月日变电站无功补偿装置讲义汪旭峰.docVIP

目 录 第一章 无功功率和无功电源 1 1.1 无功功率及作用 1 1.2 电力系统的无功电源 1 1.2.1 同步发电机 1 1.2.2 并联电容器 2 1.2.3 同步调相机 2 1.2.4 静止补偿器 3 1.2.5 线路的充电功率 3 1.2.6 并联电抗器 4 第二章 无功功率平衡和无功补偿 6 2.1 无功功率平衡与电压 6 2.1.1 无功平衡的基本要求 6 2.1.2 电压对电力用户和电力系统的影响 7 2.1.3 调节变压器分接头对电压和无功的影响 8 2.1.4 无功功率不足对电网的影响 8 2.2 无功补偿的意义和原则 9 2.2.1 无功补偿的意义 9 2.2.2 无功功率补偿原则 9 第三章 变电站无功补偿装置 11 3.1 并联电容器组配置方式 11 3.2 并联电容器组接线方式 11 3.3 并联电容器组元件 11 3.3.1 电容器 12 3.3.2 串联电抗器 12 3.3.3 氧化锌避雷器 19 3.3.4 放电线圈 20 3.3.5 接地开关 20 3.4 并联电容器组的保护 21 3.4.1 过电压保护 21 3.4.2 欠电压保护 21 3.4.3 过电流保护 22 3.4.4 不平衡保护 22 3.5 电压无功综合控制装置（VQC） 24 3.5.1 VQC装置简介 24 3.5.2 VQC装置调节策略 25 3.5.3 VQC装置调节闭锁 28 3.6 区域电网无功电压自动调节装置（AVC） 29 第一章 无功功率和无功电源 1.1 无功功率及作用 交流电力系统需要电源供给两部分能量，一部分将用于作功而被消耗掉，这部分电能转换为机械能、光能、热能或化学能，称为“有功功率”。另一部分能量是用来建立磁场，用于交换能量使用，对于外部电路它并没有作功，由电能转换为磁能，再由磁能转换为电能，周而复始，并没有消耗，这部分能量称为“无功功率”。 无功是相对于有功而言，没有无功功率，就不能建立感应磁场，电动机、变压器等设备就不能运转。 在电力系统中，变压器和输电线路无功功率损耗也比较大。 变压器中的无功功率损耗分为两部分，即励磁支路损耗和绕组漏抗中损耗。其中，励磁支路损耗与空载电流I0有关，ΔQ0=I0%×Se/100，约为占变压器额定容量的1％～2％；绕组漏抗的无功损耗与变压器的负荷的平方和短路阻抗有关，ΔQ1=(U1%×Se/100) ×(I/Ie) 2；在变压器满载时无功功率损耗约占变压器额定容量的10％。 输电线路上的无功功率损耗Qx，主要是线路电抗中的损耗，它与负荷电流的平方和电抗成正比，与电压的平方和功率因数的平方成反比。 1.2 电力系统的无功电源 1.2.1 同步发电机 是电力系统的唯一的有功功率电源，又是最基本的无功功率电源，发出的无功Q=S×sinφ。 1.2.2 并联电容器 并联电容器是电网中用的最多的一种无功补偿设备，可以补偿电网的无功功率，提高母线电压，降低线路损耗，目前国内外电力系统中90%的无功补偿设备是并联电容器。电容器有以下优点： 电容器是最经济方便的补偿的设备。它的一次性投资和运行费用都比较低，且安装调试简单。 电容器的损耗低，效率高。电容器的损耗只有本身容量的0.02%左右。 电容器是静止设备，运行维护简单，没有噪音。 缺点当电压下降时，电容器输出的无功功率与电压平方成正比地减小，电压调节效应变差。 1.2.3 同步调相机 实质上是只能发出无功功率的发电机，相当于空载运行的同步发电机或电动机，相比并联电容器，其优点如下： 调相机可以随着系统负荷的变化，均匀调整电压，使电网电压保持规定的水平。母线上的电容器分成若干个组，调压是阶梯式的。 调相机可以根据系统无功的需要，调节励磁运行，过励磁时可以发出无功功率，欠励磁时还可以吸收无功功率。电容器只能发出无功，不能吸收无功。 调相机可以安装强行励磁装置，当电网发生故障时，电压剧烈降低，调相机可以强行励磁，保持电网电压稳定，因而提高了系统运行的稳定性。电容器输出无功功率与运行电压的平方成正比，电压降低，输出的无功急剧下降，比如，当电压下降10%，变为0.9Ue时，电容器输出的无功功率变为0.81Q，即其输出的无功功率将下降19%，所以，电容器在电网故障时不能起到稳定系统电压的作用。 同步调相机主要缺点是投资大，运行维护复杂。现使用较少。 1.2.4 静止补偿器 静止补偿器是将可控电抗器与电容器并联使用。电容器可发出无功功率，可控电抗器可吸收无功功率。两者结合起来，再配以适当的调节装置，就能够平滑地改变输出(或吸收)无功功率。以满足无功功率的要求，这样就克服了电容器作为无功补偿装置只能作为无功电源而不能作为无功负荷