电力系统 第八章

( PR + Q − QC ) X ′ U 2C
PR + QX PR + QX ′ ′ − (U 2 C − U 2 ) + ′ ′ U2 U 2C
′ U 2C ′ ′ ≈ (U 2 C − U 2 ) X
补偿容量与调压要求和变压器变比有关。 补偿容量与调压要求和变压器变比有关。 变比k的选择原则是满足调压要求下，补偿容量最小。 变比 的选择原则是满足调压要求下，补偿容量最小。 的选择原则是满足调压要求下
8.7 通过改善线路参数调压
U1
P + jQ1 1
U2
U1
P + jQ1 1
− jX C
U2
串联前 串联后
P1 R + Q1 X ∆U = U1
P1 R + Q1 ( X − X C ) ∆U C = U1
Q1 X C U 2C − U 2 = (U 1 − U 2 ) − (U 1 − U 2C ) = ∆U − ∆U C = U1 2 (U 2C − U 2 )U 1 QC = 3 I C max X C XC = Q1
R << X
又因为
& U 1 = U 1 cos δ + jU 1 sin δ
QX U 1 cos δ = U 2 + U2
PX U 1 sin δ = U2
U2 U2 Q= (U 1 cos δ − U 2 ) = (U 1 − U 2 ) X X
cos δ ≈ 1
1)流过无功少，压差小。 流过无功少，压差小。 流过无功少 2)电压高，负荷吸收无功多 电压高， 电压高
U2N = (U 1max + ∆U T max ) U 2max
U2N + ∆U T min ) U 2min
选择合适的k 根据 U 1t .av 选择合适的 校验
U2N U 2 max = (U 1max − ∆U T max ) U1t U2N U 2 min = (U 1min − ∆U T min ) U1t
PR + QX U D = (U G K 1 − ∆U ) / K 2 = U G K 1 − U
/ K2
调压的措施： 调压的措施： ①调节励磁电流改变发电机端电压 ②选择适当的变压器变比 ③改善线路参数 ④改变无功功率Q的分布 改变无功功率 的分布
8.4发电机调压 发电机调压 适用于供电线路不长，线路损耗不大的小型电力系统。 适用于供电线路不长，线路损耗不大的小型电力系统。
U2N 降压 U 1t = (U 1 − ∆U T ) U 2
U2N 升压 U 1 t = (U 1 + ∆U T ) U2
例8-4
8.6 利用无功功率补偿调压
U1
L
k :1
U2
P + jQ
T2
补偿前
PR + QX ′ U1 = U 2 + ′ U2
′ U1 = U 2C +
jQC
补偿后
′ U 2C QC = X
U 1t max = (U 1max − ∆U T max )
U2N U 2 max
U 1t min
U2N = (U 1min − ∆U T min ) U 2 min
U 1t .av = (U 1t max + U 1t min ) / 2
选择合适的k 根据 U 1t .av 选择合适的
校验
U 2 max U 2 min U2N = (U 1max − ∆U T max ) U1t U2N = (U 1min − ∆U T min ) U1t
2 中枢点电压的调压方式 1)逆调压 逆调压 最大负荷时中枢的电压为105% U N 最大负荷时中枢的电压为 最小负荷时中枢的电压为 U N 适用于中枢点到负荷的线路较长，各负荷变化规律较大。 适用于中枢点到负荷的线路较长，各负荷变化规律较大。 2)顺调压 顺调压 最大负荷时中枢的电压为102.5% U N 最大负荷时中枢的电压为 最小负荷时中枢的电压为107.5% U N 最小负荷时中枢的电压为 适用于负荷变化较小，线路损耗小， 适用于负荷变化较小，线路损耗小，或用户允许 电压偏移较大。 电压偏移较大。
U 1 t .av = (U 1t max + U 1t min ) / 2
例8-3
4 三绕组变压器 1）根据低压侧母线的调压要求，选取高压侧的分接 ）根据低压侧母线的调压要求， 头电压 2）根据中压侧母线的调压要求和高压侧的分接头电 ） 压，选取中压侧的分接头电压
5 有载调压变压器 图8－14 －
R + jX
B 2 B 2
j
j
电抗上的无功损耗： 电抗上的无功损耗： 电容上的充电电容： 电容上的充电电容： 2无功功率电源 无功功率电源 1）发电机 ）
P12 + Q12 X ∆QL = I X = 2 U1
2
B 2 ∆QB = − (U 1 + U 22 ) 2
& E
发电机的P-Q极限曲线 极限曲线 发电机的 & Un jX d
2
U2 QM = Qm + Qσ = + I 2 Xσ Xm
电压增大，吸收的无功变大；电压减小， 电压增大，吸收的无功变大；电压减小，有功
1− s PM = I R 不变，转差增大，电流变大，吸收无功变大。 不变，转差增大，电流变大，吸收无功变大。 s
2
异步电动机的无功功率与端电压的关系
Q
β = 0.8
′ U 2C max U 2max 2 QC = U 2 C max − k X k
3)校验实际的电压变化 校验实际的电压变化
2 调相机 1)确定变压器的变比 确定变压器的变比 最大负荷
′ U 2 C max U 2 max 2 QC = U 2 C max − k X k
Q Q1 Q2
0
U 2 U1
U
8.2 电力系统的无功功率平衡 1无功功率负荷和无功功率损耗 无功功率负荷和无功功率损耗 1）无功功率负荷 ） 异步电动机的简化等值电路
jX σ
& U
jX m
& I0
& I
1− S R S
异步电动机消耗的无功： 异步电动机消耗的无功：
U 2 QM = Qm + Qσ = + I Xσ Xm
第八章 电力系统的无功功率和电压调整 8.1概述 概述 1 电压偏移过大的危害 影响电气设备的运行效果和寿命 电压降低，增大网损， 电压降低，增大网损，影响系统稳定性 2 电压偏移的允许范围 35kV及以上电压供电负荷为 及以上电压供电负荷为+5% 及以上电压供电负荷为 10kV及以下电压供电负荷为 及以下电压供电负荷为+7% 及以下电压供电负荷为 低压照明负荷为+5%~ -10% 低压照明负荷为 农村电网正常情况下+7.5%~ -10%； 农村电网正常情况下 ； 事故情况下+10%~ -15% 事故情况下
β = 0.6
β
U
等于电动机的实际负 荷与额定负荷之比
β = 0.3
0
2)变压器的无功损耗 变压器的无功损耗 励磁损耗： 励磁损耗：
I0% SN ∆Q0 = 100
∆QT = U K %S N 100 S S N
2
绕组损耗： 绕组损耗：
3）电力线路的无功损耗 ） 输电线路的等效电路
例8-2
3 升压变压器分接头的选择
U2
1: k
ZT
∆U T
U1
P + jQ
U 2 = (U 1 + ∆U T ) / K
U2N U1t = (U1 + ∆UT ) U2
K = U1t U 2 N
U 1t .av = (U 1t max + U 1t min ) / 2
U 1t max
U 1t min = (U 1min
8.5 改变变压器变比的电压调整方式 1 变压器分接头
U N ± 5%
U N ± 2 × 2.5%
k :1
U2
P + jQ
2 降压变压器分接头的选择
U1 ZT
∆U T
PRT + QX T ∆U T = U1
U 2 = (U1 − ∆UT ) / K
K = U1t U 2 N
U2N U 1t = (U 1 − ∆U T ) U2
m
n
mI NC ≥ I C max
nU NC ≥ I C max X C
QCΣ = 3mnU NC I NC = 3mnQ NC
例8-6
1 静电电容器 1)无补偿下，根据最小负荷调压要求确定变压器分接头 无补偿下， 无补偿下
′ Ut U 2 min = U 2 N U 2 min
根据
′ U 2 N U 2min Ut = U 2 min
U t 选择最接近的分接头 U 1t
Hale Waihona Puke Baidu
k=
U1t
U2N
2)根据最大负荷调压要求和变压器分接头计算补偿容量 根据最大负荷调压要求和变压器分接头计算补偿容量
3)常调压 常调压 任何负荷下，电压偏移为 任何负荷下，电压偏移为102%~105% U N 3 调压的基本原理
UG
G
1 : k1
L
k2 : 1
UD
P + jQ
T1
T2
PR + QX U D = (U G K 1 − ∆U ) / K 2 = U G K 1 − / K2 U
3 无功功率与电压的关系
& U1
& U1
R + jX
& U2
P + jQ
& δU
δ
& I2
& & U 2 ∆U
PR + QX PX − QR & U 1 = U 2 + ∆ U + jδ U = U 2 + + j U2 U2
由于110kV以上输电线路 以上输电线路 由于
& 1 = U 2 + QX + j PX U U2 U2
最小负荷
′ U 2C min U 2 min 2 − (0.5 ~ 0.65)QC = U 2 C min − k X k
kav = ( ko .5 + k0.65 ) / 2
根据 kav 选择k 选择
2)确定无功补偿容量 确定无功补偿容量 ′ ′ U 2C max U 2C max U 2max 2 ′ ′ QC = (U 2C max − U 2 max ) = (U 2C max − )k X X k 例8-5
& In
2) 调相机 3) 静止电容器和静止补偿器
QC = U 2ωC
静止补偿器由电容器和电抗器并联组成 3 无功功率平衡
ΣQGC = ΣQL + ∆QΣ
ΣQGC = ΣQG + ΣQC
∆QΣ = ∆Q0 + ∆QT + ∆QL − ∆QB
例8-1
8.3 电力系统的电压管理 1中枢点电压管理 中枢点电压管理 1）中枢点的选择 ） 区域性水、火电厂的高压母线 区域性水、 枢纽变电所的二次母线 有大量地方负荷的发电厂母线 城市直降变电所的二次负荷