电力系统自动化(5电压与无功调节)

五、电力系统电压与无功功率调节

本章要点1、电压控制的意义和特点；2、电压控制的基本原理；3、电源的电压-无功特性；4、负荷的电压-无功特性；5、电力系统电压控制方法；6、电力系统无功补偿设备；5.1电电压控控制的意意义与特特点意义：电电压是电电能质量量指标之之一；特点：（1）电电压偏移移是无功功功率不不平衡的的表现；；（2）（（与有功功电源相相比）无无功电源源种类多多，布置置灵活；；（3）电电力系统统各节点点电压可可以允许许存在一一定偏差差（送端端允许高高于额定定电压5％，受受端允许许低于额额定电压压5％））；（4）电电力系统统调压主主要是通通过调节节无功电电源的出出力与合合理改变变无功功功率潮流流的分布布进行的的；（5）电电压和无无功功率率控制与与降低网网损关系系紧密；；（6）无无功补偿偿设备不不消耗有有功功率率，却可可以降低低有功功功率损耗耗；5.2电电压控控制的基基本原理理电压偏差差的起因因：传输输路径的的阻抗与与电流不不为零是是引起电电压偏离离额定值值的根本本原因，，而且且不可避避免；有功电流流和线路路电阻对对电压影影响较小小，而无无功电流流和线路路电抗对对电压的的影响较较大（理理论证明明如下））；电压偏差差分析以受端电电压U2作为参考考方向，，U2是U2的幅值。。负荷功功率S2等于受端端电压与与线路电电流的共共轭相乘乘：线路传输输功率与与线路电电压降落落的关系系：纵分量横分量电压降落落名词：电电压降落落（矢量量）及其其纵分量量和横分分量、电电压损耗耗（标量量）、电电压偏移移；根据理论论分析及及其矢量量图可见见，电压压降落中中，与U2同向向的纵分分量对电电压偏移移影响较较大，而而与U2垂直的的横分量量对电压压偏移影影响较小小，工程程上常可可忽略横横分量的的影响；；又由于在在传输路路径上的的各元件件阻抗（（发电机机，变压压器，输输电线路路，异步步电动机机等）均均是感抗抗远大于于电阻，，通常在在简化分分析与计计算中，，可将电电阻忽略略而只考考虑感抗抗的作用用；调压方程程负荷端电电压Ub（孙莹莹图4--6）：：由上式可可见，影影响负荷荷端电压压的因素素有：UG，K1（升升压比）），K2（降压压比），，R，X等线路路参数，，负荷功功率P，，Q等运运行参数数，对它它们实施施行之有有效的控控制，就就能达到到控制受受端电压压之目的的。电力系统统电压与与无功功功率调节节手段调整发电电机端电电压；改变变压压器变比比，以此此改变无无功功率率潮流分分布，用用无功富富裕支路路支援无无功不足足支路，，合理分分配无功功；就地进行行无功补补偿，提提高负荷荷运行的的功率因因数，减减少无功功功率传传输；改变线路路参数和和结构，，减小阻阻抗（串串联电容容器）和和不合理理的无功功流动；；电力系统统电压控控制应遵遵循的原原则和约约束条件件（1）无无功功率率就地、、就近平平衡，减减小无功功流动引引起的无无功损耗耗和有功功损耗；；（2）线线路不过过载（安安全性））；（3）兼兼顾经济济性；（4）确确保稳定定性。5.3电电力系系统无功功电源的的电压－－无功功功率特性性电力系统统无功功功率源有有：（1）同同步电机机，包括括同步发发电机，，同步电电动机和和同步调调相机；；（2）电电力电容容器；（3）静静止无功功补偿器器（SVC）等等；同步电机机的电压压-无功功特性同步发电电机的电电压-无无功特性性取决于于同步发发电机的的无功调调差特性性，是一一条下倾倾直线，，具有自动平衡衡无功的调节效效应；同步调相相机可视视为有功功功率为为零的同同步发电电机，同同步电动动机可视视为有功功功率为为负的同同步发电电机，它它们的电电压-无无功特性性与同步步发电机机类似，，由励磁磁调节器器中的调调差单元元决定；；电力电容容器的电电压－无无功功率率特性电容器输输出无功功功率：：QC＝U2/XC与其端电电压的平平方成正正比，是是一条上上翘的二二次曲线线。电容器的的特点：：（1）电电容器具具有“负负调节特特性”；；电容器器的电压压－无功功功率特特性曲线线是上翘翘的，这这一点与与同步电电机相反反。这就就意味着着当电力力系统无无功功率率缺乏使使电容器器安装处处的电压压下降时时，电容容器输出出的无功功功率反反而减少少，使无无功功率率缺额加加剧；反反之，当当电力系系统无功功功率过过剩－>>电压升升高－>>电容器器输出无无功功率率增加，，使无功功功率更更加过剩剩，这种种不利于于无功功功率平衡衡的调节节特性称称为负调调节特性性；（2）电电容器只只能成组组地投入入或切除除，对无无功功率率进行有有级调节节；（3）电电容器是是静止元元件；（4）有有功损耗耗小；（5）适适合于分分散安装装。静止无功功补偿器器SVC的电压压－无功功功率特特性静止无功功补偿器器（SVC：StaticVARCompensator）是由由可调电电抗器与与固定电电容器并并联构成成，其外外特性如如孙莹P105图4--5所示示。SVC能能够快速速、平滑滑地调节节无功功功率的大大小和方方向，对对冲击负负荷的适适应性较较好，与与同步调调相机相相比，维维护简单单，损耗耗小，并并且可以以分相补补偿。缺缺点是无无功功率率补偿量量正比于于端电压压的平方方，在系系统电压压很低时时，无功功功率补补偿量将将大大降降低。5.4电电力系统统负荷的的电压－－无功功功率特性性异步电动动机在电力系系统负荷荷中占很很大的比比重，故故电力系系统的无无功负荷荷与电压压的静态态特性主主要由异异步电动动机决定定。异步步电动机机的无功功消耗为为：电力系统统中的变变压器和和输电线线路在运运行中也也消耗无无功功率率，在考考虑无功功功率平平衡时也也可以将将其视作作为无功功负荷。。变压器的无功损损耗为：：电力系统统负荷的的电压--无功特特性输电线路路的无功功功率损耗耗分为两两部分，，其串联联电抗中中的无功功功率损损耗与通通过线路路的功率率或电流流的平方方成正比比，而其其并联电电纳中发发出的无无功功率率与电压压平方成成正比：：与变压器器不同的的是，其其并联部部分发出出无功功功率而不不是吸收收无功功功率。输输电线路路重载时时呈感性性，轻载载时呈容容性，需需要并联联可调电电抗器吸吸收多余余无功功功率。电力系统统电压－－无功功功率控制制电源与负负荷共同同决定了了电力系系统电压压-无功功的工作作点；固定电容容器和高高压输电电线路的的无功功功率负调调节特性性如配合合可调电电抗器使使用，可可以改变变控制性性能；重点控制制中枢点点电压；；中枢点是是指能够够反映电电力系统统电压水水平的发发电厂或或变电站站的母线线，系统统中大部部分负荷荷由这些些节点供供电，它它们的电电压一经经确定，，其它各各点的电电压也就就大致确确定了；；多种调压压措施综综合使用用，力求求最经济济有效；；5.5电电压－无无功自动动控制装装置静止无功功补偿装装置SVC，包包括：（1）晶晶闸管控控制电抗抗器（TCR：：ThyristorControlledReator）；（2）晶晶闸管投投切电容容器（TSC：：ThyristorSwitchedCapacitor）；；（3）TCR＋＋固定电电容器（（FC：：FixedCapacitor）等类类型。晶闸管控控制电抗抗器（TCR：：ThyristorControlledReator）TCR工工作原理理简介δ是晶晶闸管的的导通角角。当控控制角αα在90°～～180°之之间移移相时，，导通角角δ在0°（全全关）～～180°（（全开））之间变变化。晶闸管全全开时吸吸收的感感性电流流最大，，全关时时不吸收收感性电电流，改改变控制制角就可可以改变变电抗器器吸收感感性电流流的大小小；控制器按按的的外外特性方方程控制制电抗器器电流IL，就就可得到到如图所所示的补补偿器特特性。晶闸管投投切电容容器（TSC：：ThyristorSwitchedCapacitor）TSC控控制特点点（1）零零电压投投入，防防止产生生冲击电电流；（2）零零电流切切除；（3）只只有投入入和切除除两种状状态，没没有类似似可调电电抗器那那样的通通过改变变控制角角α的相相控工作作方式，，即没有有可调电电容器运运行方式式。混合型SVC（（TCR＋TSC）变电站有有载调压压变压器器和电力力电容器器综合控控制VQC；；九区图：：主变高压压侧分接接头调整整与主变变低压侧侧电容器器投切操作主变低压侧电压与无功负荷工作点移动方向升主变分接头电压下降，无功减小左下降主变分接头电压上升，无功增加右上投电容器电压上升，无功减小左上切电容器电压下降，无功增加右下九区VQC控制制策略0区:电压、无无功均合合格,不控制；；1区:电压越上上限,无功补偿偿合适,发降压指指令；2区:电压越上上限,无功越上上限,先发降压压指令,再发投电电容器组组指令；；3区:电压合格格,无功越上上限,发投电容容器组指指令；4区:电压越下下限,无功越上上限,先发投电电容指令令,再发升压压指令；；5区:电压越下下限,无功补偿偿合适,发升压指指令；6区:电压越下下限,无功越下下限,先发升压压指令,再发切电电容指令令；7区:电压合格格,无功越下下限,发切电容容的指令令；8区:电压越上上限,无功越下下限,先发切电电容的指指令,再发降压压指令；；九区控制制原则保证电压压合格、、无功基基本平衡衡、尽量量减少变变压器分分接头调调整次数数和电容容器投切切次数。。变压器分分接头动动作次数数限制：：每天调调节次数数35KV主变变不超过过20次次，110—22