第12章电力系统的无功功率平衡和电压调整ppt课件.ppt
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1、 Huazhong University of Science and Technology我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物p 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡u无功负荷和无功电源及其无功电压特性无功负荷和无功电源及其无功电压特性u无功功率平衡与电网电压水平的关系无功功率平衡与电网电压水平的关系p 电压调整的基本概念电压调整的基本概念u允许电压偏移允许电压偏移u中枢电压管理中枢电压管理p 电压调整的措施电压调整的措施p 调压措施的应用调压措施的应用Huazhong Univers
2、ity of Science and TechnologyCH12 电力系统的无功功率电力系统的无功功率 平衡和电压调整平衡和电压调整我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物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概述概述p 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p 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:规定的要求:l 供电电压偏移供电电压偏移l 电压波动和闪变电压波动和闪
3、变l 电网谐波电网谐波l 三相不对称程度三相不对称程度我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物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概述概述p 电压合理的重要性:电压合理的重要性:l 对设备:对设备: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l 对电力系统:电压降低:会使网络
4、中功率和能量的损耗加大;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,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在超高压网络中还将增加电晕损耗等我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物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概述概述p 允许的电压偏移允许的电压偏移(严格保证电压经济上不可行,也没有必要)(严
5、格保证电压经济上不可行,也没有必要)l 35kV及以上:及以上:5%l 10kV及以下:及以下:7%l 低压照明:低压照明: +7%,-10%l 农村电网:农村电网: +15%,-10%(+10%,-15%)p 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 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡1. 无功功率与电压的关系无功功率与电压的关系p 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
6、对电压水平有决定性的影响,是引起电压损耗的重要因素22()()ijjjjjPRQXPXQRPRQXVVVVVV0jjVV在高压网络中,在高压网络中,X R,当,当Q与与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QX项,如果减少项,如果减少Q,则可以大大减少电压损耗。,则可以大大减少电压损耗。 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡1. 无功功率与电压的关系无功功率与电压的关系p 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
7、压有效值的大小对无功功率分布起决定作用0VV 忽略忽略 R R2sincos sincoscossin cossinEVPVIEXIXEVVQVIEVXIXX我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡1. 无功功率与电压的关系无功功率与电压的关系p 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2222cosEVVEVVQPXXXXu 当当 P 和和 E 为定值时,为定值时,Q(V) 特性曲线为下开特性曲线
8、为下开口抛物线口抛物线,如右图如右图u 调节励磁电流,改变调节励磁电流,改变 E 可调整可调整 Q(V) 特性特性我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡1. 无功功率与电压的关系无功功率与电压的关系p 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u 系统无功电源充足,可以满足较高电压水平系统无功电源充足,可以满足较高电压水平下的无功功率平衡下的无功功率平衡u 系统无功电源不足,运行电压水平偏低系统无功
9、电源不足,运行电压水平偏低u 系统无功电源过剩,运行电压水平偏高系统无功电源过剩,运行电压水平偏高u 节点电压有效值的大小对于无功功率分布起节点电压有效值的大小对于无功功率分布起决定作用决定作用我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡1. 无功功率与电压的关系无功功率与电压的关系p 无功功率平衡与电压水平的关系无功功率平衡与电压水平的关系-Ex12-240X PjQ1V2VLDLDPjQ222122VVVQPXX221LDLD000115kV,
10、40MW, 110MMVVPQQQVQV22已知:;(1)若=20var,试根据无功功率平衡条件确定 ;(2)若=30var,试确定22LD0110VQQMvarQkVV3025201510102104106108110LD-1( )QVLD-2( )QV( )Q VV2/kV103104105106107Q/Mvar28.1925.9123.5921.2118.79QLD-117.5417.8818.2218.5718.92QLD-226.3026.8227.3327.8628.39我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没
11、有错:表里边有一个活的生物12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡2. 无功功率无功功率平衡平衡p 无功功率平衡的基本概念无功功率平衡的基本概念u 系统无功电源容量大于无功负荷与无系统无功电源容量大于无功负荷与无功损耗之和,具有备用容量功损耗之和,具有备用容量GCLDLresQQQQu 无功电源总出力包括发电机无功功率无功电源总出力包括发电机无功功率和各种无功补偿设备的无功功率和各种无功补偿设备的无功功率GCGCQQQ 发电机无功功率按额定功率因数计算发电机无功功率按额定功率因数计算u 无功损耗包括包括变压器的无功损无功损耗包括包括变压器的无功损耗、线路电抗的无功损耗和线路电耗、
12、线路电抗的无功损耗和线路电纳的无功功率纳的无功功率LLTLBQQQQcos0.9u 无功负荷按照负荷有功功率和功率无功负荷按照负荷有功功率和功率因数计算因数计算35kV及以上工业负荷:及以上工业负荷:其它负荷:其它负荷: cos0.85我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡2. 无功功率无功功率平衡平衡p 无功功率平衡的基本要求无功功率平衡的基本要求u 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无功电源的无功输出应能满足系
13、统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的需求率的需求u 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u 尽量尽量避免无功大容量远距离传送避免无功大容量远距离传送,应该,应该分地区、分电压级、就地进行无功分地区、分电压级、就地进行无功功率平衡功率平衡。“调余补缺调余补缺”对于无功功率不适宜。对于无功功率不适宜。u 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平衡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 222LPQPRVPRQXVV我
14、吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡2. 无功功率无功功率平衡平衡p 无功功率平衡的实现无功功率平衡的实现u 无功平衡是一个比有功平衡更复杂的问题。无功平衡是一个比有功平衡更复杂的问题。 一方面,不仅要考虑总的无一方面,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,还要计及超高压线路充电功率、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、新变压器投运及大用户等各种对无功平衡有影响网损、线路改造、投运
15、、新变压器投运及大用户等各种对无功平衡有影响的因素的因素u 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;大容量的配置在系统中枢点的无功补偿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 则宜采用同步调相机或则宜采用同步调相机或SVC 超高压线路并联高压电抗:超高压线路并联高压电抗:90%QB 变电站低容低抗、配电网电容补偿变电站低容低抗、配电网电容补偿我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表
16、里边有一个活的生物12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡3. 无功功率负荷无功功率负荷(1)异步电动机:)异步电动机:是电力系统主要的无功负荷是电力系统主要的无功负荷u 等值电路等值电路u 因为异步电动机在电力系统负荷(特别是无功负荷)中占比因为异步电动机在电力系统负荷(特别是无功负荷)中占比重很大,重很大,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mjXjXRsIIV22MmmVQQQI XXu 异步电动机的无功功率和有功功率异步电动机的无功功率和有功功率u 异步电动机的无功电压特性异步电动机的无功电压特性受载系数受载系数负载不变负载
17、不变电压降低电压降低无功损耗无功损耗反而升高反而升高2M(1)I RPssMNPP受饱和影响,受饱和影响,励磁功率稍高励磁功率稍高于二次曲线于二次曲线我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡3. 无功功率负荷无功功率负荷(2)变压器的无功损耗)变压器的无功损耗TjBTTRjXITG1V2V22LT0TTT220SNNN% 100100SQQQV BXVIVSVSSV u 变压器的无功损耗变压器的无功损耗u 变压器等值电路变压器等值电路(3)输电线
18、路的无功损耗)输电线路的无功损耗22221122L221222B122PQPQQXXVVBQVV u 输电线路的无功消耗输电线路的无功消耗u 输电线路等值电路输电线路等值电路2BjLLRjX1V2V11PjQ22PjQ2Bj35kV线线路充电路充电功率很功率很小,线小,线路消耗路消耗无功功无功功率;率;110kV及以上及以上线路轻线路轻载时为载时为无功电无功电源,重源,重载时消载时消耗无功耗无功功率。功率。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡
19、4.无功功率电源无功功率电源p 发电机发电机p 同步调相机同步调相机p 静电电容器静电电容器 p 静止无功补偿器静止无功补偿器 p 静止无功发生器静止无功发生器 我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡4.无功功率电源无功功率电源(1) 发电机发电机P-Q极限极限djXNIENV_sincosdNNGNdNNGNABX IQADX IP受额定励磁电流(受额定励磁电流(空载电势空载电势)限制,)限制,以以O点为圆心,点为圆心,OC为半径为半径进相运
20、行的进相运行的静态稳定约静态稳定约束束和定子绕和定子绕组端部温升组端部温升受定子额定电流(受定子额定电流(额定视在功率额定视在功率)限)限制,以制,以A点为圆心点为圆心,AC为半径为半径u OC空载电势空载电势 Eu OA机端电压机端电压 VNu AC发电机电抗发电机电抗压降,正比于视在压降,正比于视在功率;功率;u AD正比于机端正比于机端有功功率有功功率u AB正比于机端正比于机端无功功率无功功率u DC原动机输入原动机输入功率(功率(额定有功功额定有功功率率)约束)约束讨论发电机在非额定功率因数讨论发电机在非额定功率因数下的无功功率:下的无功功率:隐极机联接在隐极机联接在恒压母线上恒压母
21、线上 sinGNGNNGNNQSP tgu 额定状态下:额定状态下:我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡4.无功功率电源无功功率电源n 旋转元件,运行维护复杂;旋转元件,运行维护复杂;n 有功损耗较大,满负荷时约为额定容量的有功损耗较大,满负荷时约为额定容量的1.5%5%,容量越小,比例越大;,容量越小,比例越大;n 小容量机组投资费用高(每小容量机组投资费用高(每kVA),仅利于集中大容量使用;),仅利于集中大容量使用;n 响应速度较慢,难
22、以适应动态无功控制的要求;响应速度较慢,难以适应动态无功控制的要求;n 20世纪世纪70年代后,逐渐为静止无功补偿器取代。年代后,逐渐为静止无功补偿器取代。djXIEVEVIdjX IVEIdjX I(2)同步调相机)同步调相机u 过励磁运行过励磁运行,向电网输出感性无功功率;,向电网输出感性无功功率;u 欠励磁运行欠励磁运行,从电网吸收感性无功功率;,从电网吸收感性无功功率;u 欠励磁最大容量为过励磁容量的欠励磁最大容量为过励磁容量的50%65%;u 可实现无功电压连续调节;可实现无功电压连续调节;u 具有强励功能,有利于在系统故障时提高稳定性。具有强励功能,有利于在系统故障时提高稳定性。我
23、吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡4.无功功率电源无功功率电源(3)静电电容器)静电电容器u 输出无功与节点电压平方成正比,输出无功与节点电压平方成正比,无功功率调节性能较差无功功率调节性能较差(V,Q););u 装设容量可大可小,既可集中安装,亦可分散安装;装设容量可大可小,既可集中安装,亦可分散安装;u 单位容量投资费用较小,与总容量无关;单位容量投资费用较小,与总容量无关;u 运行损耗小,约为额定容量的运行损耗小,约为额定容量的 0.3
24、%0.5%;u 无旋转元件,运行维护方便;无旋转元件,运行维护方便;u 可根据负荷变化,分组投切电容器,实现补偿功率的分级调节(不连续);可根据负荷变化,分组投切电容器,实现补偿功率的分级调节(不连续);u 是目前电网中广泛采用的无功补偿技术是目前电网中广泛采用的无功补偿技术;u 工程上遇到由于谐波引起的电容器损坏事故较为突出,值得关注。工程上遇到由于谐波引起的电容器损坏事故较为突出,值得关注。我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢?但是我也感到愉快,证实我的猜测没有错:表里边有一个活的生物12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡4.无功功率
25、电源无功功率电源(4)静止无功补偿器)静止无功补偿器 SVC(Static Var Compensator): 由静电电容器与电抗器由静电电容器与电抗器并联组成,并联组成,可平滑地改变可平滑地改变 输出或吸收的输出或吸收的 Q,1970以来以来SVC在国外已被大量采在国外已被大量采用,在我国电力系统中用,在我国电力系统中1990以来也逐步得到了广泛应用以来也逐步得到了广泛应用p 静止无功补偿器静止无功补偿器饱和电抗器型静止补偿器饱和电抗器型静止补偿器电容电容CS:V-I 特特性斜率调整;性斜率调整;u饱和电抗器饱和电抗器我吓了一跳,蝎子是多么丑恶和恐怖的东西,为什么把它放在这样一个美丽的世界里
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