第12章_电力系统的无功功率平衡和电压调整.ppt

第十二章第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整电力系统的无功功率平衡和电压调整1l 电压是衡量电能质量的一个重要指标电压是衡量电能质量的一个重要指标l 质量合格的电压应该在以下四个方面都能满足有关国家质量合格的电压应该在以下四个方面都能满足有关国家标准规定的要求：标准规定的要求：供电电压偏移供电电压偏移 电压波动和闪变电压波动和闪变 电网谐波电网谐波 三相不对称程度三相不对称程度12.012.0概述概述 对设备：对设备：V V 引起效率下降、经济性能变差，影响生活质量：照明引起效率下降、经济性能变差，影响生活质量：照明 缩短寿命，甚至造成损坏：白炽灯、电动机、绝缘缩短寿命，甚至造成损坏：白炽灯、电动机、绝缘 降低生产率，出废品、次品降低生产率，出废品、次品 对电力系统：对电力系统：电压降低：会使网络中功率和能量的损耗加大电压降低：会使网络中功率和能量的损耗加大 电压过低：有可能危及电力系统的运行稳定性电压过低：有可能危及电力系统的运行稳定性 电压过高：各种电气设备的绝缘可能受到损害，在超电压过高：各种电气设备的绝缘可能受到损害，在超高压网络中还将增加电晕损耗等高压网络中还将增加电晕损耗等概述概述12.012.0电压合理的重要性电压合理的重要性概述概述12.012.0u 日本东京电力系统日本东京电力系统19871987年年7 7月月2323日发生电压崩溃造成大日发生电压崩溃造成大停电事故。起因是由于负荷增加过快，电压开始下降，最后停电事故。起因是由于负荷增加过快，电压开始下降，最后发展到继电保护动作跳闸，导致三个变电所全停。发展到继电保护动作跳闸，导致三个变电所全停。u 19821982年年8 8月月7 7日，华中电网因日，华中电网因220KV220KV联络线联络线A A相对支路放相对支路放电，继电保护动作跳闸，导致系统稳定破坏，各电厂和变电电，继电保护动作跳闸，导致系统稳定破坏，各电厂和变电站电压大幅度下降，系统解环，电网失去大量无功电源，结站电压大幅度下降，系统解环，电网失去大量无功电源，结果使湖北地区大面积停电，武汉钢铁公司等重要用户受到很果使湖北地区大面积停电，武汉钢铁公司等重要用户受到很大的损害，部分设备损坏。大的损害，部分设备损坏。概述概述严格保证电压经济上不可行，也没有必要，允许的电压严格保证电压经济上不可行，也没有必要，允许的电压偏移：偏移：35kV35kV及以上：及以上：5%5%10kV10kV及以下：及以下：7%7%低压照明：低压照明：+7%+7%，-10%-10%农村电网：农村电网：+15%15%，-10%-10%（+10%+10%，-15%-15%）12.012.0合理的无功功率源配置是保证电压合理的关键合理的无功功率源配置是保证电压合理的关键 本章的基本内容本章的基本内容 为什么为什么V V 和和Q Q 联系起来联系起来 调压方法：调压方法：a)a)规划：如何确定网络参数和结构，简单设计，复杂校核规划：如何确定网络参数和结构，简单设计，复杂校核b)b)运行点优化：利用已有资源满足调压要求运行点优化：利用已有资源满足调压要求c)c)复杂系统优化：基本概念复杂系统优化：基本概念 学习方法：注重基本概念、简单系统的解决思路学习方法：注重基本概念、简单系统的解决思路12.012.012-1:12-1:电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡12-2:12-2:电压调整的基本概念电压调整的基本概念12-3:12-3:电压调整的措施电压调整的措施12-4:12-4:调压措施的应用调压措施的应用12.012.0目录目录电力系统无功功率平衡电力系统无功功率平衡无功功率平衡 无功负荷与无功电源失去平衡时，会引无功负荷与无功电源失去平衡时，会引起系统电压的升高或下降。起系统电压的升高或下降。实现无功功率在额定电压下的平衡是保实现无功功率在额定电压下的平衡是保证电压质量的基本条件。证电压质量的基本条件。12.112.1电力系统无功功率平衡电力系统无功功率平衡12.112.11.1.无功功率与电压的关系无功功率与电压的关系 无功功率对电压水平有决定性的影响，是引起电压损耗的重要因素无功功率对电压水平有决定性的影响，是引起电压损耗的重要因素在高压网络中，在高压网络中，XRXR，当，当QQ与与P P可比时，电压降落的绝大部分为可比时，电压降落的绝大部分为QXQX项，如果减少项，如果减少QQ，则可以大大减少电压损耗。，则可以大大减少电压损耗。无功功率的远距离传输和就地平衡无功功率的远距离传输和就地平衡无功功率的远距离传输和就地平衡无功功率的远距离传输和就地平衡 电力系统无功功率平衡电力系统无功功率平衡12.112.11.1.无功功率与电压的关系无功功率与电压的关系 节点电压有效值的大小对无功功率分布起决定作用节点电压有效值的大小对无功功率分布起决定作用忽略忽略 R R电力系统无功功率平衡电力系统无功功率平衡12.112.11.1.无功功率与电压的关系无功功率与电压的关系 节点电压有效值的大小对无功功率分布起决定作用节点电压有效值的大小对无功功率分布起决定作用当当 P P 和和 E E 为定值时，为定值时，QQ 与与 V V 的的关系如右图：关系如右图：由此可见，系统无功电源充足，可由此可见，系统无功电源充足，可以满足较高电压水平下的无功功率以满足较高电压水平下的无功功率平衡，无功不足，则运行电压水平平衡，无功不足，则运行电压水平较低。较低。节点电压有效值的大小对于节点电压有效值的大小对于无功功率分布起决定作用无功功率分布起决定作用。电力系统无功功率平衡电力系统无功功率平衡12.112.12.2.无功功率平衡无功功率平衡 无功功率平衡计算无功功率平衡计算系统无功功率平衡关系式：系统无功功率平衡关系式：QGCQLDQLQres QGC：电源供应的无功功率之和：电源供应的无功功率之和QLD：无功负荷之和：无功负荷之和QL：网络无功功率损耗之和网络无功功率损耗之和Qres：无功功率备用：无功功率备用Qres0 表示系统中无功功率可以平衡且有适量的备用表示系统中无功功率可以平衡且有适量的备用Qres0 表示系统中无功功率不足，应考虑加设无功补偿装置表示系统中无功功率不足，应考虑加设无功补偿装置电力系统无功功率平衡电力系统无功功率平衡12.112.12.2.无功功率平衡无功功率平衡 无功功率平衡计算无功功率平衡计算系统无功功率平衡关系式：系统无功功率平衡关系式：QGCQLDQLQres 系统电源的总无功出力系统电源的总无功出力QGC包括发电机的无功功率包括发电机的无功功率QG和各种无功补偿和各种无功补偿设备的无功功率设备的无功功率QC，即：，即：QGCQGQG总无功负荷总无功负荷QLD按负荷的有功功率和功率因数计算。为减少网损，一按负荷的有功功率和功率因数计算。为减少网损，一般规定般规定35kV及以上电压等级直接供电的负荷的及以上电压等级直接供电的负荷的 cos0.9，其它负荷的，其它负荷的 cos0.85总无功损耗总无功损耗QL包括变压器的无功损耗包括变压器的无功损耗QLT、线路电抗的无功损耗、线路电抗的无功损耗QL和线路电纳的无功功率和线路电纳的无功功率QB，即：，即：QL QLTQLQB电力系统无功功率平衡电力系统无功功率平衡12.112.12.2.无功功率平衡无功功率平衡 无功功率平衡的基本要求无功功率平衡的基本要求 无功电源的无功输出应能满足系统负荷和网络损耗在额定电压无功电源的无功输出应能满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的需求下对无功功率的需求 系统还必须配置一定的无功备用容量系统还必须配置一定的无功备用容量 尽量避免通过电网元件大量的传送无功功率，应该分地区、分尽量避免通过电网元件大量的传送无功功率，应该分地区、分电压级、就地进行无功功率平衡电压级、就地进行无功功率平衡 一般情况下按照正常最大和最小负荷的运行方式计算无功平衡，一般情况下按照正常最大和最小负荷的运行方式计算无功平衡，必要时还应校验某些设备检修时或故障后运行方式下的无功功率必要时还应校验某些设备检修时或故障后运行方式下的无功功率平衡平衡 总之，无功平衡是一个比有功平衡更复杂的问题。总之，无功平衡是一个比有功平衡更复杂的问题。一方面，一方面，不仅要考虑总的无功功率平衡还要考虑分地区的无功平衡，还不仅要考虑总的无功功率平衡还要考虑分地区的无功平衡，还要计及超高压线路充电功率、网损、线路改造、投运、新变压要计及超高压线路充电功率、网损、线路改造、投运、新变压器投运及大用户等各种对无功平衡有影响的因素器投运及大用户等各种对无功平衡有影响的因素一般无功功率按照就地平衡的原则进行补偿容量的分配。小容一般无功功率按照就地平衡的原则进行补偿容量的分配。小容量的、分散的无功补偿可采用静电电容器；大容量的配置在系量的、分散的无功补偿可采用静电电容器；大容量的配置在系统中枢点的无功补偿统中枢点的无功补偿 则宜采用同步调相机或则宜采用同步调相机或SVCSVC电力系统无功功率平衡电力系统无功功率平衡12.112.12.2.无功功率平衡无功功率平衡电力系统无功功率平衡电力系统无功功率平衡12.112.13.3.无功功率负荷无功功率负荷1 1）无功功率负荷无功功率负荷QQLDLD：以异步电动机为例说明负荷消耗无功功率的特点以异步电动机为例说明负荷消耗无功功率的特点 异步电动机是电力系统主要的无功负荷异步电动机是电力系统主要的无功负荷 系统无功负荷的电压特性主要由异步电动机决定系统无功负荷的电压特性主要由异步电动机决定 Qm:励磁功率。当电压较高时，由于饱和的影响，励磁功率。当电压较高时，由于饱和的影响，Xm 下降，下降，Qm 随随 V 变化的曲线稍高于二次曲线。变化的曲线稍高于二次曲线。Q:漏抗漏抗X的无功损耗，若负载功率的无功损耗，若负载功率 =常数，当电压降常数，当电压降低时，转差低时，转差 s 增大，增大，I 增大，增大，Q 也增大。也增大。在额定电压附近，电动机的无功功率随电压的增减而增减。但当电压在额定电压附近，电动机的无功功率随电压的增减而增减。但当电压明显降低时，无功功率主要由无功损耗决定，随电压下降反而上升。明显降低时，无功功率主要由无功损耗决定，随电压下降反而上升。为受载系数实际负荷为受载系数实际负荷/额定负荷额定负荷电力系统无功功率平衡电力系统无功功率平衡12.112.13.3.无功功率负荷无功功率负荷2 2）变压器的）变压器的无功损耗无功损耗Q0：励磁损耗，与：励磁损耗，与 V 2 成正比成正比QT：漏抗损耗，当：漏抗损耗，当 S 不变时，与不变时，与 V 2 成反比成反比变压器的无功损耗电压特性与异步电动机类似变压器的无功损耗电压特性与异步电动机类似 电力系统无功功率平衡电力系统无功功率平衡12.112.13.3.无功功率负荷无功功率负荷3 3）线路的）线路的无功损耗无功损耗QL：线路电抗的无功功率：线路电抗的无功功率QB：充电无功功率：充电无功功率35kV及以下输电线的充电功率小，线路消耗无功功率及以下输电线的充电功率小，线路消耗无功功率110kV及以上输电线，重载时是无功负载，轻载时能成为无功源及以上输电线，重载时是无功负载，轻载时能成为无功源电力系统无功功率平衡电力系统无功功率平衡12.112.14.4.无功功率电源无功功率电源 发电机发电机 同步调相机同步调相机 静电电容器静电电容器 静止无功补偿器静止无功补偿器 静止无功发生器静止无功发生器 电力系统无功功率平衡电力系统无功功率平衡12.112.14.4.无功功率电源无功功率电源1 1）发电机）发电机发电机是唯一的有功功率电源，发电机是唯一的有功功率电源，又是最基本的无功功率电源又是最基本的无功功率电源S SGNGN：额定视在功率：额定视在功率 GNGN：额定功率因数角额定功率因数角 C C为额定运行点为额定运行点 ACAC正比于定子额定电流，以一定比例代表发电正比于定子额定电流，以一定比例代表发电机的视在功率机的视在功率S SGNGN AD AD代表代表P PGNGN，ABAB代表代表Q QGNGN OC OC代表空载电势，正比于额定励磁电流（转代表空载电势，正比于额定励磁电流（转子电流）子电流）改变改变 GNGN时，时，P P、Q Q受定子额定电流（视在功率）受定子额定电流（视在功率）、转子电流额定值（空载电势）、原动机出力（额、转子电流额定值（空载电势）、原动机出力（额定有功功率）的限制定有功功率）的限制 以以ACAC为半径的圆弧代表额定视在功率的限制为半径的圆弧代表额定视在功率的限制 以以OCOC为半径的圆弧代表额定转子电流的限制为半径的圆弧代表额定转子电流的限制 DCDC为原动机出力的限制为原动机出力的限制 电力系统无功功率平衡电力系统无功功率平衡12.112.14.4.无功功率电源无功功率电源1 1）发电机）发电机隐极机联接在恒压母线上隐极机联接在恒压母线上讨论发电机在非额定功率因数下运行时可能发出的无功功率讨论发电机在非额定功率因数下运行时可能发出的无功功率电力系统无功功率平衡电力系统无功功率平衡12.112.14.4.无功功率电源无功功率电源1 1）发电机）发电机隐极机联接在恒压母线上隐极机联接在恒压母线上可见，发电机只在额定电压、电流和功率因可见，发电机只在额定电压、电流和功率因数下运行（数下运行（C C点）才能达到额定视在功率，点）才能达到额定视在功率，使容量得到最充分利用。降低功率因数运行使容量得到最充分利用。降低功率因数运行时，无功受转子电流限制。时，无功受转子电流限制。发电机一般以滞后功率因数运行，必要时可发电机一般以滞后功率因数运行，必要时可以减少励磁电流在超前功率因数下运行，即以减少励磁电流在超前功率因数下运行，即进相运行，以吸收系统多余的无功功率。进相运行，以吸收系统多余的无功功率。（系统低负荷运行时，线路电抗无功损耗明（系统低负荷运行时，线路电抗无功损耗明显减少，线路充电功率大量剩余，引起系统显减少，线路充电功率大量剩余，引起系统电压升高，发电机进相运行有利于调压）电压升高，发电机进相运行有利于调压）电力系统无功功率平衡电力系统无功功率平衡12.112.14.4.无功功率电源无功功率电源2 2）同步调相机）同步调相机同步调相机相当于空载运行的同步发电机。同步调相机相当于空载运行的同步发电机。欠励磁时：吸收感性无功，无功负荷，欠励磁时：吸收感性无功，无功负荷，QQL L过励磁时：供给感性无功，无功电源，过励磁时：供给感性无功，无功电源，QQC CQ QL L=5065%=5065%QQC C缺点：缺点：损耗较大：损耗较大：1.5-5%1.5-5%额定容量额定容量 是旋转机械，运行维护复杂是旋转机械，运行维护复杂 由于响应速度较慢，难以适应动态无功控制的要求，由于响应速度较慢，难以适应动态无功控制的要求，2020世纪世纪7070年代以来已逐渐被静止无功补偿装置所取代年代以来已逐渐被静止无功补偿装置所取代电力系统无功功率平衡电力系统无功功率平衡12.112.14.4.无功功率电源无功功率电源3 3）静电电容器）静电电容器静电电容器供给的无功功率静电电容器供给的无功功率 Q Q c c 与所在节点的电压与所在节点的电压 V V 的平方的平方成正比，即：成正比，即：Q Q c c=V=V 2 2/X/X c c损耗小，损耗小，0.3-0.5%0.3-0.5%额定容量额定容量经济，维护方便经济，维护方便装设简单，容量可大可小，可集中或分散，可通过分组，实现装设简单，容量可大可小，可集中或分散，可通过分组，实现非连续调节非连续调节调节性能比较差，电压下降时输出的无功功率减少调节性能比较差，电压下降时输出的无功功率减少电力系统无功功率平衡电力系统无功功率平衡12.112.14.4.无功功率电源无功功率电源4 4）静止无功补偿器（）静止无功补偿器（SVCSVC：Static Static VarVar Compensator Compensator）SVCSVC由静电电容器与电抗器并联组成，由静电电容器与电抗器并联组成，19701970年以来年以来SVCSVC在国外已被在国外已被大量采用，在我国电力系统中大量采用，在我国电力系统中19901990年以来也逐步得到了广泛应用。年以来也逐步得到了广泛应用。饱和电抗器型：利用饱和特性饱和电抗器型：利用饱和特性 晶闸管控制电抗器型晶闸管控制电抗器型(TCR)(TCR)：利用触发角控制，调节基波无功：利用触发角控制，调节基波无功 晶闸管投切电容器型晶闸管投切电容器型(TCR)(TCR)TCR TCR和和TSCTSC组合型组合型能快速、平滑地调节无功，能满足动态无功补偿的需要能快速、平滑地调节无功，能满足动态无功补偿的需要运行维护简单运行维护简单功率损耗小，响应时间短功率损耗小，响应时间短 FACTSFACTS电力系统无功功率平衡电力系统无功功率平衡12.112.14.4.无功功率电源无功功率电源5 5）静止无功发生器（）静止无功发生器（SVGSVG：Static Static VarVar GenaratorGenarator）又称为：又称为：STATCOMSTATCOM（静止同步补偿器）、（静止同步补偿器）、STATCONSTATCON（静（静止调相机）止调相机）SVGSVG是一种更为先进的静止型无功补偿装置，其主体是电压是一种更为先进的静止型无功补偿装置，其主体是电压源型逆变器。适当控制逆变器的输出电压，就可以灵活地改变源型逆变器。适当控制逆变器的输出电压，就可以灵活地改变SVGSVG的运行工况，使其处于容性负荷、感性负荷或零负荷状态。的运行工况，使其处于容性负荷、感性负荷或零负荷状态。与与SVCSVC比较，比较，SVGSVG具有响应具有响应速度更快、运行范围更宽、谐波电速度更快、运行范围更宽、谐波电流含量更少等优点。尤其是电压较低时仍可向系统注入较大的流含量更少等优点。尤其是电压较低时仍可向系统注入较大的无功电流。无功电流。FACTSFACTS总之，无功平衡是一个比有功平衡更复杂的问题。总之，无功平衡是一个比有功平衡更复杂的问题。一方面，一方面，不仅要考虑总的无功功率平衡还要考虑分地区的无功平衡，还不仅要考虑总的无功功率平衡还要考虑分地区的无功平衡，还要计及超高压线路充电功率、网损、线路改造、投运、新变压要计及超高压线路充电功率、网损、线路改造、投运、新变压器投运及大用户等各种对无功平衡有影响的因素器投运及大用户等各种对无功平衡有影响的因素一般无功功率按照就地平衡的原则进行补偿容量的分配。小容一般无功功率按照就地平衡的原则进行补偿容量的分配。小容量的、分散的无功补偿可采用静电电容器；大容量的配置在系量的、分散的无功补偿可采用静电电容器；大容量的配置在系统中枢点的无功补偿统中枢点的无功补偿 则宜采用同步调相机或则宜采用同步调相机或SVCSVC电力系统无功功率平衡电力系统无功功率平衡12.112.1(40+j30)MVA2100kmLGJ185T1SLDT212(40+J30)MVASGS1ZLS2SLDSL jQB1S01S02jBL/2jQB2j10MVA5.例例12-1电力系统无功功率平衡电力系统无功功率平衡12.112.1电压调整的基本概念电压调整的基本概念电压是电能质量的重要指标之一。电压质量对电力电压是电能质量的重要指标之一。电压质量对电力系统的安全与经济运行，对保证用户安全生产和产系统的安全与经济运行，对保证用户安全生产和产品质量以及电气设备的安全与寿命有重要的影响。品质量以及电气设备的安全与寿命有重要的影响。因此电压调整具有一定的重要性因此电压调整具有一定的重要性12.212.2 对设备：对设备：引起效率下降、经济性能变差，影响生活质量：照明引起效率下降、经济性能变差，影响生活质量：照明 缩短寿命，甚至造成损坏：白炽灯、电动机、绝缩短寿命，甚至造成损坏：白炽灯、电动机、绝 降低生产率，出废品、次品降低生产率，出废品、次品 对电力系统：对电力系统：电压降低：会使网络中功率和能量的损耗加大电压降低：会使网络中功率和能量的损耗加大 电压过低：有可能危及电力系统的运行稳定性电压过低：有可能危及电力系统的运行稳定性 电压过高：各种电气设备的绝缘可能受到损害，在超电压过高：各种电气设备的绝缘可能受到损害，在超高压网络中还将增加电晕损耗等高压网络中还将增加电晕损耗等12.212.2电压合理的重要性电压合理的重要性电压调整的基本概念电压调整的基本概念电压调整的基本概念电压调整的基本概念12.212.21.允许电压偏移指标允许电压偏移指标严格保证电压经济上不可行，也没有必要，允许的电压偏移：严格保证电压经济上不可行，也没有必要，允许的电压偏移：35kV35kV及以上：及以上：5%5%10kV10kV以下：以下：7%7%低压照明：低压照明：+7%+7%，-10%-10%农村电网：农村电网：+15%15%，-10%-10%（+10%+10%，-15%-15%）电压调整的基本概念电压调整的基本概念12.212.22.中枢点电压管理中枢点电压管理1)1)中枢点：中枢点：电力系统中重要的供电点（电压支撑点）。电力系统中重要的供电点（电压支撑点）。电力系统中负荷点数目众多又很分散，有必要选择一些有电力系统中负荷点数目众多又很分散，有必要选择一些有代表性的节点，这些点的电压质量符合要求，其它各点的代表性的节点，这些点的电压质量符合要求，其它各点的电压质量也能基本满足要求。电压质量也能基本满足要求。如：如：区域性水、火电厂高压母线区域性水、火电厂高压母线 有大量地方负荷的发电机电压母线有大量地方负荷的发电机电压母线 枢纽变电所的二次母线枢纽变电所的二次母线电压调整的基本概念电压调整的基本概念12.212.22.中枢点电压管理中枢点电压管理2)2)中枢点电压允许变化范围确定中枢点电压允许变化范围确定 中枢点向两个负荷点供电中枢点向两个负荷点供电 中枢点向多个负荷点供电中枢点向多个负荷点供电 如果中枢点是发电机母线如果中枢点是发电机母线 在任何时候，各个负荷点所要求的中枢点允许变化范围在任何时候，各个负荷点所要求的中枢点允许变化范围应有公共部分应有公共部分 电压调整的基本概念电压调整的基本概念12.212.22.中枢点电压管理中枢点电压管理2)2)中枢点电压允许变化范围确定中枢点电压允许变化范围确定 中枢点向两个负荷点供电中枢点向两个负荷点供电 SBmaxt/h SSBminSAmax SAmint/h Vt/h VSABASBO电压调整的基本概念电压调整的基本概念12.212.22.中枢点电压管理中枢点电压管理2)2)中枢点电压允许变化范围确定中枢点电压允许变化范围确定 中枢点向两个负荷点供电中枢点向两个负荷点供电 由图可见，尽管由图可见，尽管A A、B B两负荷点的电压有两负荷点的电压有1010的变化的变化范围，但是由于两处负荷大小和变化规律不同，两段范围，但是由于两处负荷大小和变化规律不同，两段线路的电压损耗值及变化规律亦不相同。为同时满足线路的电压损耗值及变化规律亦不相同。为同时满足两负荷点的电压质量要求，中枢点电压的允许变化范两负荷点的电压质量要求，中枢点电压的允许变化范围就大大缩小，最大时为围就大大缩小，最大时为7 7，最小时仅有，最小时仅有1 1电压调整的基本概念电压调整的基本概念12.212.22.中枢点电压管理中枢点电压管理2)2)中枢点电压允许变化范围确定中枢点电压允许变化范围确定 中枢点向多个负荷点供电中枢点向多个负荷点供电 一般选择最高点和最低点来确定中枢点电压即可。即一般选择最高点和最低点来确定中枢点电压即可。即地区负荷最大时，电压最低的负荷点的允许电压下限地区负荷最大时，电压最低的负荷点的允许电压下限电压损耗作为中枢点的最低电压；地区负荷最小时，电压损耗作为中枢点的最低电压；地区负荷最小时，电压最高的负荷点的允许电压上限电压损耗作为中电压最高的负荷点的允许电压上限电压损耗作为中枢点的最高电压。枢点的最高电压。电压调整的基本概念电压调整的基本概念12.212.22.中枢点电压管理中枢点电压管理2)2)中枢点电压允许变化范围确定中枢点电压允许变化范围确定 中枢点为发电机母线中枢点为发电机母线 除了上述要求外，还应受厂用电设备和发电机的最高除了上述要求外，还应受厂用电设备和发电机的最高允许电压、保持系统稳定的最低允许电压的限制。允许电压、保持系统稳定的最低允许电压的限制。电压调整的基本概念电压调整的基本概念12.212.22.中枢点电压管理中枢点电压管理2)2)中枢点电压允许变化范围确定中枢点电压允许变化范围确定 在任何时候，各个负荷点所要求的中枢点允许变化范围在任何时候，各个负荷点所要求的中枢点允许变化范围应有公共部分应有公共部分调整中枢点电压，使其在公共部分的允许范围内变动，调整中枢点电压，使其在公共部分的允许范围内变动，就可以满足各负荷点的调压要求，而不必在各负荷点再就可以满足各负荷点的调压要求，而不必在各负荷点再装设调压设备。装设调压设备。并不是所有情况下都可以调压中枢点电压来满足所有负并不是所有情况下都可以调压中枢点电压来满足所有负荷节点的电压要求，有时要采取附加措施，如在负荷点荷节点的电压要求，有时要采取附加措施，如在负荷点装设调压设备。装设调压设备。电压调整的基本概念电压调整的基本概念12.212.22.中枢点电压管理中枢点电压管理2)2)中枢点电压允许变化范围确定中枢点电压允许变化范围确定 弄清由中枢点调压的各负荷节点的负荷的变化规律和弄清由中枢点调压的各负荷节点的负荷的变化规律和电压允许的范围；电压允许的范围；根据根据，计算各负荷节点对中枢点电压的要求；，计算各负荷节点对中枢点电压的要求；各负荷对中枢点电压要求的公共区域，即为中枢点电各负荷对中枢点电压要求的公共区域，即为中枢点电压容许变化范围，反过来说，只要中枢点电压在这一范围压容许变化范围，反过来说，只要中枢点电压在这一范围内，即可以满足各点的调压要求内，即可以满足各点的调压要求 逆调压模式逆调压模式 顺调压模式顺调压模式 恒调压模式恒调压模式 在高峰负荷时升高中枢点电压（在高峰负荷时升高中枢点电压（1.05V1.05VN N），在低谷负荷时降低），在低谷负荷时降低中枢点电压（中枢点电压（1.0V1.0VN N，保持额定电压），保持额定电压）适用于：线路长，负荷变动大的场合适用于：线路长，负荷变动大的场合 若发电机电压一定，则大负荷时，中枢点电压下降，小负荷时，若发电机电压一定，则大负荷时，中枢点电压下降，小负荷时，中枢点电压稍高，与逆调压相反，所以逆调压往往难实现中枢点电压稍高，与逆调压相反，所以逆调压往往难实现 逆调压模式逆调压模式电压调整的基本概念电压调整的基本概念12.212.23.中枢点电压调整方式中枢点电压调整方式 逆调压模式逆调压模式 顺调压模式顺调压模式 恒调压模式恒调压模式 高峰负荷时允许中枢点电压低一些，但不低于线路额定电压的高峰负荷时允许中枢点电压低一些，但不低于线路额定电压的102.5102.5；低谷负荷时允许其电压高一些，但不超过线路额定电压的低谷负荷时允许其电压高一些，但不超过线路额定电压的107.5107.5的调压模式。的调压模式。适用于：某些供电距离较近，或者负荷变动不大的变电所适用于：某些供电距离较近，或者负荷变动不大的变电所 顺调压模式顺调压模式电压调整的基本概念电压调整的基本概念12.212.23.中枢点电压调整方式中枢点电压调整方式 逆调压模式逆调压模式 顺调压模式顺调压模式 恒调压模式恒调压模式介于前面两种调压方式之间的调压方式是恒调压。介于前面两种调压方式之间的调压方式是恒调压。任何负荷下中枢点电压基本保持不变且略大于任何负荷下中枢点电压基本保持不变且略大于V VN N（1.025V1.025VN N，1.021.05 V1.021.05 VN N之间）之间）恒调压模式恒调压模式电压调整的基本概念电压调整的基本概念12.212.23.中枢点电压调整方式中枢点电压调整方式式中式中k1k1和和k2k2分别为升压和降压变压器的变比，分别为升压和降压变压器的变比，R R和和X X分别为变压器和线路的总电阻和总电抗分别为变压器和线路的总电阻和总电抗电压调整的基本概念电压调整的基本概念12.212.23.电压调整电压调整的基本原理的基本原理R+jXP+jQ1:K1Vb1:K2VG电压调整的基本概念电压调整的基本概念12.212.23.电压调整电压调整的基本原理的基本原理由公式可见，为了调整用户端电压由公式可见，为了调整用户端电压 V Vb b 可以采取以下措施：可以采取以下措施：（1 1）调节励磁电流以改变发电机机端电压）调节励磁电流以改变发电机机端电压 V VG G（2 2）适当选择变压器的变比）适当选择变压器的变比（3 3）改变线路的参数）改变线路的参数（4 4）改变无功功率的分布）改变无功功率的分布 电压调整的措施电压调整的措施电压电压调整调整措施措施 发电机调压发电机调压 改变变压器变比调压改变变压器变比调压 利用无功功率补偿调压利用无功功率补偿调压 线路串联电容补偿调压线路串联电容补偿调压12.312.3依靠自动励磁装置调节励磁电流来改变端电压依靠自动励磁装置调节励磁电流来改变端电压对于不同类型的供电网络，发电机调压所起作用不同对于不同类型的供电网络，发电机调压所起作用不同（1 1）由孤立的发电厂不经升压直接供电的小型电力网，改）由孤立的发电厂不经升压直接供电的小型电力网，改变发电机端电压就可以满足负荷点的电压质量要求（变发电机端电压就可以满足负荷点的电压质量要求（逆调压逆调压），不必另外再增加调压设备。，不必另外再增加调压设备。（2 2）对于线路较长、供电范围交大、有多级变压的供电系）对于线路较长、供电范围交大、有多级变压的供电系统，发电机调压主要是为了满足近处地方负荷的电压质量要统，发电机调压主要是为了满足近处地方负荷的电压质量要求（求（逆调压逆调压）。）。电压调整的措施电压调整的措施12.312.31.发电机调压发电机调压对于不同类型的供电网络，发电机调压所起作用不同对于不同类型的供电网络，发电机调压所起作用不同（3 3）对于由若干发电厂并列运行的电力系统，进行电压调）对于由若干发电厂并列运行的电力系统，进行电压调整的电厂需有相当充裕的无功容量储备，一般不易满足。另整的电厂需有相当充裕的无功容量储备，一般不易满足。另外调整个别发电厂的母线电压，会引起无功功率重新分配，外调整个别发电厂的母线电压，会引起无功功率重新分配，可能同无功功率的经济分配发生矛盾。所以在大型电力系统可能同无功功率的经济分配发生矛盾。所以在大型电力系统中发电机调压一般只作为一种辅助性的调压措施。中发电机调压一般只作为一种辅助性的调压措施。电压调整的措施电压调整的措施12.312.31.发电机调压发电机调压改变变压器变比可以升高或降低次级绕组的电压。改变变压改变变压器变比可以升高或降低次级绕组的电压。改变变压器的变比调压实际上就是根据调压要求适当选择分接头器的变比调压实际上就是根据调压要求适当选择分接头12.312.3电压调整的措施电压调整的措施2.改变变压器变比调压改变变压器变比调压（1 1）降压变压器分接头的选择）降压变压器分接头的选择（2 2）升压变压器分接头的选择）升压变压器分接头的选择 调压分接头在高压绕组，高压调压分接头在高压绕组，高压/中压绕组中压绕组 对应额定电压的分接头为主接头对应额定电压的分接头为主接头 6300kVA6300kVA及以下及以下 3 3个分接头个分接头 0.5%0.5%8000kVA 8000kVA及以上及以上 5 5个分接头个分接头 2 22.5%2.5%用于在系统无功充足时，用于在系统无功充足时，解决各变电所的调压问题解决各变电所的调压问题V VT T(PR(PRT TQXQXT T)/V)/V1 1V V2 2(V(V1 1V VT T)/k)/kk kV V1t1t/V/V2N2N 是是变变压压器器的的变变比比，即即高高压压绕绕组组分分接接头头电电压压V V1t1t和和低低压压绕组额定电压绕组额定电压V V2N2N之比。之比。将将 k k 代入上式，得高压侧分接头电压：代入上式，得高压侧分接头电压：V V1t1t(V(V1 1V VT T)*V)*V2N2N/V/V2 2 当当变变压压器器通通过过不不同同的的功功率率时时，可可以以通通过过计计算算求求出出在在不不同同负负荷荷下下为满足低压侧调压要求所应选择的高压侧分接头电压为满足低压侧调压要求所应选择的高压侧分接头电压12.312.3电压调整的措施电压调整的措施2.改变变压器变比调压改变变压器变比调压（1 1）降压变压器分接头的选择）降压变压器分接头的选择V2P+jQV1RT+jXTk:1普普通通的的双双绕绕组组变变压压器器的的分分接接头头只只能能在在停停电电的的情情况况下下改改变变，在在正正常常的的运运行行中中无无论论负负荷荷怎怎样样变变化化只只能能使使用用一一个个固固定定的的分分接接头头。这这样样可可以计算最大负荷和最小负荷下所要求的分接头电压以计算最大负荷和最小负荷下所要求的分接头电压V V1tmax1tmax (V(V1max1maxV Vtmaxtmax )V)V2N 2N/V/V2max2maxV V1tmin1tmin (V(V1min1minV Vtmintmin)V)V2N 2N/V/V2min2min然后求取它们的算术平均值，即然后求取它们的算术平均值，即V V1t.av1t.av (V(V1tmax1tmax V V1tmin 1tmin)/2)/2根根据据值值可可选选择择一一个个与与它它最最接接近近的的分分接接头头。然然后后根根据据所所选选取取的的分分接接头头校校验验最最大大负负荷荷和和最最小小负负荷荷时时低低压压母母线线电电压压上上的的实实际际电电压压是是否否符符合要求合要求12.312.3电压调整的措施电压调整的措施2.改变变压器变比调压改变变压器变比调压（1 1）降压变压器分接头的选择）降压变压器分接头的选择当当考考虑虑负负荷荷变变化化时时，分分别别求求出出最最大大和和最最小小负负荷荷时时的的抽抽头头选选择择，然然后后取取其其算算术术平平均均值值，再再进进行行校校验验是是否否满满足足电电压压要要求求，基基本本步步骤骤如如下下：1)根根据据最最大大和和最最小小负负荷荷的的运运行行情情况况，求求出出其其一一次次侧侧电电压压 V1max 和和 V1min，以以及及通通过过变变压压器器的的负负荷荷 Pmax+jQmax 和和 Pmin+jQmin，求求取取变变压压器的电压损耗器的电压损耗 Vmax 和和 Vmin。12.312.3电压调整的措施电压调整的措施2.改变变压器变比调压改变变压器变比调压（1 1）降压变压器分接头的选择）降压变压器分接头的选择4).选择邻近的接头作为所选择的接头选择邻近的接头作为所选择的接头 3).取其算术平均值取其算术平均值12.312.3电压调整的措施电压调整的措施2.改变变压器变比调压改变变压器变比调压（1 1）降压变压器分接头的选择）降压变压器分接头的选择2).套用公式计算最大负荷和最小负荷时的分接头选择套用公式计算最大负荷和最小负荷时的分接头选择5).套用低压侧电压计算公式进行验算套用低压侧电压计算公式进行验算 与选择与选择降压变压器分降压变压器分接头的方法基本相同接头的方法基本相同12.312.3电压调整的措施电压调整的措施2.改变变压器变比调压改变变压器变比调压（2 2）升压变压器分接头的选择）升压变压器分接头的选择由由于于升升压压变变压压器器中中功功率率方方向向是是从从低低压压侧侧送送往往高高压压侧侧的的，故故公公式式中中V VT T前前的的符符号号应应相相反反，即即应应将将电电压压损损耗耗和和高高压压侧侧电电压压相相加。因而有：加。因而有：V V1t1t(V(V1 1+V+VT T)*V)*V2N2N/V/V2 2式式中中，V V2 2为为变变压压器器低低压压侧侧的的实实际际电电压压或或给给定定电电压压；V V1 1为为高高压侧所要求的电压压侧所要求的电压V2P+jQV1RT+jXT1:k