并联电容补偿调压课件

主要内容无功功率补偿原则电力系统调压方式及常用调压方法母线电压允许偏差范围电压质量考核点的设置及相关规定培训目标掌握无功功率补偿原则掌握电力系统调压方式及常用调压方法掌握各级母线电压允许偏差范围了解电压质量考核点的设置及相关规定电网优质运行的定义根据《电力法》第18条“电力生产与电网运行应当遵循安全、优质、经济的原则”。何谓“电网优质运行”？电网优质运行的定义电网安全运行是指电网按照有关规定连续、稳定、正常地运行，以保证供电可靠性。电网优质运行是指电网运行频率、电压、谐波分量的负荷指标符合国家规定的标准。电网经济运行是指电网在供电成本最低和发电能源消耗率及网损率最小的条件下运行。电网电能质量主要指标电力系统的基本任务就是要保证不间断地供给各种用户以优质而又经济的电能。通常衡量电能质量的基本指标如下：1、电压。电力系统供给用户的电压正常应维持额定电压水平，偏离值不应超过规定的容许范围。2、频率。电力系统供电频率正常为50Hz，偏离值不应超过规定的容许范围。3、波形。电力系统供电电压（或电流）的波形应为正弦波，谐波成分不应超过规定的容许范围。无功功率的补偿原则根据《电力系统技术导则》和《调度规程》的有关规定，电网无功补偿的原则是电网无功补偿应基本上按分层分区和就地平衡原则考虑,并应能随负荷或电压进行调整,保证系统各枢纽点的电压在正常和事故后均能满足规定的要求,避免经长距离线路或多级变压器传送无功功率。分层平衡的重点是220kV及以上传送大量有功功率的电力网络；而分区就地平衡的重点，则主要在110kV及以下的各级供电电压网络。目的都是为了不经过大的感抗(长距离线路和多级变压器)传送大量无功功率，以降低无功损耗和有功损耗，实现经济运行，同时提高系统各中枢点和到用户的电压质量。电力系统电压调整的方式一般分为逆调压方式、恒调压方式、顺调压方式。逆调压：控制点电压的调整使其在电网高峰负荷时电压高于低谷时的电压值，使用户的电压高峰、低谷相对稳定。一般高峰负荷保持电压比系统标称电压高5%，低谷负荷电压为标称电压。恒调压：任何负荷时控制点电压基本保持不变的调压方式，一般保持电压高于标称电压的2%-5%。顺调压：指控制点的电压调整为高峰负荷时的电压低于低谷负荷时的电压。一般高峰负荷电压不低于标称电压的102.5%，低谷负荷电压不高于标称电压的107.5%。电压监测点、中枢点设置原则电压监测点是指监测电力系统电压值和考核电压质量的节电。电压中枢点是指电力系统中重要的电压支撑节电。电压监测点、中枢点设置原则电压监测点是指监测电力系统电压值和考核电压质量的节电。电压中枢点是指电力系统中重要的电压支撑节电。电压监测点、中枢点设置原则电压监测点的设置原则为：

1、与主网（220kV及以上电压电网）直接连接的发电厂高压母线电压。2、各级调度“界面”处的330kV及以上变电所的一次、二次母线电压；220kV变电所的二次母线电压或一次母线电压。3、所有变电所和带地区供电负荷发电厂10（6）kV母线是中压配电网的电压监测点。4、供电局选定一批有代表性的用户作为电压质量考核点。电压监测点、中枢点设置原则电压中枢点的设置原则为：

1、区域性水、火电厂的高压母线（高压母线有多回出线）。2、分区选择母线短路容量较大的220kV变电所母线。3、有大量地方负荷的发电厂母线。电压质量考核点的设置原则

及电压合格率的计算方法电压质量考核点的设置原则为：

1、城市变电所（含城市直配负荷的发电厂），（6-10）kV母线（A类电压监测点）。2、供电局选定一批有代表性的用户作为电压质量考核点。其中包括：1）110kV及以上供电的和35（63）kV专线供电的用户（B类电压监测点）。电压质量考核点的设置原则

及电压合格率的计算方法电压质量考核点的设置原则为：

2）其他35（63）kV用户和10（6）kV的用户每一万千瓦负荷设一个电压监测点，应包括对电压有较高要求的重要用户和每个变电所10（6）kV母线所带有代表性线路末端用户（C类电压监测点）。3）低压（380/220V）用户至少每百台配变设一个电压监测点，应考虑有代表性的首末端和部分重要用户（D类电压监测点）。电压质量考核点的设置原则

及电压合格率的计算方法电压质量考核点的设置原则为：

4）此外，供电局应对所辖电网的10kV用户和公用配变，小区配电室以及有代表性的低压配电网线路首末端用户的电压进行巡回检测。检测周期不应少于每年一次，每次连续检测时间不应少于24h。

电压偏差以合格率为统计及考核指标。电压合格率是指实际运行电压在允许电压偏差范围内累计运行时间与对应的总运行统计时间之比的百分值。电压质量考核点的设置原则

及电压合格率的计算方法电压合格率计算公式：主网节点电压合格率电压质量考核点的设置原则

及电压合格率的计算方法电压合格率计算公式：主网电压合格率

式中n—主网电压监测点数电压质量考核点的设置原则

及电压合格率的计算方法电压合格率计算公式：供电综合电压合格率式中，A、B、C、D分别为四种类型电压监测点的供电电压合格率电压质量考核点的设置原则

及电压合格率的计算方法国家明确提出一流供电企业必备条件之一是供电综合电压合格率大于或等于98%，其中A类电压合格率大于或等于99%。电压允许偏差最高运行电压不得超过系统额定电压的10％最低运行电压不应影响电力系统同步稳定、电压稳定、厂用电使用及下一级电压的调节。500（330）kV母线允许偏差电压允许偏差正常方式：①发电厂及500千伏变电所的220千伏母线电压允许偏差为系统额定电压的0～＋10％；②其他变电所220千伏母线电压允许偏差为系统额定电压的－3％～＋7％；事故方式：运行电压允许偏差为系统额定电压的－5％～＋10％220kV母线电压允许偏差电压允许偏差正常方式：正常方式时，为相应额定电压的－3％～7%事故方式：事故运行电压允许偏差为系统额定电压的－10％～＋10％110～35kV母线电压允许偏差电压允许偏差正常方式：正常方式时，为相应额定电压的0～7%，即：10～10.7kV事故方式：事故运行电压允许偏差为系统额定电压的－10％～＋10％即9～11kV10kV母线电压允许偏差电压允许偏差

35kV及以上用户:≤

额定值的10%10kV用户：－7％～＋7％用户受端的电压允许偏差0.38kV用户：－7％～＋7%0.22kV用户：－10％～＋7％电压崩溃及其危害

Qs和QL分别为系统内某点的无功电源与无功负荷特性曲线。假设这时所有的无功电源都已调至最大。在某一时刻，无功电源和无功负荷在点1达到平衡，运行电压为U1。随着无功负荷增长（增加值为△QL1），由于无功电源已不能增加，实际运行点不是QL2上对应U1的点，而是在QL2与Qs的交点2处，运行电压为U2。同理，当无功负荷继续增加△QL2时，实际运行点是QL3与Qs的切点3处，此点dQ/dU=0,运行于临界电压ULj。如图示电压崩溃及其危害电压崩溃是指电力系统运行电压如果等于（或低于）临界电压，如扰动使负荷点的电压下降，将使无功电源永远小于无功负荷，从而导致电压不断下降最终到零（如果无功负荷增加很多，电压会迅速下降至零）。这种电压不断下降最终到零的现象称为电压崩溃，或者叫做电力系统电压不稳定。危害：电压降落的持续时间一般较长，从几秒到几十分钟不等，电压崩溃会导致系统损失大量负荷，甚至大面积停电或使系统（局部电网）瓦解。电压崩溃及其危害根据国家电力监管委员会《电力生产事故调查暂行规定》，电力企业有下列情形之一，为一般电网事故：电压监视控制点电压偏差超出电力调度规定的电压曲线值±5%，且延续时间超过2h；或者电压偏差超出电力调度规定的电压曲线值±10%，且延续时间超过1h。电压监视控制点电压偏差超出电力调度规定的电压曲线值±5%，且延续时间超过1h；或者电压偏差超出电力调度规定的电压曲线值±10%，且延续时间超过30min时也为电网一类障碍。小结无功功率补偿原则调压方式电压监测点、中枢点设置原则电压质量考核点设置原则母线电压允许偏差范围电压崩溃的危害作业无功功率补偿原则是什么？电力系统调压方式有几种？电压监测点、中枢点设置是如何规定的？各电压等级母线电压的偏差范围你知道吗？常用电压调整常用方法通过增减系统的无功功率进行调压。如发电机调压、发电机改调相机、发电机进相运行调压、调相机、并联电容器、并联电抗器调压等；此方法适用于系统缺少无功功率或者有多余的无功功率。通过改变有功功率和无功功率的分布进行调压，如调压变压器、改变变压器分接头调压；即通过改变变压器的变比，即可改变副边的输出电压，是在生产实际中广泛采用的一种方便易行的调压方式。此方法适用于系统无功功率基本平衡的场合，在无功容量不足时，不可能完成抬高下级电压的作用。改变网络参数进行调压，如串联电容器、投停并列运行变压器、投停空载或轻载高压线路调压。适用于负荷比较轻的场合特殊情况下有时采用调整用电负荷或限电的方法调整电压；此方法适用于系统极度缺少无功功率的场合，是防止系统电压崩溃的有效措施之一。应该指出：改变变压器分接头位置调压，在无功容量不足时，不可能完成抬高下级电压的作用。手动、自动按事故减负荷是保证电网安全运行、防止频率崩溃的重要措施，是构成电网安全稳定运行第三道防线的重要部分。电压调整的各种方式的性能特性分析

发电机调压P-Q曲线范围内调压

发电机改变工作状态调压

同步调相机调压

变压器分接头调压

串联电容补偿调压

并联电容补偿调压

无功静止补偿器调压发电机:不需增加投资,但远距离传输无功要增加电网损耗,且受有功需求限制。调相机:调节容量大,能平滑调节,可输出无功也可吸收无功,但投资大,运行费用高。电力电容器:投资小,运行费用低,安装位置灵活,但受电压影响大。静止补偿器:调节速度快,可发出无功也可吸收无功,提高电能质量,但投资大。高压架空线路:不需增加投资,但不易控制。常用电压调整方法综述母线电压超出规定值的处理规定调整发电机、调相机的无功出力。投切变电所的电容器组或电抗器组。调整有载调压变压器分接头；调整变压器运行台数（若负荷允许时）。适当改变送端电压来调整近距离受端的母线电压。调整电网的接线方式，改变潮流分布。汇报上级调度协助调整。当采取上述措施系统电压仍高于额定电压的110%时，省调值班员可采取紧急停用发电机、调相机等。由于系统的负荷是随时变化的，因此电容器必须随负荷变化而实时投切，不应使无功功率倒送系统，在调压过程中，应优先投切电容器，再调节变压器变比。电力用户应根据其负荷性质采用适当的无功补偿方式和容量，在任何情况下，不应向电网反送无功电力，并保证在电网负荷高峰时不从电网吸收无功电力。电力系统电压调整注意事项案例分析某110kV城区变电所如图，主变为有载调压8×±1.25％，电容器每组3MVAR，造成10kV母线电压降低至规定值以下，如何进行调整？若采取所列措施后，电压仍在合格范围以下，还有哪些方法可以使用？参考答案（1）分析：城区变电所负荷较重，若居民用户较多，则负荷变化也比较大；正常情况下，在高峰负荷时间，若系统运行正常，电压降低的原因可能为负荷增大，变压器、线路损耗增大，无功不足引起，故可以优先考虑投切变电所并联电容器。（2）调整方案：

1、投入变电所并联电容器组；

2、改变变压器分接头；

3、将可转移负荷调整至乙站。（3）若采取所列措施后，电压仍在合格范围以下，还有哪些方法可以使用？分析：系统的无功平衡、网络结构对电压影响很大，故可采取调整发电机无功出力及改变网络结构等方法进行电压调整。调整方案：1、增加发电机的无功处理；

2、改变为该变电所供电线路的电源点；

3、汇报上一级调度协助处理；

4、利用负控装置控制负荷；

5、拉闸限电。参考答案发电机调压P-Q曲线范围内调压发电机调压：改变发电机励磁电流就可以调节其端电压，一般情况下端电压的调节范围为±5％优点：不需要额外投资，不仅可以发出有功功率，也能发出无功功率，调整发电机的端电压、分配无功功率以及提高发电机同步运行的稳定性。缺点：在生产实际中，受到一些因素制约：发电机母线最高电压受靠近负荷的限制;发电机母线最低电压受末端负荷的限制;受到远近负荷距离及性质差异大小的限制。适用场合：对于由多台发电机并列运行的大电网，或具有多级电压的电网，由于供电范围广，单纯调节某一台发电机的端电压，不仅不能满足所有负荷的调压要求，而且会造成系统中无功功率的重新分配。调整发电机端电压只能是一种辅助手段。发电机改变工作状态调压发电机改调相运行调压：发电机不向电网输送有功，只向电网输送无功。发电机进相运行调压：所谓发电机进相运行,是指发电机发出有功而吸收无功的稳定运行状态，励磁电流较小，发电机处于低励磁情况下运行。优点：能够充分利用设备资源，额外投资非常少。缺点：从理论上讲，发电机是可以进相运行的，但发电机进相运行时，存在以下问题（一般要求功率因数进相0.95）：静、动态稳定性降低；端部漏磁引起定子端部温度升高；厂用电电压的降低

适用场合：在电网低谷负荷时，利用发电机吸收系统多余的无功,是降低电厂及附近电压较为有效的调压方法。同步调相机调压同步调相机实质上是一种不带机械负载的同步电动机，它是最早采用的一种无功补偿设备，在并联电容器得到大量采用后，它退居次要地位。因其投资大，运行维护复杂而被许多国家不再新增同步调相机作为无功补偿设备。优点：同步调相机是空载运行的同步电机，它能在欠励或过励的情况下向系统吸收或供出无功，装有自励装置的同步电机能根据电压平滑地调节输入或输出的无功功率。缺点：有功损耗大、运行维护复杂、响应速度慢，励磁电流较大,损耗也比较大，发热比较严重,近来已逐渐退出电网运行。适用场合：除特殊场合外，近来已逐渐退出电网运行。变压器分接头调压调整变压器分接头，即通过改变变压器的变比，即可改变副边的输出电压，是在生产实际中广泛采用的一种方便易行的调压方式。改变变压器的电压抽头是通过改变它所联结的两级电压电网间的无功功率流通关系来实现所期望的电压调节的。优点：在无功电源充裕的系统中，通过调节变压器的分接头，能够有效地调节各个节点的电压水平，为实现无功功率的分层分区基本平衡打下了坚实的基础。缺点：仅仅能够改变功率分布，不能增减无功；有载调压变压器需要装设保护装置，无载调压需要在停电状态下调节分接头。适用场合：适用于无功电源充裕的系统中，应该大力推广有载调压变压器，这是在各种运行方式下保证电网电压质量的关键手段之一。设置变压器有载调压的原则在电网电压可能有较大变化的220千伏及以下降压变压器及联络变压器(例如接于出力变化大的电厂或接于时而为送端，时而为受端的母线等)，可采用带负荷调压方式。除上款外，其他220千伏及以上变压器，一般不宜采用带负荷调压方式。对110千伏及以下的变压器，宜考虑至少有一级电压的变压器采用带负荷调压方式。据统计，变压器容量愈大，故障率愈高，提高其可靠性的主要措施之一是简化结构，其中包括取消带负荷调压，包括升压变压器，联络两个最高电压级的变压器等，一般不宜采用带负荷调压方式。串联电容补偿调压为了提高线路输送功率、增加输电距离，必须采取补偿措施。通常在高压架空输电线路中加入串联电容补偿装置，串联电容器补偿可使系统稳定极限大幅度提高，从而提高线路的输电能力。在输电线路中加入串联电容补偿装置后，不但能提高高压线路输送能力，改善系统的稳定性，而且还能改善电压质量、无功功率平衡及确定多回输电线路间负荷的最佳分配功能。优点：严格讲，串联电容补偿目的并不是为了调整电压，而是为了提高高压线路输送功率、增加输电距离，但是安装串联电容补偿装置后，能改善电压质量、无功功率平衡。缺点：引起次同步谐振问题；干扰继电保护的正常运行。适用场合：在高压、超高压长距离输电线路中采用。并联电容补偿调压无功功率是影响电压质量的一个重要因素，而实现无功的分层、分区就地平衡是降低网损的重要手段。并联电容器是电网中用得最多的一种无功功率补偿设备，目前国内外电力系统中90%的无功补偿设备是并联电容器。需要特别注意的是，由于系统的负荷是随时变化的，因此电容器必须随负荷变化而实时投切，不应使无功功率倒送系统而增加损耗。在调压过程中，应优先投切电容器，再调节变压器变比。

并联电容补偿调压优点：

电容器是最经济的设备。它的一次性投资和运行费用都比较低，且安装调试简单。电容器的损耗低，效率高。现代电容器的损耗只有本身容量的0.02%左右。电容器是静止设备，运行维护简单，没有噪音。电容器的应用范围广，可以集中安装在中心变电站，也可以分散安装在配电系统和厂矿用户。非常适用于“分层、分区”的电网补偿。缺点：当电网突然增加的无功需求使得电网电压持续降低时，其无功功率输出会随着电压的降低而大大降低（与电压的平方成反比），这样有可能将电网电压拖入崩溃的边缘。适用场合：在中低压电网中大量使用。并联补偿与串联补偿的比较调压效果。由于并联电容器的容量于电压的平方成反比，因而当系统电压下降时，调压效果显著下降，当系统电压上升时，调压效果却显著增大。当串联电容补偿调压时却有与并联电容补偿相反的特性，因此串联电容补偿的调压性能比并联补偿性能要好。降低网损。从降低网损方面来比较，并联电容补偿安装比串联电容补偿优越得多。安装并联补偿后，对降低网损的作用很大，往往可以在1～2年内就可以将全部安装电容器的投资收回。高压并联电抗器调压中国并联抗器主要装设在四个电压等级上：35kV、66kV、330kV和500kV，按照电压等级分为高抗、低抗。高压电抗器：本身损耗小，但造价较高；低压电抗器：造价较低，操作方便。从发展趋势看，更多的将采用高压电抗器。超高压输电线路中有大量的容性充电功率，必须进行感性无功补偿，从而需要在电网中装设并联电抗器。附带优点：并联电抗器也用来限制由于突然甩负荷或接地故障引起的过电压从而危及系统的绝缘；还可以限制高压线路的过电压，与中性点小电抗配合，有利于超高压长距离输电线路单相重合闸过程中故障相的消弧，从而提高单相重合闸的成功率。高抗改善系统运行状况减轻空载或轻载线路上的电容效应,以降低工频暂态过电压。改善长距离输电线路上的电压分布。使轻负荷时线路中的无功功率尽可能就地平衡,防止无功功率不合理流动,同时也减轻了线路上的功率损失。在大机组与系统并列时,降低高压母线上工频稳态电压,便于发电机同期并列。防止发电机带长线路可能出现的自励磁谐振现象。当采用电抗器中性点经小电抗接地装置时,还可用小电抗器补偿线路相间及相地电容,以加速潜供电流自动熄灭,便于采用单相快速重合闸。无功静止补偿器调压

静止补偿器（SVC）是将电抗器与电容器并联使用。电容器可发出无功功率，可控电抗器可吸收无功功率，根据负荷变动情况，静止补偿器可以迅速改变输出的无功功率或保持母线电压恒