电力系统无功平衡与电压调整

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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、网损、线路改造、投运、新变 压器投运及大用户各种对无功平衡的影响。
系统一般需按无功功率就地平衡的原则进 行无功补偿。
电力系统的无功功率---小结
无功 功率 和电 压的 关系
无功功率对电压有决定性的影响
无功功率是引起电压损耗的主要 内容
➢只能成组投入或切除运行,不能平滑调压(为
阶跃式调压)。
无功电源
▪3、静止(无功)补偿器(SVC)--FACTS的一
员,由特种电抗器和电容器组成,是一种并联联接的动态 无功补偿装置。
基本工作原理:
电容器发出可调(TSC型)或固定的无功功率(TCR 型); 电抗器则根据负荷变化调节其吸收的无功功率; 两者配合响应负荷变化,相应改变无功输出大小及方 向,从而稳定或调节系统电压。
无功功率平衡
▪电力线路的无功损耗 ,包括:
➢串联电抗中的无功功率损耗(感性) ➢并联电纳中的充电功率(容性,看作无功损耗时
应取负号)。
V1 P1+jQ1 R+jX
P2+jQ2 V2
jB/2
jB/2
无功功率平衡
V1 P1+jQ1 R+jX
P2+jQ2 V2
jB/2
jB/2
QLX
3I 2 X
P2 Q2 U2
二、无功损耗
✓主要为线路和变压器的无功损耗 ; ✓小部分并联电抗器的无功损耗
✓用以吸取轻载线路过剩的感性无功,对高压远距离输电有益— 降低过电压。
无功功率平衡
▪变压器的无功损耗,包括:
➢励磁损耗----近似等于空载电流百分数,约1~2(其
对额定容量的百分数 )。
➢绕组漏抗损耗----具体与变压器所带负荷大小有关;
调节发电机的无功功率输出。
▪机组可发出的无功范围是有限的: ➢前提-有功备用充分、有功平衡满足 ➢受P-Q运行极限的限制
无功电源
▪功率因数的改变受额定视在功率、 转子励磁电流和有功输出的限制,范 围有限;
▪同时,发电机只有在额定状态运行, 定、转子电流才能利用充分。
▪发电机发出的无功可调;
▪但若机组非额定状态运行,其容量 不能充分利用---尽量少用发电机调发 功;
电所总数的7%
电力系统的电压调整
中枢点的三种调压方式:
顺调压模式 逆调压模式 恒调压模式
(1)顺调压——大负荷时允许中枢点母线电压
略低,小负荷时允许中枢点母线电压略高。
电力系统的电压调整
中枢点的三种调压方式:
顺调压模式 逆调压模式
恒调压模式
(2)逆调压——大负荷时升高中枢点母线电压, 小负荷时降低中枢点母线电压。
四、无功功率的平衡方程
平衡方程式:
QGC QLD ( QP ) Q QR
无功备用容量,一般为最大无功负荷的 7~8%,以防止系统无功负荷增大时,电压 水平的下降。
▪无功平衡,特指在一定节点电压下的平衡。 ▪而系统节点众多,无功的平衡不只是全系统的,还需要各 地区就地平衡。
电力系统的无功功率
5、套用低压则电压计算公式进行验算
V2 max
V1max
VT max V1t
V2 N
V2 min
V1min
VT V1t
min
V2 N
改变变压器分接头(变比)调压
(2)普通双绕组变压器:升压变
(与降压变类似)
勇于开始,才能找到成
如图所示,此时功率方功向的从路低压侧送往高压侧, 故前公式中的△U应反号,即应将电压损耗和高压 侧电压相加。
当选择分接头电压。
勇于开始,才能找到成 功的路
改变变压器分接头(变比)调压
(1)降压变压器分接头的选择
勇于开始,才能找到成
功的路 即低压绕组额定电压
改变变压器分接头(变比)调压
勇于开始,才能找到成 功的路
▪ 显然,当变压器通过不同负荷功率时,其高压侧电压、 电压损耗及低压侧实际运行电压均会相应改变。 ▪ 然而,普通变压器须停电才能换分接头,即正常运行时, 无论负荷如何变化,只能使用一个固定的分接头。 ▪ 故选定的分接头应兼顾各种负荷水平!
当变压器满载时,近似等于短路电压百分值,约10。
QYT
I0% 100
S
N
M var
若一台变压器的IQ0%ZT= 1u1.k50%0,SUNk%SSN=120.5M,v则ar由上式可知:
其额定满载运行时,无功损耗为12%的SN ,不很大;
但对多级网络,其总的无功损耗可能会超过50%,远大于
有功损耗。
▪若确实需要时,利用靠近负荷中心 的发电机多发无功,使得无功尽快就 地平衡,提高电压水平。
无功电源
▪2、电力/静电电容器
I jCU
Q
UI
jU
2C
▪ 优点:
➢损耗小,投资省,运行灵活,维护方便,适于
集中或分散使用。
▪ 缺点:
➢调节性能差--当电压下降时,其无功输出不
能增加,反而减少---负调节效应;
改变变压器分接头(变比)调压
此处的UNL一般为 发电机额定电压。
实际应用公式计算时,要注意三点: 功率流动的方向、已知的功率处于哪一侧、 是否考虑功率损耗。
改变变压器分接头(变比)调压
三绕组变压器分接头的选择 (类似双绕变,算两次。)
① 将高低绕组看作双绕组,确定高绕组接头 ② 将高中绕组看作双绕组,确定中绕组分接 头位置。
▪若无功电源不充足,将导 致节点电压下降
无功负荷及损耗的需求相应 下降而达到低电压下的无功 平衡---------无功负荷的电压 静特性
▪故而,除了充分利用发电 机的无功功率外,系统常 需要进行无功补偿来维持 无功平衡 维持符合要 求电压水平。
电力系统的无功功率---小结
总之,无功平衡是一个比有功平衡更复杂 的问题。
特点:
可充当无功电源和负荷的双重角色; 调节性能好、迅速; 静止元件、工作可靠。
无功电源
▪4、高压输电线路的充电功率
高压及超高压远距离输电线路可能是一种数量 可观的无功功率电源。
线路在系统中运行时究竟是充当无功负载还是 无功电源,受三个因素影响:
运行电压等级、长度及传输功率大小
电力系统的无功功率
电力系统无功平衡与电 压调整
2021/5/20
6.1 概述
一、电压偏移的影响
▪对生产、生活的影响
--影响用电设备的运行性能,亦即技术
经济指标:
勇于开始,才能找到成 功的路
影响照明和电热设备的效率或寿命; 异步电动机的最大转矩即功率/出力,与其端电
压的平方成正比;
影响电动机的绝缘(发热老化或烧毁); 影响电子设备的稳定工作以及寿命。
X
QLC
U 2B
B 2
(U12
U
2
2
)
阻性,线路无损 容性,无功电源 感性,无功负荷
无功功率平衡
三、无功电源 主要包括:
✓同步发电机以及过励运行的同步电动 机
惟一的有功电源,最基本的无功电源。
✓静电电容器
无功补偿装置
✓静止无功补偿器
✓110KV及以上线路的充电功率
无功电源
▪1、发电机:可通过改变功率因数,“适当”
电力系统的电压调整
中枢点的三种调压方式:
顺调压模式 逆调压模式 恒调压模式
(2)恒调压——任何负荷
三、电力系统的调压措施 (一)系统调压的基本措施
勇于开始,才能找到成 功的路
电力系统中的电压管理
勇于开始,才能找到成 功的路
1、发电机调压
--改变发电机转子电流,可以改变其端电压 (±5%范围内),从而调整母线电压。
发电机调压
注意:
▪机端电压调整能力有限,不能超出5%,难以满 足远方负荷要求:即一般单靠发电机调压,不适 于较长线路、多电压级的供电系统。
▪若电压质量不能满足要求,必须配合其它调压措 施。
▪因此,发电机调压—能力有限,但经济方便,一 般为辅助调压措施。
2、改变变压器变比(分接头)调压
改变变比调压--实质上就是根据调压要求适
2、套用公式分别计算最大负荷和最小负荷时的分接头
选择
V1t max
V1max Vmax V2 max
V2 N
V1t min
V1min Vmin V2 min
V2 N
改变变压器分接头(变比)调压
3、取其算数平均值
1 V1t 2 (V1t max V1t min )
4、选择邻近的接头作为所选择的接头
电力系统的电压调整
二、中枢点的电压管理
(电压)中枢点--系统中选定进行电压监视、控制
和调整的母线节点。
(代表性的负荷点,重要的电压支撑点)
勇于开始,才能找到成
▪ 一般选择下列母线为电功压的路中枢点:
1) 区域性水、火电厂的高压母线; 2) 枢纽变电站二次母线; 3) 有大量地方负荷的机压母线。 4) 一般:中枢点设置数量不少于 5) 全网220KV及以上电压等级变
▪若系统中无功电源相对无功 负荷不足,负荷的端电压会被 迫降低(“牺牲电压水平”), 以求达到新的无功平衡;
∴须具备足够的无功电源,才能在允许电压偏移范 围内保持无功平衡,维持所要求的电压水平。
6.2 无功功率平衡
一、无功负荷
✓除白炽灯和电阻加热设备外的其它用电 设备,以异步电动机为主。 (P一定时,提高负荷的功率因数,可减少 无功负荷功率。)
(2)如果计及变压器电压损耗在内的总损耗,最大负荷 和最小负荷时的电压变化幅度超过了分接头的可能调整 范围,则此时要装设带负荷调压的变压器或采用其它调 压措施。
有载调压变压器(加压调压变压器) 1、 目前国内外广泛采用。这种变压器的高压侧有可调节分接头 的调压绕组,能在带负荷时改变分接头,调压范围较大,一般在15% 以上。 2、 价格较贵,一般只用于枢纽变电所。
无功功率的远距离传输和就地平 衡
节点电压有效值的大小对无功功 率分布起决定性作用
6.3 电力系统的电压调整
一、造成用户端电压偏移的原因 ----电压损耗的大小
影响电压损耗大小变化的因素: ➢负荷大小的改变---P、Q。 ➢个别设备因检修或故障停运,导致的电网阻抗参 数的改变,进而造成电压损耗的改变---R、X。 ➢系统接线方式的改变---功率分布及阻抗改变。
改变变压器分接头(变比)调压
改变变压器分接头(变比)调压
改变变压器分接头(变比)调压
改变变压器分接头(变比)调压
(1)采用固定分接头的变压器调压,不能改变电压损耗 的数值,也不能改变负荷变化时次级电压的变化幅度;
通过对变比的适当选择,只能把这一电压变化幅度对于 次级额定电压的相对位置进行适当的调整。
改变变压器分接头(变比)调压
勇于开始,才能找到成 功的路
即选最接近的!
改变变压器分接头(变比)调压
小结:降压变压器分接头的选择
—-求解步骤如下:
1、根据最大和最小负荷的运行情况,求出其一次侧电
压 u1m和ax ,u1m以in 及通过变压器的负荷
求取变压器的电压损耗
Pm,ax jQmax
。Vmax , Vmin
▪ 适用于直接用发电机电压向用户供电的小系统
中、线路不长。
勇于开始,才能找到成
▪ 易于逆调压。
功的路
单电源发电机进行逆调压前后的网络电压分布 情况分析:
发电机调压
机组电压恒定,最大、最小负荷时,机端母线至末端负荷点的电
压损耗分别为20%和8%,末端电压波动范围为12%;
若机组进行逆调压:
最大负荷时,机端电压升高5% UN ,最小负荷时为UN ,末端负荷 电压将分别为0.95和1.02 UN ,达到电压质量要求。
3、改变电网的无功分布调压
▪由前述,电压损耗主要为:
➢P和Q的传输都将导致电压损耗; ➢然而,系统的根本目的勇就于是开始最,才大能限找到度成的传送P;
功的路
➢故减小电压损耗,主要应从无功功率的调整入 手。
➢虽然无功功率的产生基本上不消耗能源,但无 功的沿输电线传输却会引起有功及电压的损耗。
∴合理在负荷端配置无功功率补偿设备,以就近 补偿无功。
概述
二、无功功率与系统电压的关系
综合无功负荷的电压静态特性----用电设
备实际取用的无功功率随系统电压变化的关系。 ➢实际运行情况表明:无勇功于开负始荷,才对能电找到压成的变动更
敏感(相对有功负荷而言功的)。路
➢系统所能提供的无 功功率越少,负荷运 行的电压水平将越低。
概述
▪要维持负荷点一定的电压水 平,须向负荷提供其所需的无 功; ▪换言之,无功平衡决定系统 的运行电压水平;
改变电网的无功分布调压
注意:利用无功补偿调压的效果与网络性质及负荷情况
有关。
又由
只有对高压电网、导线截面大,R<<X时,无 功功率引起的电压损耗才为主,此时利用改变电 网无功分布的调压方法效果才明显。
概述
▪对电力系统的影响:
低压运行降低系统并列运行的稳定性; 负荷功率一定的情况下,低压会使机组、 变压器、线路过流,进而过热;
影响汽轮机、锅炉的正常工作;
过高电压危害设备绝缘。
概述
对额定电压为UN的各级电网,国家允许一定的电压 偏移,即允许电压有一定波动。
正常情况下:
事故情况下:
➢可在上述基础上再加5%,但正的最大偏移不能 超过10%。
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