电力系统无功功率平衡和电压调整ppt课件.ppt

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1、经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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CH12 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经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿

2、其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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无功功率负荷无功功率负荷p异步电动机异步电动机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u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受载系数系数负载不变负载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受饱和影

3、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经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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无功功率负荷无功功率负荷p变压器的无功损耗变压器的无功损耗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p输电线路的无功损耗输电线路的无功损耗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35kV线线路充电路充电功率很功率很小；小；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

4、载时消载时消耗无功耗无功功率。功率。经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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无功功率电源无功功率电源p发电机发电机P-Q极限极限受额定励磁电流限受额定励磁电流限制，制，发电机电抗压发电机电抗压降限值降限值，以，以O点为点为圆心，圆心，OC为半径为半径进相运行的稳进相运行的稳定约束和定子定约束和定子绕组端部温升绕组端部温升受定子额定电流限受定子额定电流限制，制，发电机电抗压发电机电抗压降限值降限值，以，以A点为点为圆心，圆心，AC为半径为半径u

5、OC空载电势空载电势uOA机端电压机端电压uAC发电机电抗发电机电抗压降，正比于视压降，正比于视在功率；在功率；uAD正比于机端正比于机端有功功率有功功率uAB正比于机端正比于机端无功功率无功功率uDC原动机输入原动机输入功率（额定有功功率（额定有功功率）约束功率）约束经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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无功功率电源无功功率电源u旋转元件，运行维护复杂；旋转元件，运行维护复杂；u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

6、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；u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；u响应速度较慢，难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u20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；p同步调相机同步调相机u过励磁运行，向电网输出感性无功功率；过励磁运行，向电网输出感性无功功率；u欠励磁运行，从电网吸收感性无功功率；欠励磁运行，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

7、压连续调节；可实现无功电压连续调节；u具有强励功能，有利于提高稳定性具有强励功能，有利于提高稳定性经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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无功功率电源无功功率电源p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，无功功率调节性能较差；输出无功与节点电压平方成正比，无功功率调节性能较差；u装设容量可达可小，既可集中安装，亦可分散安装；装设容量可达可小，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

8、总容量无关；u运行损耗约为额定容量的运行损耗约为额定容量的0.3%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目前广泛低压配网中广泛采用的无功补偿技术目前广泛低压配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，值得关注经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用电力系统的

9、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无功功率电源无功功率电源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经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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无功功率电源无功功率电源p静止无功补偿器静止无功补偿器晶闸管控制电抗器型静止补偿器晶闸管控制电抗器型静止补偿器uTCR支路正支路正负半周内部分导负半周内部分导通通u等值电感可连等值电感可连续调节续调节u有谐波有谐波经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当

10、按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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无功功率电源无功功率电源p静止无功补偿器静止无功补偿器晶闸管投切电容器型静止补偿器晶闸管投切电容器型静止补偿器uTSC：整周：整周波投切，不产波投切，不产生谐波生谐波u分级调节分级调节u快速响应快速响应经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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无功功率电源无功功率电源p静止无功补偿器静止无功补

11、偿器静止无功发生器（静止无功发生器（SVG：Static Var Generator）u与与SVC相比，响应速度更快，运行范相比，响应速度更快，运行范围更宽，谐波电流含量更少围更宽，谐波电流含量更少u电压较低时仍可向系统注入较大的无电压较低时仍可向系统注入较大的无功电流功电流u储能电容的容量远小于装置无功容量储能电容的容量远小于装置无功容量经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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无功功率平衡无功功率平衡p风电场风电场无功功率平衡的基本概念无功

12、功率平衡的基本概念u风电场风电场无功电源容量无功电源容量等于风电内部等于风电内部无无功损耗功损耗及传输线路无功损耗及传输线路无功损耗之和之和，并具有备用容量并具有备用容量u风电场风电场无功电源包括无功电源包括风机风机无功功率和无功功率和风电场集中风电场集中无功补偿设备无功功率无功补偿设备无功功率u风电场风电场无功无功负荷负荷总出力包括总出力包括变压器无变压器无功损耗、线路无功损耗及充电效应功损耗、线路无功损耗及充电效应u无功功率就地平衡无功功率就地平衡避免无功大容量避免无功大容量远距离传送远距离传送经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消

13、费者购买商品的价款或接受服务的费用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无功功率平衡无功功率平衡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uP为一定值，为一定值，Q(V)特性曲线为下开口抛物线；特性曲线为下开口抛物线；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u系统无功电源输出不足，运行电压水平偏低；系统无功电源输出不足，运行电压水平偏低；u系统无功电源输出过剩，运行电压水平偏高；系统无功电源输出过剩，运行电压水平偏高；u实现额定电压水平下的无功功率平衡，据此配实现额定电压水平下的无功功率平衡，据此配置无功电源设备置无功电源设

14、备经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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无功功率平衡无功功率平衡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-Ex12-2V2/kV103104105106107Q/Mvar28.1925.9123.5921.2118.79QLD-117.5417.8818.2218.5718.92QLD-226.3026.8227.3327.8628.39经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿

15、的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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电压调整的基本概念电压调整的基本概念p电压偏移过大的危害电压偏移过大的危害u电压偏低电压偏低对系统和用户的影响对系统和用户的影响电动机输出转矩降低或定子电电动机输出转矩降低或定子电 流流增大，失速甚至停转；增大，失速甚至停转；电热设备生产效率降低电热设备生产效率降低照明光线不足，影响人的视力照明光线不足，影响人的视力网络功率和能量损耗增加网络功率和能量损耗增加降低系统运行的稳定性降低系统运行的稳定性u电压偏高电压偏高对系统和用户的影响对系统和用户的影响电气设备绝缘受损，寿命缩短电气设备绝

16、缘受损，寿命缩短超高压网络电晕损耗超高压网络电晕损耗p允许电压偏移允许电压偏移u35kV及以上供电电压：正、负偏移的及以上供电电压：正、负偏移的绝对值之和不超过绝对值之和不超过10%VN；上下偏移上下偏移同号时，按较大偏移绝对值衡量同号时，按较大偏移绝对值衡量u10kV及以下三相供电电压：及以下三相供电电压：7%VNu220V单相供电电压：单相供电电压：+7%-10%VNp中枢点的电压管理中枢点的电压管理u中枢点的概念中枢点的概念区域性水、火电厂高压母线区域性水、火电厂高压母线枢纽变电所的二次母线枢纽变电所的二次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经营者提供商品或者

17、服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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电压调整的基本概念电压调整的基本概念p中枢点的电压管理中枢点的电压管理确定允许电压运行范围确定允许电压运行范围VA：(0.951.05)VN时间时间VOAVOA080.040.991.098240.11.051.15VB：(0.951.05)VN时间时间VOBVOB0160.010.961.068240.030.981.08经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费

18、者购买商品的价款或接受服务的费用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电压调整的基本概念电压调整的基本概念p中枢点的电压管理中枢点的电压管理调压方式调压方式u逆调压逆调压大负荷时，线路电压损耗大，提高中枢点电压，使负荷点电压不至太低；大负荷时，线路电压损耗大，提高中枢点电压，使负荷点电压不至太低；小负荷时，线路电压损耗小，降低中枢点电压，使负荷点电压不至太高；小负荷时，线路电压损耗小，降低中枢点电压，使负荷点电压不至太高；考虑发电机电压一定，大负荷时中枢点电压会低一些，小负荷时则高一些，考虑发电机电压一定，大负荷时中枢点电压会低一些，小负荷时则高一些，因此，逆调压要求

19、较高，较难实现；因此，逆调压要求较高，较难实现；u顺调压顺调压大负荷时，允许中枢点电压低一些，但不低于线路额定电压的大负荷时，允许中枢点电压低一些，但不低于线路额定电压的102.5%；小负荷时，允许中枢点电压高一些，但不高于线路额定电压的小负荷时，允许中枢点电压高一些，但不高于线路额定电压的107.5%；u恒调压恒调压任何情况下，维持中枢点电压大约恒定，一般较线路额定电压高任何情况下，维持中枢点电压大约恒定，一般较线路额定电压高2%5%；经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用电力系统的无功功率平衡和电压

20、调整电力系统的无功功率平衡和电压调整电压调整的原理和措施电压调整的原理和措施p电压调整的基本原理电压调整的基本原理u调节励磁电流改变调节励磁电流改变VGu适当选择变压器变比适当选择变压器变比ku改变线路参数改变线路参数u改变无功功率分布改变无功功率分布1:k1VGk2:1VbGR+jXP+jQp电压调整的措施电压调整的措施u发电机调压发电机调压u改变变压器变比改变变压器变比u无功补偿调压无功补偿调压采用静电电容器采用静电电容器采用同步调相机采用同步调相机4%2%G4%2%3%1%10%5%8%3%6%2%110kV310kV380Vu多级变压供电系统的电压损耗分布与多级变压供电系统的电压损耗分

21、布与发电机调压发电机调压机端电压允许偏移：机端电压允许偏移：5%VGN，可采用逆调压；，可采用逆调压；复杂电力系统中，发电机调压一般作为辅助性调压措施复杂电力系统中，发电机调压一般作为辅助性调压措施经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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电压调整的原理和措施电压调整的原理和措施u改变变压器变比调压改变变压器变比调压降压变压器分接头选择降压变压器分接头选择V1RT+jXTP+jQV2升压变压器分接头选择升压变压器分接头选择k:1V2RT+jXT

22、P+jQV11:kG根据计算得到的分接头电压选择最接近的变压器分接头额定电压；根据计算得到的分接头电压选择最接近的变压器分接头额定电压；经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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电压调整的原理和措施电压调整的原理和措施u改变变压器变比调压改变变压器变比调压采用固定分接头的变压器调压，电压损耗不会改变，负荷变化时次级电压采用固定分接头的变压器调压，电压损耗不会改变，负荷变化时次级电压变化幅度也不会改变；变化幅度也不会改变；如果电压损耗超过分接头可

23、调整范围（如果电压损耗超过分接头可调整范围（5%），或者调压要求与实际的相），或者调压要求与实际的相反（如逆调压），采用普通变压器的分接头调整将无法满足调压要求；反（如逆调压），采用普通变压器的分接头调整将无法满足调压要求；采用采用有载调压方式有载调压方式，可根据负荷状态确定合适分接头，从而缩小次级电压，可根据负荷状态确定合适分接头，从而缩小次级电压变化幅度，甚至改变电压变化趋势；变化幅度，甚至改变电压变化趋势；可用于有载调压的有：载调压变压器和加压调压变压器；可用于有载调压的有：载调压变压器和加压调压变压器；有载调压变压器：可带负载调节分接头，分接头调节范围比较大；有载调压变压器：可带负载调

24、节分接头，分接头调节范围比较大；加压调压器：与主变压器配合使用，相当于有载调压变压器；加压调压器：与主变压器配合使用，相当于有载调压变压器；经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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电压调整的原理和措施电压调整的原理和措施u利用无功补偿调压利用无功补偿调压V1V2R+jXP+jQjQCV1k:1V2=V2cR+jXP+jQjQCu补偿容量与调压要求和补偿容量与调压要求和变压器变比选择均有关变压器变比选择均有关u变比变比 k 选取原则：满足选取原

25、则：满足调压要求的前提下，使调压要求的前提下，使得无功补偿容量最小得无功补偿容量最小u低压配电线路和电缆线路，低压配电线路和电缆线路，RX，PR/V占占电压损耗较大，无功补偿调压效果一般；电压损耗较大，无功补偿调压效果一般；经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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电压调整的原理和措施电压调整的原理和措施u利用无功补偿调压利用无功补偿调压静电电容器静电电容器最小负荷时，无电容器补偿，确最小负荷时，无电容器补偿，确定变压器分接头位置；定变压器分接

26、头位置；最大负荷时，全部电容器投入，最大负荷时，全部电容器投入，按调压要求确定补偿容量按调压要求确定补偿容量u利用无功补偿调压利用无功补偿调压同步调相机同步调相机最小负荷时，调相机按最小负荷时，调相机按(0.50.65)额定容量欠励磁运行；额定容量欠励磁运行；最大负荷时，调相机按额定容量最大负荷时，调相机按额定容量过励磁运行过励磁运行V1k:1V2=V2cR+jXP+jQjQC经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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电压调整的原理和措施电压调

27、整的原理和措施u线路串联电容补偿调压线路串联电容补偿调压V1V2R+jXP1+jQ1-jXCu确定串联电容器台数及总容量确定串联电容器台数及总容量nmICu串联电容器提升末端电压：串联电容器提升末端电压：QX/V随无功负荷增大而增大，与调压要求一致；随无功负荷增大而增大，与调压要求一致；u功率因数高或功率因数高或RX的线路，由于电压损耗中的线路，由于电压损耗中QX/V分量小，调压效果不明显；分量小，调压效果不明显；经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用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

28、衡和电压调整电压调整的原理和措施电压调整的原理和措施p各种调压措施的简要述评各种调压措施的简要述评u发电机调压不需增加费用，是发电机直接供电的小系统的主要调压手段；发电机调压不需增加费用，是发电机直接供电的小系统的主要调压手段；u多机系统中，调节任一台发电机励磁电流，会引起发电机间无功功率重新分配，多机系统中，调节任一台发电机励磁电流，会引起发电机间无功功率重新分配，应根据发电机与系统连接方式和承担有功功率情况，合理确定调压整定值；应根据发电机与系统连接方式和承担有功功率情况，合理确定调压整定值；u系统无功电源充足时，可通过改变变压器变比进行调压，电压变化幅度较大或系统无功电源充足时，可通过改

29、变变压器变比进行调压，电压变化幅度较大或要求逆调压时，宜采用变压器有载调压方式；要求逆调压时，宜采用变压器有载调压方式；u系统无功不足时，不宜采用改变变压器变比的方式调压；系统无功不足时，不宜采用改变变压器变比的方式调压；u并联电容器和串联电容器补偿的作用在于减少电压损耗的并联电容器和串联电容器补偿的作用在于减少电压损耗的QX/V分量；只有该分量；只有该分量占比重较大时，调压效果才明显；分量占比重较大时，调压效果才明显；u并联电容补偿和串联电容补偿需要增加设备费用，并联补偿可以减小网损；并联电容补偿和串联电容补偿需要增加设备费用，并联补偿可以减小网损；经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按

30、照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用本章小结本章小结Huazhong University of Science and Technologyp电力系统各类无功负荷与无功电源，以及各自的无功电压特性；电力系统各类无功负荷与无功电源，以及各自的无功电压特性；p系统无功功率平衡的基本原则：分层分区，就地平衡系统无功功率平衡的基本原则：分层分区，就地平衡u为什么无功功率不宜大量远距离传送？为什么无功功率不宜大量远距离传送？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p系统电压偏移的允许值与中枢点电压的管理、以及电压调整的原理系统电压偏

31、移的允许值与中枢点电压的管理、以及电压调整的原理p各类调压措施基本原理、特点以及调压计算方法各类调压措施基本原理、特点以及调压计算方法u系统无功功率供应不足时，为什么不宜采用改变变压器变比调压？系统无功功率供应不足时，为什么不宜采用改变变压器变比调压？u并联电容器补偿和串联电容器补偿的调压原理及其适用场合并联电容器补偿和串联电容器补偿的调压原理及其适用场合经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用习题习题Huazhong University of Science and TechnologyEx 12-1，12-7*百川到东海，何时复西归！百川到东海，何时复西归！经营者提供商品或者服务有欺诈行为的，应当按照消费者的要求增加赔偿其受到的损失，增加赔偿的金额为消费者购买商品的价款或接受服务的费用To be continuedHuazhong University of Science and Technology