第6章 电力系统的无功功率和电压调整

1、第六章 电力系统的无功功率和电压调整第一节第一节 电力系统中无功功率的平衡电力系统中无功功率的平衡第二节第二节 电力系统中无功功率的最优分布电力系统中无功功率的最优分布第三节第三节 电力系统的电压调整电压管理和借发电机、变压器调压电力系统的电压调整电压管理和借发电机、变压器调压第四节第四节 电力系统的电压调整借补偿设备调压和组合调压电力系统的电压调整借补偿设备调压和组合调压第一节 电力系统中无功功率的平衡1. 无功功率负荷和无功损耗2. 无功电源3. 无功平衡第一节 电力系统中无功功率的平衡UcjX2ccjQjU XULjX2LLjQjU XLjXPjQU222LPQj QjXU第一节 电力系

2、统中无功功率的平衡 发电机 电容器 调相机（静止调相机Statcon） 静止无功补偿器（SVC） FACTS 发电机的励磁控制系统调速控制系统调速控制系统励磁控制系统励磁控制系统/ P UB U Q UBU发电机调压发电机调压变压器分接头Transformer tap电容器组Capacitor Bank调相机Condenser静止无功补偿器(SVCTCR+TSC) STATIC VAR COMPENSATOR第一节 电力系统中无功功率的平衡 无功平衡的目的是为了保证电压电压质量 负荷功率因数不得低于0.9 无功“就地补偿，分区平衡就地补偿，分区平衡”策略 无功电源备用容量是最大无功负荷的780

3、GCLQQQ第二节 电力系统中无功功率的最优分布第二节 电力系统中无功功率的最优分布无功功率电源的最优分布（等网损微增率准则）无功功率电源的最优分布（等网损微增率准则）1211min1maxminmax(,.,)()min0GGGNGinnGiLiiiGiGGiiiiP QQQP QQQQQQQUUU 目标函数：等式约束：不等式约束：数学模型等网损微增率准则111.(1/)GGPQQQ第六章 电力系统的无功功率和电压调整第三节 电力系统的电压调整电压管理和借发电机、变压器调压1. 调整电压的必要性2. 电压波动和电压管理3. 借改变发电机端电压调压4. 借改变变压器变比调压第三节 电力系统的电

4、压调整电压管理和借发电机、变压器调压1.系统电压降低时发电机的定子电流将因其功率角的增大而增大。如这电流原已达额系统电压降低时发电机的定子电流将因其功率角的增大而增大。如这电流原已达额定值，则电压降低后，将使其超过额定值。为使发电机定子绕组不致过热，定值，则电压降低后，将使其超过额定值。为使发电机定子绕组不致过热，不得不减不得不减少发电机所发功率少发电机所发功率。相似地，系统电压降低后，也。相似地，系统电压降低后，也不得不减少变压器的负荷不得不减少变压器的负荷。2.当系统电压降低时，各类负荷中占比重最大的异步电动机的转差率增大，从而，当系统电压降低时，各类负荷中占比重最大的异步电动机的转差率增

5、大，从而，电动电动机各绕组中的电流将增大，温升将增加，效率将降低，寿命将缩短机各绕组中的电流将增大，温升将增加，效率将降低，寿命将缩短。3.电弧炉电弧炉的的有功功率是与电压的平方成止比的，炼钢厂中的电炉将因电压过低而影响产有功功率是与电压的平方成止比的，炼钢厂中的电炉将因电压过低而影响产量。量。4.系统电压过高将使所有电气设备系统电压过高将使所有电气设备绝缘受损绝缘受损。变压器、电动机等的铁芯要饱和，铁芯损。变压器、电动机等的铁芯要饱和，铁芯损耗增大，温升将增加，寿命将缩短。耗增大，温升将增加，寿命将缩短。5.照明负荷照明负荷，尤其是白炽灯，对电压变化的反应最灵敏。电压过高，白炽灯的寿命将大，

6、尤其是白炽灯，对电压变化的反应最灵敏。电压过高，白炽灯的寿命将大为缩短；电压过低，亮度和发光效这又要大幅度下降。为缩短；电压过低，亮度和发光效这又要大幅度下降。6.因系统中无功功率短缺，电压水平低下，某些枢纽变电所母线电压在微小扰动下顷刻因系统中无功功率短缺，电压水平低下，某些枢纽变电所母线电压在微小扰动下顷刻之间的大幅度下降，即之间的大幅度下降，即“电压崩溃（电压崩溃（Voltage Collapse）”，则更是一种将导致系统瓦解，则更是一种将导致系统瓦解的灾难性事故的灾难性事故。1.调整电压的必要性调整电压的必要性第三节 电力系统的电压调整电压管理和借发电机、变压器调压电压波动电压波动冲击

7、性或间歇性负荷（非线性负荷）引起的电压变化冲击性或间歇性负荷（非线性负荷）引起的电压变化称为电压波动，电压波动与谐波经常不可分割。称为电压波动，电压波动与谐波经常不可分割。限制电压波动的措施限制电压波动的措施电源与波动地点设置串联电容电源与波动地点设置串联电容波动线路上调相机和电抗器波动线路上调相机和电抗器波动线路上设置静止补偿器波动线路上设置静止补偿器2.电压波动和电压管理电压波动和电压管理第三节 电力系统的电压调整电压管理和借发电机、变压器调压电压管理电压管理依据分层（电压等级）、分区（地理位置）管理原则，采取依据分层（电压等级）、分区（地理位置）管理原则，采取“中枢点中枢点”电压管理方式

8、，电压管理方式，三种调压方式为三种调压方式为：逆调压逆调压：最大负荷时保持中枢点电压比线路额定电压高：最大负荷时保持中枢点电压比线路额定电压高5%；最小负；最小负荷时荷时, 使中枢点电压降至线路额定电压。使中枢点电压降至线路额定电压。用：中枢点点各负荷点线路路、负荷变化化大，变化化规大致用：中枢点点各负荷点线路路、负荷变化化大，变化化规大致相同。相同。顺调压顺调压：最大负荷时电压不低于线路额定电压的：最大负荷时电压不低于线路额定电压的102.5%；最小负荷时；最小负荷时电压不高于线路额定电压的电压不高于线路额定电压的107.5%。用：电压损耗小，负荷变动小，用用户允电压压偏大。用：电压损耗小，

9、负荷变动小，用用户允电压压偏大。恒调压恒调压：中枢点电压保持在比线路额定电压高：中枢点电压保持在比线路额定电压高25%。用用: 电压损耗化小电压损耗化小, 负荷变动化小。负荷变动化小。2.电压波动和电压管理电压波动和电压管理第三节 电力系统的电压调整电压管理和借发电机、变压器调压2.电压波动和电压管理电压波动和电压管理调压方式调压方式中枢点电压中枢点电压运行方式运行方式逆调压逆调压顺调压顺调压恒调压恒调压最大方式最大方式（负荷最大）（负荷最大）5%102.5%25%最小方式最小方式（负荷最小）（负荷最小）UN107.5%25%用用中枢点点各负荷中枢点点各负荷点线路路、点线路路、负荷变化化负荷变

10、化化大，变化化大，变化化规大致相同。规大致相同。电压损耗小，负电压损耗小，负荷变动小，荷变动小，用用户允电用用户允电压压偏大。压压偏大。电压损耗化小电压损耗化小, 负荷变动化负荷变动化小。小。电压幅值电压幅值越限区域第三节 电力系统的电压调整电压管理和借发电机、变压器调压2.电压波动和电压管理电压波动和电压管理 图6-15中枢点调压实例中枢点调压实例第三节 电力系统的电压调整电压管理和借发电机、变压器调压2.电压波动和电压管理电压波动和电压管理 图6-16、17中枢点调压实例中枢点调压实例第三节 电力系统的电压调整电压管理和借发电机、变压器调压图图6-183.借改变发电机端电压调压借改变发电机

11、端电压调压调压特点：调压特点：1 1、快速灵活、快速灵活2 2、成本低、成本低3 3、是稳控手段之一、是稳控手段之一G第三节 电力系统的电压调整电压管理和借发电机、变压器调压4.借改变变压器变比调压借改变变压器变比调压jiiUCijUmaxminjjSSmaxminjjJtUUU要求低压侧电压，确定变压器maxminmaxminmaxminmaxmin1()2iijiijJtNJtNjjJtJtJtUUUUUUUUUUUUU若无载调压：结果要检验！结果要检验！第四节 电力系统的电压调整借补偿设备调压和组合调压 借补偿设备调压 几种调压设备的比化 组合调压（VQC，AVC，略）第四节 电力系统的电压调整借补偿设备调压和组合调压()jijjijijjjijjcijjcjcP RQ XUUUP RQQ XUU无电容器补偿有电容器补偿jiiUCijUmaxminjjSScjQ2()()()()()jcjijjijjijjijcjcjijjcjjcjcjijjcjcjijjc