧振，兼作高次諧波濾波器同步頻率下感性無功功率電源抗器支路—抗器支路}飽和電抗器優(yōu)點：極好的調節(jié)性能可用于沖擊性負荷的無功補償損耗小，不超過1%應用越來越多原理：發(fā)電機調相機電容器靜止補償器未改善COSΦ=0.6-0.9規(guī)程規(guī)定不低于0.9,可按此取QLb變壓器線路電抗線路電納4)無功備用:為最大無功負荷的7%--8%系統(tǒng)中無功率平衡的前提是系統(tǒng)的電壓水平正常無功不足時應就地補償無功經(jīng)濟分布無功電源的最優(yōu)分布—等網(wǎng)損微增率無功負荷的最優(yōu)補償—無功經(jīng)濟當量一、無功功率電源的最優(yōu)分布等約束條件：無功平衡不等約束條件：Uimin≤Ui≤Uimax拉格朗日函數(shù)最優(yōu)分布——求拉格朗日函數(shù)的極值：?ΔPΣ1?ΔPΣ1?QGi1-?ΔQΣ=?QGj1-?ΔQΣ?QGi?QGj有功網(wǎng)損微增率無功網(wǎng)損微增率二、如何進行無功功率最優(yōu)分布的計算因為涉及到和所以計算相當復雜一般的原則是：1)計算按有功最優(yōu)分布結果給出各節(jié)點（除平衡節(jié)分布給出P、U節(jié)點的U2)計算由潮流計算得各無功電源點的λ值微增λ>0時，減少該電源的Q，可降低網(wǎng)損3)重設電源節(jié)點的無功QGi和PU節(jié)點的電壓，進行潮流計算，求總網(wǎng)損、網(wǎng)損微增率，判斷平衡節(jié)點的P，直為受不等條件限制例題：如圖，有功功率兩電廠均分，求最優(yōu)無功分配2+jQ1P2+jQ2U2=1.0L=PL+jQL=1.2+j0.7解：ΔPΣ=R1+R2P+Q)×0.10+(P+Q)×0.042222ΔQΣ=X12222P+Q)×0.40+(P+Q)×0.08?ΔPΣ?Q1?ΔQΣ?Q1=0.20Q1=0.80Q1?ΔP?Q2Σ=0.08Q2?ΔQ?Q2Σ=0.16Q2按網(wǎng)損等微增率準則確定無功功率分配：Q1+Q2-QL-ΔQΣ=0ΔQΣ=(0.62+Q)×0.40+(0.62+Q)×0.08不計無功網(wǎng)損修正時三、無功功率負荷的最優(yōu)補償限制電動機的空載運行同步電機代替異同步電機（收、發(fā)）限制電動機的空載運行同步電機代替異同步電機（收、發(fā)）補償容量的確定最優(yōu)補償}規(guī)劃階段補償容量的確定裝設補償設備的投資費用:CCCi)CQCiCQCi為最小最優(yōu)網(wǎng)損微增率準則只有在網(wǎng)損微增率具有負值且小于req先后順序：以網(wǎng)損微增率的大小為序，首先從最小的開始無功充足—電壓水平較好的必要條件，不是充分條件調壓———合理分布無功，維持電壓質量一、電力系統(tǒng)電壓偏移的原因及影響1.原因（隨運行方式的改變而改變）負荷大小的變化電力網(wǎng)阻抗參數(shù)的變化（設備故障或檢修退出）2.偏移的影響起動過程長→燒電機電燈：亮度和發(fā)光效率大幅下降設備絕緣受損UU03)嚴重時，無功不足，電壓崩潰發(fā)電機失步t低壓照明負荷+5%—-10%農(nóng)村電網(wǎng)+5%—-10%事故狀態(tài)下，允許在上述基礎上再增加5%，但正偏移不超過+10%二、中樞點的電壓管理集中負荷的母線作為電壓中樞點大型發(fā)電廠的高壓母線III樞紐變電所的二次母線有大量負荷的發(fā)電廠母線有時中樞點電壓不能滿足要求，見書上P226-227的例子適應：線路長，負荷變化大逆調壓逆調壓難易程度：實現(xiàn)較難適應：線路不長，負荷變化不大最小負荷時允許中樞點電壓高一些1.075UN難易程度：最易實現(xiàn)最大負荷時允許中樞點電壓低一些1.025U最小負荷時允許中樞點電壓高一些1.075UN難易程度：最易實現(xiàn)適應：中型網(wǎng)絡，負荷變化繳小方式：保持在較線路額定高2%-5%難易程度：較易實現(xiàn)調壓措施調壓措施三、電力系統(tǒng)的電壓調整UGk1k2UiP+jQR+jX忽略：線路對地電容、變壓器勵磁支路參數(shù)、橫向壓降Gk1-ΔU)/k2=(UGk1-)/k2UN調壓比調頻復雜，頻率系統(tǒng)為一，電壓不為一利用發(fā)電機調壓UG—改變勵磁電流改變變壓器分接頭k1，k2改變功率分布（主要是Q）—使ΔU減少ΔUΔUmax=10%ΔU=8%轉子電壓負反饋的作用是提高調節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，它的輸出正比于轉子電壓的變化率例：發(fā)電機經(jīng)多級電壓向負荷供電，不能保證電壓質量要求ΔUmax=4%ΔUmin=1.8%ΔUm=6%ΔΔUmax=4%ΔUmin=1.8%ΔUm=6%ΔUm=6%maxΔUmin=2.6%ΔUmin=2.6%min=20%，發(fā)電機逆調5%故最終相差15%，超出10%的范圍內2.改變變壓器分接頭進行調壓}}裝有3-5個分接頭三繞組變壓器高、中壓側6300KVA以下三個分接頭8000KVA以上五個分接頭1)雙繞組變壓器分接頭選擇'U'IP+jQkiUi=kUi=tIUiNiUINiUIUi(Ui)ΔU→UtI=UiUN'iUtI分接頭電壓UiUNi'最小負荷時：UNi'最小負荷時：UtImin=Uimin'=(UImin-ΔUImin)'UiminUiminiminkIikI對于升壓變壓器：ΔUUIUi(Ui'ΔUUIUNi'UNi'UtImin=Uimin'=(UIminUtImin=Uimin'UiminUiminimin因正常運行時，變壓器分接頭不能調整，故取平均值選一接近值作分接頭UtImax，UtImin，UtI計算電壓偏移%返回校驗求低壓母線電壓計算電壓偏移%110±2×2.5%/10.5Smax=28Smax=28+j14MVASmin=10+j6MVA'UIZT=2.44+j40Ui(Ui)UI在113-115KV時，允許U’i在10-11KV，求變壓器分接頭解：Uimax=(UImax一Δ解：Uimax=(UImax一ΔUImax)=113=107.5KV113UtImaxUtImin =UimaxU'Ni=107.5×10.5UtImaxUtImin =UiminU'Ni=112.7×10.5=107.57KVUimin11UUtImax+UtImin112.875+107.57UtI==110.22KVtI22選分接頭110KV2)普通三繞組變壓器分接頭的選擇高、中壓側有分接頭，低壓側沒有高、低壓側——確定高壓繞組的分接頭（低壓側要求）高、中壓側——確定中壓繞組的分接頭例題：P233，例8-33)有載調壓變壓器調整分接頭帶電調整，允許最大、最小負荷時分設不同抽頭220KV，UN4×2.5%（九級）調整范圍大15%以上110KV220KV，UN4×2.5%（九級）計算方法同雙繞組，可分設三繞組高壓側裝有載調壓分接頭三繞組低壓側裝有普通分接頭長線供電聯(lián)絡線兩端有載調壓原理長線供電聯(lián)絡線兩端無功功率某些發(fā)電廠的變壓器無功功率充足時，無功功率某些發(fā)電廠的變壓器3.利用并聯(lián)補償設備調壓截面積小R>X，不可用截面積大R<X，明顯PR+QX截面積小R>X，不可用截面積大R<