电力系统并联补偿与静止无功补偿器精品PPT课件
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
15
▪ 线路长度一定时，分段数增加一倍，传输功率也增加一 倍。
▪ 增加分段的数量，有利于减少沿线电压的变化。 ▪ 分散的并联补偿器具有实时和没有限制的无功功率吞吐
能力 ▪ 分布式补偿须与所在段的电压基波相位保持同步，并使
11
输电线路分段和中点并联补偿
在简单输电网传输线中间“插入”一个理想并联补 偿装置，将原传输线等分为两段，如图（a）所示，不 计线路损耗和电容充电效应，并设Us Ur Um ，U则很容 易得到各电压和电流相量之间的关系如图（b）所示， 进而推导出线路功率为：
Ps
Pr
U 2 sin X2
2
Qs
Qr
P UsUr sin
X
式中 s r ，为两端母线电压相角差。
10
输电系统的并联无功补偿可在一定的范围内改变 节点电压，进而对系统传输的有功功率进行控制。
因此，在电力系统受到扰动的过程中，并联补偿 设备可以控制节点电压和线路功率，从而缩短输电 系统的过渡过程，降低过渡过程中状态量的超调并 抑制其振荡。所以，只要为并联补偿设备设计合适 的控制规律，即可改善电力系统的动态性能。
5
2、并联补偿在电力系统中的应用
并联补偿在输电网和配电网中都得到广泛应用。
在输电网中主要功能是改善潮流可控性、提高系统稳定 性和传输能力； 在配电网中主要功能是提高负荷电能质量和减小负荷对电 网的不利影响（如不对称性、谐波等）。
常见的方式有两种：
安装于输电线路的受电端（负荷侧）； 在长传输线中间增加变电站（即线路分段）并布 置并联 补偿设备。
4
wenku.baidu.com
并联补偿设备与所接入点的短路容量相比通常较小，并 联补偿对节点电压的补偿或控制能力较弱，它主要是通过 注入或吸收电流来改变系统中电流的分布。因此，并联补 偿适合于补偿电流。 并联补偿只能控制自身注入的电流，而电流进人电网后 如何分布则由系统状况决定，因此并联补偿通常能使节点 附近的一定区域均受益，适合于电力部门采用；而串联补 偿可以针对特定的用户采用，更适用于特定用户的补偿。 基于此，电流源性质的装置比电压源性质的装置更加适合 于并联补偿。 并联补偿设备需要承受全部的节点电压，因此并联补偿 设备的输出通常受系统电压的限制。
6
3 并联补偿的作用
并联补偿通过向系统中注入电流或改变系统导纳矩 阵的对角元素，可以方便地向系统注入或吸收Q／P进 而可以控制电力系统的功率平衡。
向电网提供或从电网吸收无功和／或有功功率； 改变电网的阻抗特性； 提高电力系统的静态稳定性； 改善电力系统的动态特性； 维持或控制节点电压； 通过控制潮流变化阻尼系统振荡； 快速可控的并联补偿可以提高电力系统的暂态稳定性； 负荷补偿，提高电能质量等。
第4章 电力系统并联补偿与静止无功 补偿器
电力系统补偿可按接入方式分为并联补偿、串 联补偿和串并联混合补偿三种 。其中，并联型 FACTS控制器是并联补偿设备的主要成员。
并联补偿是在电力系统中接入并联电容器、并联电抗器 或静止补偿器，以补偿系统的无功功率和维持系统的电 压水平的措施。
1
▪ 各种用电设备中，除相对很小的白炽灯照明负荷只消耗有功 功率，为数不多的同步电动机可以发出一部分无功功率外， 大多数都要消耗无功功率。
▪ 当系统中出现无功功率缺额时，系统各负荷电压将下降。而 且系统电压值并不统一，不同地点具有不同的电压值。
▪ 电力系统的无功功率电源除发电机之外，还有电容器、同步 调相机、静止补偿器等。
2
并联补偿器的目的
目的 轻载条件下 重载条件下
增加传输功率，改进稳态传输 特性，提高系统的稳定性。
采用各种并联、固定或机 械开关连接的电抗器减小 线路过电压。
7
电力系统的动态性能主要包括以下三项指标。
过渡过程时间。对于稳定的电力系统，当其受到扰动后
将从一种稳定状态过渡;
某些重要状态变量在过渡过程时间ts中的振荡次数;
一些重要状态变量的超调量。
xi max
100%
xi
ts t1 t0
8
▪ 电力系统受到干扰后，从一个稳态过渡到另一个稳态的过渡 过程时间越短，振荡次数越小，超调量越小，则称电力系统 的动态性能越好。良好的动态性能对电力系统的安全稳定运 行具有重要意义。
13
14
▪ 并联的中点无功补偿能够显著提高线路传输的有功功 率。并联补偿器的最佳位置是传输线路的电气中点， 是因为补偿前电压幅值沿着传输线先逐渐下降而后上 升，在电气中点处的压降最小，在该处将线路一分为 二，并采用并联补偿将其压降完全补偿，能最大限度 的提高传输容量。
▪ 如果线路被分为不相等的两段，则较长线段的传输功 率将决定线路的最大传输功率。
▪ 电力系统的主要作用是为用户提供安全可靠和经济优质的电 能，电力系统中任何的过渡过程一般都伴随着功率的变化。 由于所有负荷均被设计为在一定的额定电压下正常工作，所 以电压则通常是用户所直接关心的参数。因此要保证电力系 统的动态品质就要关心电力系统中功率的过渡过程和过渡过 程中电压的动态性能。
9
典型的输电系统中，系统1（送端）通过输电线（ 等效阻抗为 X）送到系统 2（受端）的有功功率为
U X
2
2
1
cos
2
12
并联补偿装置提供的功率为
Pc 0
Qc
4U X
2
1 cos s
2
补偿后线路传输的有功功率以及并联补偿器需提供的 无功功率与送-受端母线电压相位差（功角）之间的关系 如图（c）所示。可见，采用线路分段和中间并联补偿 后，两系统之间的传输容量大大增加，最大值增加1倍 ；但前提是“插入”的并联补偿装置能提供快速和大量的 无功功率以维持分段处母线的电压。
采用并联、固定或机械开 关连接的电容器来维持电 压的幅值。
3
一、并联补偿
1、电力系统并联补偿的特点：
只需要电网提供一个接入节点，另一端为大地或悬空的中 性点，因此接入电网很方便。 接入方式简单，不会改变电力系统的主要结构；而且通过 调节并联补偿输出，可以在系统正常运行时接入系统，并将 接入造成的影响减到最小，甚至可以做到无冲击投入运行和 无冲击退出运行。 并联补偿设备要么只改变系统节点导纳矩阵的对角线元素 ，要么可等效为注入电网的电流源，因此并联补偿的投入对 电力系统的复杂程度增加不多，便于分析。
▪ 线路长度一定时，分段数增加一倍，传输功率也增加一 倍。
▪ 增加分段的数量，有利于减少沿线电压的变化。 ▪ 分散的并联补偿器具有实时和没有限制的无功功率吞吐
能力 ▪ 分布式补偿须与所在段的电压基波相位保持同步，并使
11
输电线路分段和中点并联补偿
在简单输电网传输线中间“插入”一个理想并联补 偿装置，将原传输线等分为两段，如图（a）所示，不 计线路损耗和电容充电效应，并设Us Ur Um ，U则很容 易得到各电压和电流相量之间的关系如图（b）所示， 进而推导出线路功率为：
Ps
Pr
U 2 sin X2
2
Qs
Qr
P UsUr sin
X
式中 s r ，为两端母线电压相角差。
10
输电系统的并联无功补偿可在一定的范围内改变 节点电压，进而对系统传输的有功功率进行控制。
因此，在电力系统受到扰动的过程中，并联补偿 设备可以控制节点电压和线路功率，从而缩短输电 系统的过渡过程，降低过渡过程中状态量的超调并 抑制其振荡。所以，只要为并联补偿设备设计合适 的控制规律，即可改善电力系统的动态性能。
5
2、并联补偿在电力系统中的应用
并联补偿在输电网和配电网中都得到广泛应用。
在输电网中主要功能是改善潮流可控性、提高系统稳定 性和传输能力； 在配电网中主要功能是提高负荷电能质量和减小负荷对电 网的不利影响（如不对称性、谐波等）。
常见的方式有两种：
安装于输电线路的受电端（负荷侧）； 在长传输线中间增加变电站（即线路分段）并布 置并联 补偿设备。
4
wenku.baidu.com
并联补偿设备与所接入点的短路容量相比通常较小，并 联补偿对节点电压的补偿或控制能力较弱，它主要是通过 注入或吸收电流来改变系统中电流的分布。因此，并联补 偿适合于补偿电流。 并联补偿只能控制自身注入的电流，而电流进人电网后 如何分布则由系统状况决定，因此并联补偿通常能使节点 附近的一定区域均受益，适合于电力部门采用；而串联补 偿可以针对特定的用户采用，更适用于特定用户的补偿。 基于此，电流源性质的装置比电压源性质的装置更加适合 于并联补偿。 并联补偿设备需要承受全部的节点电压，因此并联补偿 设备的输出通常受系统电压的限制。
6
3 并联补偿的作用
并联补偿通过向系统中注入电流或改变系统导纳矩 阵的对角元素，可以方便地向系统注入或吸收Q／P进 而可以控制电力系统的功率平衡。
向电网提供或从电网吸收无功和／或有功功率； 改变电网的阻抗特性； 提高电力系统的静态稳定性； 改善电力系统的动态特性； 维持或控制节点电压； 通过控制潮流变化阻尼系统振荡； 快速可控的并联补偿可以提高电力系统的暂态稳定性； 负荷补偿，提高电能质量等。
第4章 电力系统并联补偿与静止无功 补偿器
电力系统补偿可按接入方式分为并联补偿、串 联补偿和串并联混合补偿三种 。其中，并联型 FACTS控制器是并联补偿设备的主要成员。
并联补偿是在电力系统中接入并联电容器、并联电抗器 或静止补偿器，以补偿系统的无功功率和维持系统的电 压水平的措施。
1
▪ 各种用电设备中，除相对很小的白炽灯照明负荷只消耗有功 功率，为数不多的同步电动机可以发出一部分无功功率外， 大多数都要消耗无功功率。
▪ 当系统中出现无功功率缺额时，系统各负荷电压将下降。而 且系统电压值并不统一，不同地点具有不同的电压值。
▪ 电力系统的无功功率电源除发电机之外，还有电容器、同步 调相机、静止补偿器等。
2
并联补偿器的目的
目的 轻载条件下 重载条件下
增加传输功率，改进稳态传输 特性，提高系统的稳定性。
采用各种并联、固定或机 械开关连接的电抗器减小 线路过电压。
7
电力系统的动态性能主要包括以下三项指标。
过渡过程时间。对于稳定的电力系统，当其受到扰动后
将从一种稳定状态过渡;
某些重要状态变量在过渡过程时间ts中的振荡次数;
一些重要状态变量的超调量。
xi max
100%
xi
ts t1 t0
8
▪ 电力系统受到干扰后，从一个稳态过渡到另一个稳态的过渡 过程时间越短，振荡次数越小，超调量越小，则称电力系统 的动态性能越好。良好的动态性能对电力系统的安全稳定运 行具有重要意义。
13
14
▪ 并联的中点无功补偿能够显著提高线路传输的有功功 率。并联补偿器的最佳位置是传输线路的电气中点， 是因为补偿前电压幅值沿着传输线先逐渐下降而后上 升，在电气中点处的压降最小，在该处将线路一分为 二，并采用并联补偿将其压降完全补偿，能最大限度 的提高传输容量。
▪ 如果线路被分为不相等的两段，则较长线段的传输功 率将决定线路的最大传输功率。
▪ 电力系统的主要作用是为用户提供安全可靠和经济优质的电 能，电力系统中任何的过渡过程一般都伴随着功率的变化。 由于所有负荷均被设计为在一定的额定电压下正常工作，所 以电压则通常是用户所直接关心的参数。因此要保证电力系 统的动态品质就要关心电力系统中功率的过渡过程和过渡过 程中电压的动态性能。
9
典型的输电系统中，系统1（送端）通过输电线（ 等效阻抗为 X）送到系统 2（受端）的有功功率为
U X
2
2
1
cos
2
12
并联补偿装置提供的功率为
Pc 0
Qc
4U X
2
1 cos s
2
补偿后线路传输的有功功率以及并联补偿器需提供的 无功功率与送-受端母线电压相位差（功角）之间的关系 如图（c）所示。可见，采用线路分段和中间并联补偿 后，两系统之间的传输容量大大增加，最大值增加1倍 ；但前提是“插入”的并联补偿装置能提供快速和大量的 无功功率以维持分段处母线的电压。
采用并联、固定或机械开 关连接的电容器来维持电 压的幅值。
3
一、并联补偿
1、电力系统并联补偿的特点：
只需要电网提供一个接入节点，另一端为大地或悬空的中 性点，因此接入电网很方便。 接入方式简单，不会改变电力系统的主要结构；而且通过 调节并联补偿输出，可以在系统正常运行时接入系统，并将 接入造成的影响减到最小，甚至可以做到无冲击投入运行和 无冲击退出运行。 并联补偿设备要么只改变系统节点导纳矩阵的对角线元素 ，要么可等效为注入电网的电流源，因此并联补偿的投入对 电力系统的复杂程度增加不多，便于分析。