电力系统的无功功率平衡和电压调整课件

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,*,电力系统基础,湖南大学：帅智康,2019年2月,电力系统基础湖南大学：帅智康,第七章 电力系统的无功功率平衡和电压调整,电力系统正常运行状况调整的内容与意义：,(1) 潮流计算确定正常运行状态,正常负荷条件下的运行状态，必须满足电能质量要求。否则必须调整。,电能质量：频率质量频率偏移,电压质量电压偏移、电压波动与闪变、,电网谐波、三相不对称程度,(2) 正常运行状况调整的内容,电压调整无功功率分布调整（假定频率恒定,f,N,）,频率调整有功功率分布调整（假定电压恒定,V,N,）,运行状态的优化经济运行,(3) 本章主要内容：无功特性、无功平衡、电压调整,第七章 电力系统的无功功率平衡和电压调整电力系统正常运行状,7.1 电力系统的无功功率特性与无功功率平衡,7.1.1 无功功率负荷与无功功率损耗,(1) 无功功率负荷：,用电设备消耗的无功功率，比重大的有三：,IM,、荧光灯、整流设备。,IM的无功特性 决定 系统无功负荷特性,Qm: V升高，Xm减小，Qm的曲线略高于二次函数曲线；,Q,：V降低，定子电流I升高， Q增大。,7.1 电力系统的无功功率特性与无功功率平衡Qm: V升高,7.1 电力系统的无功功率特性与无功功率平衡,7.1.1 无功功率负荷与无功功率损耗,7.1 电力系统的无功功率特性与无功功率平衡,7.1 电力系统的无功功率特性与无功功率平衡,7.1.1 无功功率负荷与无功功率损耗,7.1 电力系统的无功功率特性与无功功率平衡,7.1 电力系统的无功功率特性与无功功率平衡,7.1.2 电力系统的无功功率电源,无功电源种类：同步发电机、无功补偿装置 (调相机、C、SVC、SVG),(1) 同步发电机：,同步发电机安全运行极限曲线：,OC圆弧：额定转子电流的限制,EC直线：原动力出力限制,AC圆弧：额定视在功率限制。,E,7.1 电力系统的无功功率特性与无功功率平衡OC圆弧：额定,电力系统的无功功率平衡和电压调整课件,7.1 电力系统的无功功率特性与无功功率平衡,7.1.2 电力系统的无功功率电源,(2) 同期调相机：,相当于空载运行的同步电动机,7.1 电力系统的无功功率特性与无功功率平衡,7.1 电力系统的无功功率特性与无功功率平衡,7.1.2 电力系统的无功功率电源,7.1 电力系统的无功功率特性与无功功率平衡,7.1 电力系统的无功功率特性与无功功率平衡,7.1.2 电力系统的无功功率电源,(4) 静止无功补偿器(SVC)：, 原理构成,（饱和电抗器型）,7.1 电力系统的无功功率特性与无功功率平衡,7.1 电力系统的无功功率特性与无功功率平衡,7.1.2 电力系统的无功功率电源,(5) 静止无功发生器(SVG)：, 原理构成,7.1 电力系统的无功功率特性与无功功率平衡,7.1 电力系统的无功功率特性与无功功率平衡,7.1.3 电力系统的无功功率平衡,(1) 无功平衡要求：,7.1 电力系统的无功功率特性与无功功率平衡,7.1 电力系统的无功功率特性与无功功率平衡,7.1.3 电力系统的无功功率平衡,7.1 电力系统的无功功率特性与无功功率平衡,7.1 电力系统的无功功率特性与无功功率平衡,7.1.3 电力系统的无功功率平衡,(3) 无功平衡要注意的基本问题：,a),满足额定电压水平下运行时的平衡关系,正常负荷水平下，有适当的无功备用,最大负荷水平下有要求的电压水平,b),尽可能通过分散补偿，使末端功率因素达到较高水平(专用负荷,0.9,),c),分区、分层就地平衡，避免无功远距离传输和跨电压等级流动,最大负荷时，合理利用负荷中心的机组无功出力,最小负荷时，合理安排机组进相运行,d),最小负荷时，,220kV,以上输电网安排适当的并联电抗器补偿,7.1 电力系统的无功功率特性与无功功率平衡,7.2 电压调整的基本概念,7.2.1 电力系统电压调整的意义,电压偏移对用户与电力系统的影响,(1) 对用户的影响：, IM：MeV,2,V产品产量、质量，太低压会烧坏IM, 电热设备：VP产品产量、质量, 照明： V光通, 电子仪器设备：过高/低的电压影响精度甚至损坏设备,(2) 对系统的影响：, VP,，运行经济性；运行稳定性, V过高：危及绝缘、超高压电网电晕损失,(3) 电压偏移要求：,35kV及以上：正、负偏移之绝对值和10%V,N,10kV及以下：10%V,N,380V/220V单相：-10%+7% V,N,(4) 电压调整目的：,保证各负荷点电压偏移在允许范围内,7.2 电压调整的基本概念,7.2 电压调整的基本概念,7.2.2 中枢点的电压管理,(1) 电压中枢点及其选择, 电压中枢点：对供电区域各负荷点电压有显著调控作用节点, 中枢点选择：区域性电厂高压母线；,枢纽变二次母线；,有大量直馈负荷的G母线,(2) 中枢点电压允许变化范围的确定,I ),方法与步骤：, 由各负荷点,S,(,t,),计算,中枢点,负荷点的,V,(t), 由各负荷点允许偏移,中枢点要求范围, 确定同时满足各负荷点,要求的中枢点允许范围,例：,V,O(A),=V,A,+,V,OA,V,O(B),=V,B,+,V,OB,7.2 电压调整的基本概念,7.2 电压调整的基本概念,7.2.2 中枢点的电压管理,(2) 中枢点电压允许变化范围的确定,II ),应用注意：,V,Centr,变化范围小于各负荷点的允许变化范围, 确定V,centr,变化范围的近似方法：,V,Centr -min,取决于MaxV,Centri-min, ；V,Centr -max,取决于MinV,Centri-max,按 2 种极限情况 近似确定V,Centr,范围,a) 中枢点供电负荷最大时:各负荷点中运行电压最低者之允许下限,+,相应,V,i,=,V,Centr -min,b) 中枢点供电负荷最小时:运行电压最高之负荷点的允许上限,+ 相应,V,i,=V,Centr -max, 如果中枢点供电的各负荷点电压要求相近，各自负荷变化规律及,幅度相近，则中枢点 有 满足各负荷点的公共调压范围；,反之，可能找不到中枢点的公共范围，必须在负荷点增加调压设备,7.2 电压调整的基本概念,7.2 电压调整的基本概念,7.2.2 中枢点的电压管理,(3) 中枢点的调压方式, 逆调压：大负荷时，提高中枢点电压，一般,V,Centr,1.05V,N,小负荷时，降低中枢点电压，一般,V,Centr,1.0,V,N,适应：供电线路长、负荷变动大,调压要求最高，需要附加调压设备(OLTC), 顺调压： 大负荷时，允许中枢点电压低些。,V,Centr,1.025,V,N,；,小负荷时，允许中枢点电压高些。,V,Centr,1.075V,N,适应：供电线路短、负荷变动小,调压要求最低，不需要附加调压设备, 常调压：各种负荷水平下，使,V,Cent,r,保持基本恒定：(1.021.05)V,N,适应性、调压要求 居中,7.2 电压调整的基本概念,7.2 电压调整的基本概念,7.2.3 电压调整基本原理与措施概述,7.2 电压调整的基本概念,7.3 电压调整的措施,7.3.1 发电机调压,(1) 原理：,调,I,f,， 5%V,N,；实质改变,Q,G,(2)优点：,简便，无需附加投资,(3) 应用注意：, 适应直供负荷，线路短，负荷变化小； 多电压等级网作为辅助手段。, 改变闭式网,Q,分配，甚至与经济,Q,分配矛盾；, V,G,Q,G,(降低功率因数)机组有足够无功储备，系统有功备用充分,EX：,7.3 电压调整的措施,7.3 电压调整的措施,7.3.2 改变变压器变比调压,概述：,(1) 变压器分接头设置：,双绕组高压侧 ； 三绕组高、中压侧,普通变压器：6300KVA及以下，3 V,TN,(H), 5%,8000KVA及以上，5 V,TN,(H),2,2. 5%,有载调压变：110KV 及以下，至少 7 V,TN,(H), 3,2. 5%,220KV 及以上，至少 9 V,TN,(H),4,2.0 %,(2) 调压原理：,7.3 电压调整的措施,7.3 电压调整的措施,7.3.2 改变变压器变比调压,(1) 降压变压器分接头选择：,7.3 电压调整的措施,7.3 电压调整的措施,7.3.2 改变变压器变比调压,(2) 升压变压器分接头选择：,7.3 电压调整的措施,7.3 电压调整的措施,7.3.2 改变变压器变比调压,(3) 变压器分接头选择应注意的问题：,7.3 电压调整的措施,7.3 电压调整的措施,7.3.2 改变变压器变比调压,(4) 自动调压装置简介：,有载调压变压器、加压调压变压器、SSSC、TCSC、TCPST、UPFC,7.3 电压调整的措施,7.3 电压调整的措施,7.3.3 无功补偿调压,(1) 基本原理：,7.3 电压调整的措施,7.3 电压调整的措施,7.3.3 无功补偿调压,(2) 应用原则：,原则,在满足调压要求的前提下,k,的选择应当使,Q,C,最小,(a) 在S,min,下，无功补偿设备按出力下限,Q,C,.min,运行,合理选择,k,以满足所要求的V,2.min,(b) 在S,max,下，使,k,按 (a) 固定确定,Q,C,上限以满足所要求的V,2.max,无功补偿设备出力下限,Q,C,.min,：,(a) 静电电容器：,Q,C,.min,0,(b) 同步调相机：,Q,C,.min,Q,Con.max, ,Q,Con.N,；,0.50.6,(c) SVC：根据给定特性，类似于调相机处理,(3) 注意点：,无功补偿调压的实质减小网络无功传输在X上的电压损耗,V(PR+QX),/,V,效果与负荷功率因数以及网络性质有关,高压网：效果显著 ； 低压网：效果相对较差,(4) 应用举例：,7.3 电压调整的措施,7.3 电压调整的措施,7.3.4 线路串联电容补偿调压,(1) 基本原理V=(PR+QX)/V改变网络(线路)参数调压,(2) 补偿容量的确定：,7.3 电压调整的措施,7.3 电压调整的措施,7.3.4 线路串联电容补偿调压,(3) 应用注意：, X,C,地点：使沿线电压尽量均匀分布，各负荷点电压均在允许范围内。,a) 负荷集中于线末时，X,C,宜集中于末端,始端避免过电压、减少通过X,C,的短路电流,b) 负荷沿线分布时，X,C,宜置于补偿前的V/2处,沿线负荷均在允许范围内, 串X,C,补偿调节特性好提高末端电压，减小负荷变化时的电压波动,调压效果 VV,C,=QX,C,/V,1,QQ越大、X越大，效果越好, 一般应用于35kV、10kV配电网络, 特别是荷波动大而频繁、功率因数低的配电线路, 补偿度：,k,C,=X,C,/X,L,用于调压：,k,C,接近或略大于 1, 串联X,C,补偿可用于超高压输电线路提高输送容量、提高系统运行稳定性,7.3 电压调整的措施,7.3 电压调整的措施,7.3.5 几种调压措施的比较,(1) 改变V,G,：经济方便、无需附加投资，优先应用，但调整范围小。,(2) 改变,k,：系统、区域无功电源充足时，优先考虑。,普通变压器，调压范围小，频繁调整,k,则很不方便,系统无功不充足时，改变,k,使局部地区电压合格，但可能恶化其他区域,OLTC调节灵活、调压范围大，但需要附加投资，前提也是系统无功电源充足,(3) 补偿调压：, 无功电源不足的系统，并联补偿调压为最根本措施。,电容补偿：投资少、易维护，可集、散，应用灵活；调节性能差,调相机：投资大、维护难，调节性能好。集中使用已经备SVC取代,SVC：有Q,Con,同样性能；运行维护技术高，有谐波污染问题。集中使用, 串补与并补的比较：,a) 调压性能：串 优于 并 (提高传输能力与稳定性：串 优于 并 ),b) 串补不能减少网损，并补可降低网损。,c) 场合：串补宜用于低功率因数配电线路；并补对于X大的线路调压效果更好,d) 达到同样的调压效果Q,C.S,Q,C.P,(一般 Q,C.S,= (1725)% Q,C.P,),7.3 电压调整的措施,7.3 电压调整的措施,7.3.5 几种调压措施的比较,7.3 电压调整的措施,Thanks for your attention！,Thanks for your attention！,