电力系统的无功功率平衡和电压调整精选文档.ppt
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1、电力系统的无功功率平衡和电压调整本讲稿第一页,共二十八页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是衡量电压是衡量电能质量电能质量的重要指标。的重要指标。电力系统的电力系统的运行电压水平运行电压水平取决于取决于无功功无功功率的平衡率的平衡。系统中各种无功电源的无功出力应能满足系统中各种无功电源的无功出力应能满足系统负荷和网络损耗系统负荷和网络损耗在额定电压下在额定电压下对无功对无功功率的需求,否则电压就会偏离额定值。功率的需求,否则电压就会偏离额定值。电压偏移过大对电压偏移过大对电力系统本身电力系统本身以及以及用电设备用电设备会带来不良的影响。会带来不良的影响。(1)
2、效率下降,经济性变差。)效率下降,经济性变差。(2)电压过高,照明设备寿命下降,影响绝缘。)电压过高,照明设备寿命下降,影响绝缘。(3)电压过低,电机发热。)电压过低,电机发热。(4)系统电压崩溃)系统电压崩溃本讲稿第二页,共二十八页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v异步电动机异步电动机v等值电路等值电路v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,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,系统系统无功负荷的电压特性主要由异步电动机决定无功负荷的电压特性主要由异步电动机决定v异步电动机的无功功率和有功功率
3、异步电动机的无功功率和有功功率v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受载系数数负载不变电负载不变电压降低无功压降低无功损耗反而升损耗反而升高高受饱和影响,励受饱和影响,励磁功率稍高于二磁功率稍高于二次曲线次曲线本讲稿第三页,共二十八页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v变压器的无功损耗变压器的无功损耗v变压器的无功损耗变压器的无功损耗v变压器等值电路变压器等值电路v输电线路的无功损耗输电线路的无功损耗v输电线路的无功消耗输电线路的无功消耗v输电线路等值电路输电线路等值电路35kV及以下及以下线路充电功线路充电功率很小,率很
4、小,消消耗耗无功功率;无功功率;110kV及以上及以上线路轻载时为线路轻载时为无功电源无功电源,重,重载时载时消耗消耗无无功功率。功功率。p无功需求比重大:无功需求比重大:空载电流空载电流I0%=2.5,短路电压,短路电压VS%=10.5,在额定满载下运行时,无功消耗将达额定,在额定满载下运行时,无功消耗将达额定容量的容量的12%。本讲稿第四页,共二十八页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v发电机发电机P-Q极限极限受额定励磁电流限制,受额定励磁电流限制,发电机电抗压降限值发电机电抗压降限值,以以O点为圆心,点为圆心,OC为为半径半径进相运
5、行的稳定进相运行的稳定约束和定子绕组约束和定子绕组端部温升端部温升受定子额定电流限制,受定子额定电流限制,发电机电抗压降限值发电机电抗压降限值,以以A点为圆心,点为圆心,AC为半为半径径vOC空载电势空载电势vOA机端电压机端电压vAC发电机电抗压降,发电机电抗压降,正比于视在功率;正比于视在功率;vAD正比于机端有正比于机端有功功率功功率vAB正比于机端无功正比于机端无功功率功率vDC原动机输入原动机输入功率(额定有功功功率(额定有功功率)约束率)约束p发电机只有在额定电压、额定电流和额定功率因数(即运行点发电机只有在额定电压、额定电流和额定功率因数(即运行点C)下运行时视在功率)下运行时视
6、在功率才能达到额定值,使其容量得到最充分的利用。才能达到额定值,使其容量得到最充分的利用。本讲稿第五页,共二十八页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v旋转元件旋转元件,运行维护复杂;,运行维护复杂;v有功损耗较大有功损耗较大,满负荷时约为额定容量的,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;v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),仅利于集中大容量使用大容量使用;v响应速度较慢,响应速度较慢,难以适应动态无功控制难以适应动态无功控制的要求的要求v20世纪世纪70年代后,逐渐
7、年代后,逐渐为静止无功补偿器取代为静止无功补偿器取代;v同步调相机同步调相机v过励磁过励磁运行,向电网输出感性无功功率;运行,向电网输出感性无功功率;v欠励磁欠励磁运行,从电网吸收感性无功功率;运行,从电网吸收感性无功功率;v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%;v装有装有自动励磁自动励磁,可实现无功电压连续调节;,可实现无功电压连续调节;v具有强励功能具有强励功能,可调节系统电压,有利于提高稳定性,可调节系统电压,有利于提高稳定性本讲稿第六页,共二十八页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v静电电容器静电电容
8、器v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装设容量可大可小,装设容量可大可小,既可集中安装,亦可分散安装既可集中安装,亦可分散安装;v单位容量单位容量投资费用较小投资费用较小,与总容量无关;,与总容量无关;v运行运行功率损耗小功率损耗小,约为额定容量的,约为额定容量的0.3%0.5%;v无旋转元件无旋转元件,运行维护方便;,运行维护方便;v可根据负荷变化,分组投切电容器,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实现补偿功率的分级调节(不连续);(不连续);v目前广泛目前广泛低压配网中广泛采用低压配网中广泛采用的无功
9、补偿技术的无功补偿技术v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QC=V 2/XC本讲稿第七页,共二十八页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v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p静止补偿器由静止补偿器由静电电容器静电电容器与与电抗器电抗器并联组成并联组成电电容容器器可可发发出出无无功功功功率率,电电抗抗器器可可吸吸收收无无功功功功率率,两两者者结结合合起起来来,再再配配以以适适当当的的调节装置调节装置,就能够平滑地改变输出(或吸收)
10、的无功功率。,就能够平滑地改变输出(或吸收)的无功功率。本讲稿第八页,共二十八页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v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支路正负半周支路正负半周内部分导通内部分导通u等值电感可连续等值电感可连续调节调节u有谐波有谐波本讲稿第九页,共二十八页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v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:整周波投:整周波投切,不产生谐波切
11、,不产生谐波u分级调节分级调节u快速响应快速响应本讲稿第十页,共二十八页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v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(SVG:Static Var Generator)v与与SVC相比,响应速度更快,运行范围更宽,相比,响应速度更快,运行范围更宽,谐波电流含量更少谐波电流含量更少v电压较低时仍可向系统注入较大的无功电压较低时仍可向系统注入较大的无功电流电流v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本讲稿第十一页,共二十八页电力系统的无功功率平衡和电压调整电力系统的无功
12、功率平衡和电压调整无功功率平衡无功功率平衡v无功功率平衡的基本概念无功功率平衡的基本概念v无功平衡的基本要求:无功平衡的基本要求:系统无功电源容量系统无功电源容量大于无功负荷与无功损耗之和,并具有大于无功负荷与无功损耗之和,并具有备用容量备用容量v无功电源总出力包括无功电源总出力包括发电机发电机无功功率和各无功功率和各种种无功补偿设备无功补偿设备的无功功率的无功功率v发电机无功功率按发电机无功功率按额定功率因数额定功率因数计算计算v无功负荷按照负荷无功负荷按照负荷有功功率和功率因数有功功率和功率因数计算,计算,35kV及以上电压等级要求功率因及以上电压等级要求功率因数要达到数要达到0.9以上。
13、以上。v无功功率分地区、分电压等级就地平衡无功功率分地区、分电压等级就地平衡避免无功大容量远距离传送避免无功大容量远距离传送v超高压线路并联高压电抗:超高压线路并联高压电抗:90%QBv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v无功平衡应分别按最大和最小负荷计算无功平衡应分别按最大和最小负荷计算v小容量的采用电容器,大容量的调相机或补偿器小容量的采用电容器,大容量的调相机或补偿器v无功损耗包括变压器损耗、输电线路电无功损耗包括变压器损耗、输电线路电抗损耗和线路电纳的损耗抗损耗和线路电纳的损耗本讲稿第十二页,共二十八页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
14、压调整无功功率平衡无功功率平衡v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vP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;v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v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;v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;v实现实现额定电压水平额定电压水平下的无功功率平衡,据此配置下的无功功率平衡,据此配置无功电源设备无功电源设备QGC=QLD+QL p在什么样的电压水平下实现无功功率平衡?在什么样的电压水平下实现无功
15、功率平衡?本讲稿第十三页,共二十八页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v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本讲稿第十四页,共二十八页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v电压偏移过大的危害电压偏移过大的危害v电压偏低电压偏低
16、对系统和用户的影响对系统和用户的影响v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 流增大,流增大,失速甚至停转;失速甚至停转;v电热设备生产效率降低电热设备生产效率降低v照明光线不足,影响人的视力照明光线不足,影响人的视力v网络功率和能量损耗增加网络功率和能量损耗增加v降低系统运行的稳定性降低系统运行的稳定性v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v电气设备绝缘受损,寿命缩短电气设备绝缘受损,寿命缩短v超高压网络电晕损耗超高压网络电晕损耗v允许电压偏移允许电压偏移v35kV及以上供电电压:正、负偏移的绝对值及以上供电电压:正、负偏移的绝对值之和不超过之和不超过10%VN
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