电力系统基础-7课件

第七章电力系统无功功率平衡和电压调整电力系统基础电力系统正常运行状况调整的内容与意义：潮流计算→确定正常运行状态运行状态必须满足技术、经济要求——否则，必须调整！技术要求：电能质量和安全性要求经济要求：经济运行电能质量：频率质量——频率偏移电压质量——电压偏移、电压波动与闪变、电网谐波、三相不对称程度、暂态电能质量(2)正常运行状况调整的内容：电压调整——无功功率分布调整（假定频率恒定fN）频率调整——有功功率分布调整（假定电压恒定VN）运行状态的优化——经济运行(3)本章主要内容：

无功特性、无功平衡、电压调整7.1电力系统的无功功率特性与无功功率平衡

7.1.1无功功率负荷与无功功率损耗

7.1.2电力系统的无功功率电源

7.1.3电力系统的无功功率平衡7.2电压调整的基本概念

7.2.1电力系统电压调整的意义

7.2.2中枢点的电压管理

7.2.3电压调整基本原理与措施概述7.3电压调整的措施

7.3.1发电机调压

7.3.2改变变压器变比调压

7.3.3无功补偿调压

7.3.4线路串联电容补偿调压7.1.1无功功率负荷与无功功率损耗（1）无功功率负荷：用电设备消耗的无功功率，比重大的有三：IM、荧光灯、整流设备。异步电动机（IM）的无功特性基本决定了系统无功负荷特性7.1.1无功功率负荷与无功功率损耗7.1.1无功功率负荷与无功功率损耗110kV：3.5MVar/100km220kV:12MVar/100km500kV:70MVar/100km7.1电力系统的无功功率特性与无功功率平衡

7.1.1无功功率负荷与无功功率损耗

7.1.2电力系统的无功功率电源

7.1.3电力系统的无功功率平衡同步发电机;无功补偿装置——调相机、C、SVC、SVG(1)同步发电机：安全运行极限曲线：7.1.2电力系统的无功功率电源

(1)同步发电机：③静态无功－电压特性：7.1.2电力系统的无功功率电源7.1.2电力系统的无功功率电源(4)静止无功补偿器(SVC)：①原理构成（饱和电抗器型）7.1.2电力系统的无功功率电源(5)静止无功发生器(SVG)：①原理构成

7.1.3电力系统的无功功率平衡(1)无功平衡要求：

7.1.3电力系统的无功功率平衡(2)系统无功传输特性：

(3)系统无功平衡与电压水平的关系：送端电源增发无功→

E↑→Q(V)

上移7.1.3电力系统的无功功率平衡(4)无功平衡要注意的基本问题：

a)

满足额定电压水平下运行时的平衡关系

——正常负荷水平下，有适当的无功备用最大负荷水平下有要求的电压水平

b)尽可能通过分散补偿，使末端功率因素达到较高水平

(专用负荷0.9)c)分区、分层就地平衡，避免无功远距离传输和跨电压等级流动

——最大负荷时，合理利用负荷中心的机组无功出力最小负荷时，合理安排机组进相运行

d)最小负荷时，220kV以上输电网安排适当的并联电抗器补偿7.2.1电力系统电压调整的意义

——电压偏移对用户与电力系统的影响(1)对用户的影响：①IM：Me∝V2V↓→产品产量、质量↓，太低压会烧坏IM②电热设备：V↓→P↓↓——产品产量、质量↓③照明：V↓→光通↓↓④电子仪器设备：过高/低的电压影响精度甚至损坏设备(2)对系统的影响：

①V↓→△P∑↑，运行经济性↓；运行稳定性↓②V过高：危及绝缘、超高压电网电晕损失↑(3)电压偏移要求：

35kV及以上：正、负偏移之绝对值和≤10%VN10kV及以下：≤±10%VN

380V/220V单相：-10%～+7%VN(4)电压调整目的：

保证各负荷点电压偏移在允许范围内7.2.2中枢点的电压管理(1)电压中枢点及其选择电压中枢点：对供电区域各负荷点电压有显著调控作用节点中枢点选择：区域性电厂高压母线；枢纽变二次母线；有大量直馈负荷的G压母线7.2.2中枢点的电压管理(1)中枢点电压的允许变化范围I)

方法与步骤：①由各负荷点S(t)计算中枢点→负荷点的△V(t)②由各负荷点允许偏移→中枢点要求范围③确定同时满足各负荷点要求的中枢点允许范围例：VO(A)=VA+△VOAVO(B)=VB+△VOB

注意：

为了Vo能同时满足各负荷点的电压要求，中枢点允许电压变化范围将小于各负荷点的允许电压变化范围7.2.2中枢点的电压管理(3)中枢点的调压方式①逆调压：大负荷时，提高中枢点电压，一般Vo≤1.05VN

小负荷时，降低中枢点电压，一般Vo≥1.0VN——适应：供电线路长、负荷变动大

——调压要求最高，需要附加调压设备(OLTC)②顺调压：大负荷时，Vo≥1.025VN

；小负荷时，Vo≤1.075VN——适应：供电线路短、负荷变动小

——调压要求最低，不需要附加调压设备③常调压：各种负荷水平下，使Vo保持基本恒定：(1.02～1.05)VN——适应性、调压要求居中7.2.3电压调整基本原理7.3.1发电机调压——举例：常：1.02～1.05逆：大≤1.05小≥1.0

负荷从而△V变化大、供电距离长、多电压等级系统，发电机调压难以满足调压要求7.3电压调整的措施

7.3.1发电机调压

7.3.2改变变压器变比调压

7.3.3无功补偿调压

7.3.4线路串联电容补偿调压7.3.2改变变压器变比调压——

概述：★变压器分接头设置：

双绕组——高压侧；三绕组——高、中压侧普通变压器：6300KVA及以下，3:VTN(H)(1±5%)8000KVA及以上，5:VTN(H)(1±2×2.5%)

有载调压变：110KV及以下，至少7:VTN(H)(1±3×2.5%)220KV及以上，至少9:VTN(H)(1±4×2.0%)★

调压原理：合理选择k满足负荷侧调压要求分接头上调分接头下调7.3.2改变变压器变比调压——(1)降压变压器分接头选择：“Max”:最大负荷“Min”:最小负荷7.3.2改变变压器变比调压

(1)降压变压器分接头选择：7.3.2改变变压器变比调压(2)升压变压器分接头选择：归算到高压侧的G侧运行电压G侧的实际运行电压7.3.2改变变压器变比调压——(2)升压变压器分接头选择：1、计算T的电压损耗：分接头选择的计算步骤：2、计算要求的分接头电压：3、计算分接头电压平均值：选择V1t——最接近V1t.av4、校验：T运行于V1t——时，G侧实际电压必须满足给定要求（允许值）举例：高压侧实际运行电压或要求电压G侧允许电压7.3.2改变变压器变比调压——(3)变压器分接头选择应注意的问题

低压侧的允许电压变化范围归算到高压侧的低压侧实际运行电压变化范围②若负荷变化时的总电压损耗变化幅度超出T的分接头调压范围，或调压要求与电压变化方向相反（如逆调压），则必须有专门调压装置④

三绕组变压器：首先根据低压侧调压要求，选择高压侧分接头；再选择中压侧分接头以满足中压侧调压要求——举例7.3.2改变变压器变比调压——(4)自动调压装置简介有载调压变压器、加压调压变压器、SSSC、TCSC、TCPST、UPFC潮流控制功能7.3电压调整的措施

7.3.1发电机调压

7.3.2改变变压器变比调压

7.3.3无功补偿调压

7.3.4线路串联电容补偿调压1)并联补偿调压的基本原理问题：V2母线补偿Qc,

使

V2提高到

V2c?(4)应用举例：7.3.3无功补偿调压在满足调压要求的前提下k

的选择应当使

QC

最小(2)应用原则:(a)在Smin下，无功补偿设备按出力下限QC.min

运行

——合理选择k以满足所要求的V2.min(b)在Smax下，使k按(a)固定——确定QC

上限以满足所要求的V2.max无功补偿设备出力下限QC.min：

(a)静电电容器：QC.min＝0(b)同步调相机：QC.min＝－αQCon.max＝－αQCon.N；

α＝0.5～0.65(c)SVC：根据给定特性，类似于调相机处理(3)注意点：无功补偿调压的实质——减小网络无功传输在X上的电压损耗

△V＝(PR+QX)/V——效果与负荷功率因数以及网络性质有关

——高压网：效果显著；低压网：效果相对较差7.3电压调整的措施

7.3.1发电机调压

7.3.2改变变压器变比调压

7.3.3无功补偿调压

7.3.4线路串联电容补偿调压7.3.4线路串联电容补偿调压(1)基本原理——△V=(PR+QX)/V——改变网络(线路)参数调压(2)补偿容量的确定QC=3mnQNC=3mnVNCINC

LetV1=constThen7.3.4线路串联电容补偿调压——(3)应用注意：

③补偿度：kC=XC/XL——用于调压：kC

接近或略大于1④串联XC补偿可用于超高压输电线路——提高输送容量、提高运行稳定性②XC地点：使沿线电压尽量均匀分布，各负荷点电压均在允许范围内。

a)负荷集中于线末时，XC宜集中于末端

——始端避免过电压、减少通过XC的短路电流

b)负荷沿线分布时，XC宜置于补偿前的△V/2处

——沿线负荷均在允许范围内①串XC补偿调节特性好——提高末端电压，减小负荷变化时的电压波动调压效果△V－△VC=QXC/V1∝Q——Q越大、X越大，效果越好

——一般应用于35kV、10kV配电网络

——特别是荷波动大而频繁、功率因数低的配电线路ab(1)改变VG：经济方便、无需附加投资，优先应用，但调整范围小。(2)改变k：系统、区域无功电源充足时，优先考虑。普通变压器，调压范围小，频繁调整k则很不方便系统无功不充足时，改变k使局部地区电压合格，但可能恶化其他区域

OLTC调节灵活、调压范围大，但需要附加投资，前提也是系统无功电源充足②串补——与并补的比较：

a)调压性能：串优于并(提高传输能力与稳定性：串优于并)b)串补不能减少网损，并补可降低网损。

c)场合：串补宜用于低功率因数配电线路；并补对于X大的线路调压效果更好

d)达到同样的调压效果QC.S<QC.P(一般QC.S=(17～25)%QC.P)①无功电源不足的系统，并联补偿调压为最根本措施。电容补偿：投资少、易维护，可集、散，应用灵活；调节性能差调相机：投资大、维护难，调节性能好。集中使用——已被SVC取代

SVC：有QCon同样性能；运行维护技术高，有谐波污染。集中使用(3)补偿调压：7.3.5几种调压措施的比较7.3.5几种调压措施的比较

附：

QC.S<QC.P的证明：调压效果相同r1、x1↓→△V↓应用举例1、双绕组降压变压器分接头选择2、双绕组升压变压器分接头选择3、三绕组降压变压器分接头选择4、并联补偿调压——补偿容量与变比配合降压变压器分接头选择+5%:115.5kV+2.5%:112.75kV1.0:110kV-2.5%:107.25kV-5%:104.5kV1、计算电压损耗：2、计算要求的分接头电压：3、计算平均分接头电压、选择实际分接头：选择最接近的实际分接头：-2.5%→V1t=107.25kV应用举例1、双绕组降压变压器分接头选择2、双绕组升压变压器分接头选择3、三绕组降压变压器分接头选择4、并联补偿调压——补偿容量与变比配合升压变压器分接头选择——举例+5%:127.05kV+2.5%:124.025kV1.0:121kV-2.5%:117.975kV-5%:114.95kV1、计算电压损耗：2、计算要求的分接头电压：3、计算平均分接头电压、选择实际分接头：选择最接近的实际分接头：+2.5%→V1t=124.025kV{6.023，6.493}

∩

满足要求

[6，6.6]应用举例1、双绕组降压变压器分接头选择2、双绕组升压变压器分接头选择3、三绕组降压变压器分接头选择4、并联补偿调压——补偿容量与变比配合+5%:40.425kV+2.5%:39.4625kV1.0:38.5kV-2.5%:37.5375kV-5%:36.575kV最大负荷最小负荷+5%:115.5kV+2.5%:112.75kV1.0:110kV-2.5%:107.25kV-5%:104.5kV110/38.5/6.6△V:5.912.88△V:0.1970.0932△V:1.980.935Max:112Min:115Max:0Min:+7.5%Max:0Min:+7.5%1、由III侧调压要求选择I侧分接头选择：+5%V1t=115.5kV|-0.83%|<1.25%<7.5%2、由II侧调压要求选择II