电力系统分析第12章

第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整电压是衡量电能质量的一个重要指标。质量合格的电压应该在供电电压偏移，电压波动和闪变，电网谐波和三相不对称程度这四个方面都能满足有关国家标准规定的要求概述第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整概述电压合理的重要性①引起效率下降、经济性能变差，影响生活质量：照明。②缩短寿命，甚至造成损坏：白炽灯、电动机、绝③降低生产率，出废品、次品④对电力系统，过低：使网络功率损耗加大，危及稳定运行，过高：绝缘，增加电晕损耗。V第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整概述严格保证电压经济上下可行，也没有必要，允许的电压偏移：35kV及以上：±5%10kV以下：±7%低压照明：±7%，-10%农村电网：±75%，-10%（+10%，-15%）第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整概述允许合理的无功功率源配置是保证电压合理的关键第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整本节的基本内容①为什么V和Q联系起来②调压方法：规划电如何确定网络参数和结构：简单设计，复杂校核运行电优化利用已有资源隔出调压要求：复杂系统优化，基本概念③学习方法：注重基本概念，简单系统的解决思路，做的习题一样典型的交换形式解方程，所用方法没有超出习题的范畴。第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整12-1:电力系统的无功功率平衡目录12-2:电压调整的基本概念12-3:电压调整的措施12-4:调压措施的应用第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整12－1电力系统无功功率平衡无功功率平衡无功负荷与无功电源失去平衡时，会引起系统电压的升高或下降无功功率的平衡应本着分层、分区、就地平衡的原则无功电源的无功输出应能满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的需求第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整12－1电力系统无功功率平衡异步电动机是电力系统主要的无功负荷系统无功负荷的电压特性主要由异步电动机决定无功功率负荷R/SjXaioijXmVß=0.8ß=0.6ß=0.3QV第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整12－1电力系统无功功率平衡无功功率损耗变压器的无功损耗输电线路的无功损耗变压器的无功损耗变压器的无功损耗QLT包括励磁损耗△Q0和漏抗中的损耗△QTQLT＝△Q0＋△QT＝V2BT＋(S/V)2XT≈SN＋(VN/V)2NSSVs100%2100%Io第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整输电线路的无功损耗△QL＝△QB＝△QL+△QB＝XVQPXVQP222222212121)(22221VVBXVQP212121)(22221VVB12－1电力系统无功功率平衡无功功率损耗变压器的无功损耗输电线路的无功损耗输电线路的无功损耗第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整输电线路损耗35KV及以下的架空线路110KV及以上的架空线路jB/2R+jXP2+jQ2P1+jQ1jB/2V1V212－1电力系统无功功率平衡第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整12－1电力系统无功功率平衡无功功率电源发电机同步调相机静电电容器静止无功补偿器静止无功发生器第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整12－1电力系统无功功率平衡无功功率电源发电机发电机发电机是唯一的有功功率电源，又是最基本的无功功率电源QBDCAPOEjXdIN第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整12－1电力系统无功功率平衡无功功率电源发电机同步调相机静电电容器静止无功补偿器静止无功发生器第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整12－1电力系统无功功率平衡无功功率电源同步调相机同步调相机相当于空载运行的同步发电机。在过励磁运行时，向系统供给无功功率，起无功电源的作用；在欠励磁运行时，它吸收感性无功功率，起无功负荷作用。由于相应速度较慢，难以适应动态无功控制的要求，20世纪70年代以来已逐渐被静止无功补偿装置所取代同步调相机第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整12－1电力系统无功功率平衡无功功率电源发电机同步调相机静电电容器静止无功补偿器静止无功发生器第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整12－1电力系统无功功率平衡无功功率电源静电电容器静电电容器静电电容器供给的无功功率Qc与所在节点的电压V的平方成正比，即Qc＝V2/Xc式中，Xc＝1/wc为静电电容器的电抗。当节点电压下降时，它供给系统的无功功率将减少。因此，当系统发生故障或由于其他原因电压下将时，电容器无功输出的减少将导致电压继续下降。换言之，电容器的无功功率调节性能比较差第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整12－1电力系统无功功率平衡无功功率电源发电机同步调相机静电电容器静止无功补偿器静止无功发生器第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整12－1电力系统无功功率平衡无功功率电源静止无功补偿器静止无功补偿器SVC由静电电容器与电抗器并联组成，SVC在我国电力系统中将得到广泛应用饱和电抗器型可控硅控制电抗器型(TCR)可控硅投切电容器型(TCR)TCR和TSC组合型第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整12－1电力系统无功功率平衡无功功率电源发电机同步调相机静电电容器静止无功补偿器静止无功发生器第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整12－1电力系统无功功率平衡无功功率电源静止无功发生器静止无功发生器它是一种更为先进的静止型无功补偿装置(SVG),它的主体是电压源型逆变器。适当控制逆变器的输出电压，就可以灵活地改变SVG地运行工况，使其处于容性负荷、感性负荷或零负荷状态。与SVC比较，SVG具有相应快、运行范围宽、谐波电流含量少等优点。尤其是电压较低时仍可向系统注入较大的无功电流第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整12－1电力系统无功功率平衡无功功率电源发电机同步调相机静电电容器静止无功补偿器静止无功发生器第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整12－1电力系统无功功率平衡无功功率平衡无功功率平衡的基本要求无功电源发出的无功功率应该大于或至少等于负荷所需的无功功率和网络中的无功损耗之和系统还必须配置一定的无功备用容量尽量避免通过电网元件大量的传送无功功率，应该分地区分电压级地进行无功功率平衡一般情况下按照正常最大和最小负荷的运行方式计算无功平衡，必要时还应校验某些设备检修时或故障后运行方式下的无功功率平衡第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整12－1电力系统无功功率平衡无功功率平衡系统无功功率平衡关系式：QGC－QLD－QL＝QresQGC为电源供应的无功功率之和，QLD为无功负荷之和，QL为网络无功功率损耗之和，Qres为无功功率备用Qres0表示系统中无功功率可以平衡且有适量的备用；Qres0表示系统中无功功率不足，应考虑加设无功补偿装置第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整12－1电力系统无功功率平衡无功功率平衡系统电源的总无功出力QGC包括发电机的无功功率QG∑和各种无功补偿设备的无功功率QC∑，即QGC＝QG∑＋QG∑总无功负荷QLD按负荷的有功功率和功率因数计算。网络的总无功损耗QL包括变压器的无功损耗QLT∑、线路电抗的无功损耗ΔQL∑和线路电纳的无功功率ΔQB∑，即QL＝QLT∑＋ΔQL∑＋ΔQB∑第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整12－1电力系统无功功率平衡总之，无功平衡是一个比有功平衡更复杂的问题。一方面，不仅要考虑总的无功功率平衡还要考虑分地区的无功平衡，还要计及超高压线路充电功率、网损、线路改造、投运、新变压器投运及大用户各种对无功平衡有影响的化一般无功功率按照就地平衡的原则进行补偿容量的分配。小容量的、分散的无功补偿可采用静电电容器；大容量的配置在系统中枢点的无功补偿则宜采用同步调相机或SVC第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整例12－1(40+J30)MVA2×100kmLGJ－185T－1SLDT－212(40+J30)MVASGS1ZLS2S`LDSLˊˊjΔQB1ΔS01ΔS02jBL/2jΔQB2－j10MVA12－1电力系统无功功率平衡第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整12－1电力系统无功功率平衡无功功率平衡的讨论：1、全局平衡和分地区平衡，保证满足以上总的平衡条件，不一定满足电压要求，还必需实现局部主功功率平衡，无功功率的分层次就地平衡是一个基本原则。2、任何时候网络中实际产生和消耗和无功功率相等。3、快速无功功率，无功功率动态平衡。第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整12－1电力系统无功功率平衡无功功率对电压有决定性的影响无功功率是引起电压损耗的主要内容无功功率的远距离传输和就地平衡节点电压有效值的大小对无功功率分布起决定性作用无功功率和电压的关系第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整无功功率平衡与电压水平的关系jXVIP+jQEIVjXIEδα12－1电力系统无功功率平衡第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整12－1电力系统无功功率平衡无功功率平衡与电压水平的关系2'1'1a'ac2QVVa'VaO第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整12－1电力系统无功功率平衡无功功率平衡与电压水平的关系总之，实现无功功率在额定电压下的平衡是保证电压质量的基本条件第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整例12－22V1V21X=40ΩP+JQPLD+JQLD12－1电力系统无功功率平衡第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整12－1电力系统无功功率平衡QLD（1）QLD（2）QV2/kVQ/Mvar例12－2第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整本节课后讨论讨论无功功率不能远距离传送，必须分区、分级（就地）平衡动态无功功率平衡无功功率平衡的双重含义：规划平衡和实际平衡，无功功率不够的含义无功功率平衡和电压水平的关系无功功率不能远距离传送，必须分区、分级（就地）平衡动态无功功率平衡无功功率平衡的双重含义：规划平衡和实际平衡，无功功率不够的含义无功功率平衡和电压水平的关系第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整12－2电压调整的基本概念电压是电能质量的重要指标之一。电压质量对电力系统的安全与经济运行，对保证用户安全生产和产品质量以及电气设备的安全与寿命有重要的影响。因此电压调整具有一定的重要性第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整电压偏移的危害各种用电设备都是按额定电压设计制造的。这些设备在额定电压下运行才能取得最佳效果电压降低电压降低电压过低电压过高会使网络中功率和能量的损耗加大12－2电压调整的基本概念第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整电压偏移的危害各种用电设备都是按额定电压设计制造的。这些设备在额定电压下运行才能取得最佳效果电压降低电压过低电压过低电压过高有可能危机电力系统运行稳定性12－2电压调整的基本概念第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整电压偏移的危害各种用电设备都是按额定电压设计制造的。这些设备在额定电压下运行才能取得最佳效果电压降低电压过低电压过高电压过高各种电气设备的绝缘可能受到损害，在超高压网络中还将增加电晕损耗等12－2电压调整的基本概念第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整35KV及以上：±5％10KV及以下：±7％低压照明：+5％，-10％农村电网：+7.5％，-10％(+10％，-15％)允许电压偏移指标允许电压偏移指标12－2电压调整的基本概念第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整事故分析日本东京电力系统1987年7月23日发生电压崩溃造成大停电事故。起因是由于负荷增加过快，电压开始下降，最后发展到继电保护动作跳闸，导致三个变电所全停美国于1965年11月9日发生东北部大面积停电事故，起因是线路过负荷使后备保护起动，导致系统解列1982年8月7日，华中电网因220KV联络线A相对支路放电，继电保护动作跳闸，导致系统稳定破坏，各电厂和变电站电压大幅度下降，系统解环，电网失去大量无功电源，结果使湖北地区大面积停电，武汉钢铁公司等重要用户受到很大的损害，部分设备损坏12－2电压调整的基本概念第十二章电力系统的无功功率平衡和电压调整事故分