电力系统的无功功率和电压调整概述.pdf

第六章 电力系统的无功功率和电压调整 6.1 概述 6.2 无功功率的平衡 6.3 无功平衡与电压水平 6.4 电压的调整控制 第六章 电力系统无功功率和电压的调整控制 6.1 概述 （ U 、Q 调控的必要性） 6.1 概述 （U 、Q 调控的必要性） 电压是衡量电能质量的重要指标之一 质量合格的电压应该在四个方面都能满足国标 U U ΔU ? 供电电压偏移 N 供电电压偏移 电压波动和闪变 电网谐波 三相对称度 3 电压偏移过大的不利影响 ?对用电设备： （1）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。 （3）电压过低，异步电动机定子电流增大，温升增加， 电机发热。 （4）降低生产率，出废品、次品 ?对电力系统本身： （1）电压过低，危及系统稳定性，系统电压崩溃 （2）电压过高，破坏绝缘，高压线路电晕现象 图 “ 电压崩溃”现象 电压偏移可以避免吗？ ?不可能使所有节点电压都保持为额定值。 （1）设备及线路压降 （2）负荷波动----P、Q （3）运行方式改变----R、X * S 2 P ?jQ 2 2 dU2 * R + jX R +jX U U2 2 P R +Q X P X ?Q R 2 2 +j 2 2 U U 2 2 U jδU Δ + 2 2 图 沿 线 路 各 点 电 压 的 变 化 电压偏移的允许范围 8 如何保证电压偏移在允许范围内？ 首先研究电力系统的电压水平取决 于什么？ 合理的无功功率平衡（配置）是保证 电压水平的关键 9 第六章 电力系统无功功率和电压的调整控制 6.2 无功功率的平衡 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 无功 无功 无功功率的平衡应本着 功率 功率 平衡 分层、分区、就地平衡的原则 平衡 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 一、需求侧---无功功率负荷和无功功率损耗 1．无功功率负荷 ?异步电动机是电力系统的主要无功负荷 V 2 2 Q +Q Q + σ I X σ M m X m jX σ 图5-2 异步电动机的简化等值电路 受载系数:实际负载和额定负载之比. 系统无功负荷的电压特性主 要由异步电动机决定 在额定电压附近，电动机 的无功功率随电压的升降 而增减 图 异步电动机的无功功率与端电压的关系 2．变压器的无功损耗 2 S 2 ? ? Q ΔQ +ΔQ U B + X LT 0 T T ? ? T U ? ? 2 2 I U S U 0 % % ? ? k N ≈ S + N ? ? S U 100 100 N ? ? 假定一台变压器的空载电流I% 2.5，短路电压V% 10.5， 0 S 在额定满载下运行时，无功功率的消耗将达额定容量的 13%。如果从电源到用户需要经过好几级变压，则变压器中 无功功率损耗的数值是相当可观的。 3．输电线路的无功损耗 图5-4 输电线路的π型等值电路 P2 +Q2 P2 +Q2 ΔQ 1 1 X 2 2 X L 2 2 U U 1 2 B 2 2 ΔQ ? U +U B 1 2 2 线路的无功总损耗为 P2 +Q2 U 2 +U 2 ΔQ +ΔQ 1 1 X ? 1 2 B L B 2 U 2 1 一般情况下，35kV及以下系统消耗无功功率；110kV及 以上系统，轻载或空载时，成为无功电源，传输功率 较大时，消耗无功功率。 二、无功功率电源侧 发电机 无功 同步调相机 无功 功率 静电电容器 功率 电源 电源 静止无功补偿器 静止无功发生器 1. 发电机 唯一的有功功率电源， 又是最基本的无功功率电源 图 发电机 的P-Q极限 2. 同步调相机 ? 同步调相机相当于只发无功的同步发电机。 ? 在过励磁运行时，它向系统供给感性无功功率而起无 功电源的作用，能提高系统电压； ? 在欠励磁运行时（欠励磁最大容量只有过励磁容量的 （50% ～65%） ，它从系统吸取感性无功功率而起无功负 荷作用，可降低系统电压。 ? 它能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸 取）的无功功率，进行电压调节。因而调节性能较好。 缺点： ?同步调相机是旋转机械，运行维护比较复杂； ?有功功率损耗较大，在满负荷时约为额定容量 的 1.5~5 %，容量越小，百分值越大； ?小容量的调相机每kVA容量的投资费用也较大。 故同步调相机宜大容量集中使用，容量小于5MVA 的一般不装设。 同步调相机常安装在枢纽变电所 。 3. 静电电容器 ? 静电电容器可按三角形和星形接法连接在变电