1、電力系統(tǒng)基礎(chǔ),湖南大學(xué)：帥智康 2011年2月,第七章 電力系統(tǒng)的無(wú)功功率平衡和電壓調(diào)整,電力系統(tǒng)正常運(yùn)行狀況調(diào)整的內(nèi)容與意義： (1) 潮流計(jì)算確定正常運(yùn)行狀態(tài) 正常負(fù)荷條件下的運(yùn)行狀態(tài)，必須滿足電能質(zhì)量要求。否則必須調(diào)整。 電能質(zhì)量：頻率質(zhì)量頻率偏移 電壓質(zhì)量電壓偏移、電壓波動(dòng)與閃變、 電網(wǎng)諧波、三相不對(duì)稱(chēng)程度 (2) 正常運(yùn)行狀況調(diào)整的內(nèi)容 電壓調(diào)整無(wú)功功率分布調(diào)整（假定頻率恒定 fN） 頻率調(diào)整有功功率分布調(diào)整（假定電壓恒定 VN） 運(yùn)行狀態(tài)的優(yōu)化經(jīng)濟(jì)運(yùn)行 (3) 本章主要內(nèi)容：無(wú)功特性、無(wú)功平衡、電壓調(diào)整,7.1 電力系統(tǒng)的無(wú)功功率特性與無(wú)功功率平衡 7.1.1 無(wú)功功率負(fù)荷與無(wú)功功

2、率損耗 (1) 無(wú)功功率負(fù)荷： 用電設(shè)備消耗的無(wú)功功率，比重大的有三：IM、熒光燈、整流設(shè)備。 IM的無(wú)功特性 決定 系統(tǒng)無(wú)功負(fù)荷特性,Qm: V升高，Xm減小，Qm的曲線略高于二次函數(shù)曲線； Q：V降低，定子電流I升高， Q增大。,7.1 電力系統(tǒng)的無(wú)功功率特性與無(wú)功功率平衡 7.1.1 無(wú)功功率負(fù)荷與無(wú)功功率損耗,7.1 電力系統(tǒng)的無(wú)功功率特性與無(wú)功功率平衡 7.1.1 無(wú)功功率負(fù)荷與無(wú)功功率損耗,7.1 電力系統(tǒng)的無(wú)功功率特性與無(wú)功功率平衡 7.1.2 電力系統(tǒng)的無(wú)功功率電源 無(wú)功電源種類(lèi)：同步發(fā)電機(jī)、無(wú)功補(bǔ)償裝置 (調(diào)相機(jī)、C、SVC、SVG) (1) 同步發(fā)電機(jī)： 同步發(fā)電機(jī)安全運(yùn)行

3、極限曲線：,OC圓?。侯~定轉(zhuǎn)子電流的限制 EC直線：原動(dòng)力出力限制 AC圓?。侯~定視在功率限制。,E,7.1 電力系統(tǒng)的無(wú)功功率特性與無(wú)功功率平衡 7.1.2 電力系統(tǒng)的無(wú)功功率電源 (2) 同期調(diào)相機(jī)：相當(dāng)于空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī),7.1 電力系統(tǒng)的無(wú)功功率特性與無(wú)功功率平衡 7.1.2 電力系統(tǒng)的無(wú)功功率電源,7.1 電力系統(tǒng)的無(wú)功功率特性與無(wú)功功率平衡 7.1.2 電力系統(tǒng)的無(wú)功功率電源 (4) 靜止無(wú)功補(bǔ)償器(SVC)： 原理構(gòu)成（飽和電抗器型）,7.1 電力系統(tǒng)的無(wú)功功率特性與無(wú)功功率平衡 7.1.2 電力系統(tǒng)的無(wú)功功率電源 (5) 靜止無(wú)功發(fā)生器(SVG)： 原理構(gòu)成,7.1 電力系

4、統(tǒng)的無(wú)功功率特性與無(wú)功功率平衡 7.1.3 電力系統(tǒng)的無(wú)功功率平衡 (1) 無(wú)功平衡要求：,7.1 電力系統(tǒng)的無(wú)功功率特性與無(wú)功功率平衡 7.1.3 電力系統(tǒng)的無(wú)功功率平衡,7.1 電力系統(tǒng)的無(wú)功功率特性與無(wú)功功率平衡 7.1.3 電力系統(tǒng)的無(wú)功功率平衡 (3) 無(wú)功平衡要注意的基本問(wèn)題： a) 滿足額定電壓水平下運(yùn)行時(shí)的平衡關(guān)系 正常負(fù)荷水平下，有適當(dāng)?shù)臒o(wú)功備用 最大負(fù)荷水平下有要求的電壓水平 b) 盡可能通過(guò)分散補(bǔ)償，使末端功率因素達(dá)到較高水平(專(zhuān)用負(fù)荷0.9) c) 分區(qū)、分層就地平衡，避免無(wú)功遠(yuǎn)距離傳輸和跨電壓等級(jí)流動(dòng) 最大負(fù)荷時(shí)，合理利用負(fù)荷中心的機(jī)組無(wú)功出力 最小負(fù)荷時(shí)，合理安排機(jī)

5、組進(jìn)相運(yùn)行 d) 最小負(fù)荷時(shí)，220kV以上輸電網(wǎng)安排適當(dāng)?shù)牟⒙?lián)電抗器補(bǔ)償,7.2 電壓調(diào)整的基本概念 7.2.1 電力系統(tǒng)電壓調(diào)整的意義 電壓偏移對(duì)用戶(hù)與電力系統(tǒng)的影響 (1) 對(duì)用戶(hù)的影響： IM：MeV2 V產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量，太低壓會(huì)燒壞IM 電熱設(shè)備：VP產(chǎn)品產(chǎn)量、質(zhì)量 照明： V光通 電子儀器設(shè)備：過(guò)高/低的電壓影響精度甚至損壞設(shè)備 (2) 對(duì)系統(tǒng)的影響： VP，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性；運(yùn)行穩(wěn)定性 V過(guò)高：危及絕緣、超高壓電網(wǎng)電暈損失 (3) 電壓偏移要求： 35kV及以上：正、負(fù)偏移之絕對(duì)值和10%VN 10kV及以下：10%VN 380V/220V單相：-10%+7% VN (4) 電壓調(diào)整目

6、的： 保證各負(fù)荷點(diǎn)電壓偏移在允許范圍內(nèi),7.2 電壓調(diào)整的基本概念 7.2.2 中樞點(diǎn)的電壓管理 (1) 電壓中樞點(diǎn)及其選擇 電壓中樞點(diǎn)：對(duì)供電區(qū)域各負(fù)荷點(diǎn)電壓有顯著調(diào)控作用節(jié)點(diǎn) 中樞點(diǎn)選擇：區(qū)域性電廠高壓母線； 樞紐變二次母線； 有大量直饋負(fù)荷的G母線 (2) 中樞點(diǎn)電壓允許變化范圍的確定 I ) 方法與步驟： 由各負(fù)荷點(diǎn) S(t) 計(jì)算 中樞點(diǎn)負(fù)荷點(diǎn)的V (t) 由各負(fù)荷點(diǎn)允許偏移 中樞點(diǎn)要求范圍 確定同時(shí)滿足各負(fù)荷點(diǎn) 要求的中樞點(diǎn)允許范圍 例：VO(A)=VA+ VOA VO(B)=VB+ VOB,7.2 電壓調(diào)整的基本概念 7.2.2 中樞點(diǎn)的電壓管理 (2) 中樞點(diǎn)電壓允許變化范圍的

7、確定 II ) 應(yīng)用注意： VCentr變化范圍小于各負(fù)荷點(diǎn)的允許變化范圍 確定Vcentr變化范圍的近似方法： VCentr -min取決于MaxVCentri-min ；VCentr -max取決于MinVCentri-max 按 2 種極限情況 近似確定VCentr范圍 a) 中樞點(diǎn)供電負(fù)荷最大時(shí):各負(fù)荷點(diǎn)中運(yùn)行電壓最低者之允許下限 + 相應(yīng)Vi=VCentr -min b) 中樞點(diǎn)供電負(fù)荷最小時(shí):運(yùn)行電壓最高之負(fù)荷點(diǎn)的允許上限 + 相應(yīng)Vi=VCentr -max 如果中樞點(diǎn)供電的各負(fù)荷點(diǎn)電壓要求相近，各自負(fù)荷變化規(guī)律及 幅度相近，則中樞點(diǎn) 有 滿足各負(fù)荷點(diǎn)的公共調(diào)壓范圍； 反之，可能

8、找不到中樞點(diǎn)的公共范圍，必須在負(fù)荷點(diǎn)增加調(diào)壓設(shè)備,7.2 電壓調(diào)整的基本概念 7.2.2 中樞點(diǎn)的電壓管理 (3) 中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式 逆調(diào)壓：大負(fù)荷時(shí)，提高中樞點(diǎn)電壓，一般VCentr1.05VN 小負(fù)荷時(shí)，降低中樞點(diǎn)電壓，一般VCentr1.0VN 適應(yīng)：供電線路長(zhǎng)、負(fù)荷變動(dòng)大 調(diào)壓要求最高，需要附加調(diào)壓設(shè)備(OLTC) 順調(diào)壓： 大負(fù)荷時(shí)，允許中樞點(diǎn)電壓低些。VCentr1.025VN ； 小負(fù)荷時(shí)，允許中樞點(diǎn)電壓高些。 VCentr1.075VN 適應(yīng)：供電線路短、負(fù)荷變動(dòng)小 調(diào)壓要求最低，不需要附加調(diào)壓設(shè)備 常調(diào)壓：各種負(fù)荷水平下，使VCentr 保持基本恒定：(1.021.05)VN

9、 適應(yīng)性、調(diào)壓要求 居中,7.2 電壓調(diào)整的基本概念 7.2.3 電壓調(diào)整基本原理與措施概述,7.3 電壓調(diào)整的措施 7.3.1 發(fā)電機(jī)調(diào)壓 (1) 原理：調(diào) If ， 5%VN ；實(shí)質(zhì)改變 QG (2)優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)便，無(wú)需附加投資 (3) 應(yīng)用注意： 適應(yīng)直供負(fù)荷，線路短，負(fù)荷變化??； 多電壓等級(jí)網(wǎng)作為輔助手段。 改變閉式網(wǎng) Q 分配，甚至與經(jīng)濟(jì) Q 分配矛盾； VG QG (降低功率因數(shù))機(jī)組有足夠無(wú)功儲(chǔ)備，系統(tǒng)有功備用充分 EX：,7.3 電壓調(diào)整的措施 7.3.2 改變變壓器變比調(diào)壓 概述： (1) 變壓器分接頭設(shè)置： 雙繞組高壓側(cè) ； 三繞組高、中壓側(cè) 普通變壓器：6300KVA及以下，

10、3 VTN(H) 5% 8000KVA及以上，5 VTN(H) 2 2. 5% 有載調(diào)壓變：110KV 及以下，至少 7 VTN(H) 3 2. 5% 220KV 及以上，至少 9 VTN(H) 4 2.0 % (2) 調(diào)壓原理：,7.3 電壓調(diào)整的措施 7.3.2 改變變壓器變比調(diào)壓 (1) 降壓變壓器分接頭選擇：,7.3 電壓調(diào)整的措施 7.3.2 改變變壓器變比調(diào)壓 (2) 升壓變壓器分接頭選擇：,7.3 電壓調(diào)整的措施 7.3.2 改變變壓器變比調(diào)壓 (3) 變壓器分接頭選擇應(yīng)注意的問(wèn)題： ,7.3 電壓調(diào)整的措施 7.3.2 改變變壓器變比調(diào)壓 (4) 自動(dòng)調(diào)壓裝置簡(jiǎn)介： 有載調(diào)壓變

11、壓器、加壓調(diào)壓變壓器、SSSC、TCSC、TCPST、UPFC,7.3 電壓調(diào)整的措施 7.3.3 無(wú)功補(bǔ)償調(diào)壓 (1) 基本原理：,7.3 電壓調(diào)整的措施 7.3.3 無(wú)功補(bǔ)償調(diào)壓 (2) 應(yīng)用原則： 原則在滿足調(diào)壓要求的前提下 k 的選擇應(yīng)當(dāng)使 QC 最小 (a) 在Smin下，無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備按出力下限 QC.min 運(yùn)行 合理選擇 k 以滿足所要求的V2.min (b) 在Smax下，使 k 按 (a) 固定確定 QC 上限以滿足所要求的V2.max 無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備出力下限 QC.min： (a) 靜電電容器： QC.min0 (b) 同步調(diào)相機(jī)： QC.minQCon.max QCon.N

12、； 0.50.6 (c) SVC：根據(jù)給定特性，類(lèi)似于調(diào)相機(jī)處理 (3) 注意點(diǎn)： 無(wú)功補(bǔ)償調(diào)壓的實(shí)質(zhì)減小網(wǎng)絡(luò)無(wú)功傳輸在X上的電壓損耗 V(PR+QX) / V效果與負(fù)荷功率因數(shù)以及網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)有關(guān) 高壓網(wǎng)：效果顯著 ； 低壓網(wǎng)：效果相對(duì)較差 (4) 應(yīng)用舉例：,7.3 電壓調(diào)整的措施 7.3.4 線路串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓 (1) 基本原理V=(PR+QX)/V改變網(wǎng)絡(luò)(線路)參數(shù)調(diào)壓 (2) 補(bǔ)償容量的確定：,7.3 電壓調(diào)整的措施 7.3.4 線路串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓 (3) 應(yīng)用注意： XC地點(diǎn)：使沿線電壓盡量均勻分布，各負(fù)荷點(diǎn)電壓均在允許范圍內(nèi)。 a) 負(fù)荷集中于線末時(shí)，XC宜集中于末端 始端避免

13、過(guò)電壓、減少通過(guò)XC的短路電流 b) 負(fù)荷沿線分布時(shí)，XC宜置于補(bǔ)償前的V/2處 沿線負(fù)荷均在允許范圍內(nèi) 串XC補(bǔ)償調(diào)節(jié)特性好提高末端電壓，減小負(fù)荷變化時(shí)的電壓波動(dòng) 調(diào)壓效果 VVC=QXC/V1 QQ越大、X越大，效果越好 一般應(yīng)用于35kV、10kV配電網(wǎng)絡(luò) 特別是荷波動(dòng)大而頻繁、功率因數(shù)低的配電線路 補(bǔ)償度：kC=XC/XL用于調(diào)壓： kC 接近或略大于 1 串聯(lián)XC補(bǔ)償可用于超高壓輸電線路提高輸送容量、提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性,7.3 電壓調(diào)整的措施 7.3.5 幾種調(diào)壓措施的比較 (1) 改變VG：經(jīng)濟(jì)方便、無(wú)需附加投資，優(yōu)先應(yīng)用，但調(diào)整范圍小。 (2) 改變k：系統(tǒng)、區(qū)域無(wú)功電源充足時(shí)，優(yōu)先考慮。 普通變壓器，調(diào)壓范圍小，頻繁調(diào)整 k 則很不方便 系統(tǒng)無(wú)功不充足時(shí)，改變k使局部地區(qū)電壓合格，但可能惡化其他區(qū)域 OLTC調(diào)節(jié)靈活、調(diào)壓范圍大，但需要附加投資，前提也是系統(tǒng)無(wú)功電源充足 (3) 補(bǔ)償調(diào)壓： 無(wú)功電源不足的系統(tǒng)，并聯(lián)補(bǔ)償調(diào)壓為最根本措施。 電容補(bǔ)償：投資少、易維護(hù)，可集、散，應(yīng)用靈活；調(diào)節(jié)性能差 調(diào)相機(jī)：投資大、維護(hù)難，調(diào)節(jié)性能好。集中使用已經(jīng)備SVC取代 SVC：有QCon同樣性能；運(yùn)行維護(hù)技術(shù)高，有