电力系统电压调整和无功功率控制技术

1、电力系统自动化电力系统自动化电力系统电压调整和无功功率控制技术电力系统电压调整和无功功率控制技术频率调整 1全系统频率相同2调发电机 3消耗能源 4集中控制 5调进汽量第四章 电力系统电压调整和无功功率控制技术电压调整1电压水平各点不同 2调发电机、调相机、电容器和静止补偿器等 3不消耗能源 ，但无功功率消耗量远大于有功功率4电压控制分散进行 5调节手段多种多样电压和频率一样，都是电能质量的重要指标。电压降低的不良影响：1.减少发电机所发有功功率。第一节第一节 电力系统电压控制的意义电力系统电压控制的意义=sin=-qeqE UPxUEjIx电压降低时，输出电磁功率就会减小；转子加速，功角增大

2、；电压降低，空载电动势不变，电流增大。2.异步电动机的转差率将增大，电流也将增大，温升将增加；某些电动机驱动的生产机械转矩与转速高次方成正比，所以当转差增大、转速下降时，其输出功率将迅速减少。3.电动机的启动过程将大为增加，启动过程温度过高。4.电压偏高，将加速电气设备的绝缘老化，影响电动机的使用寿命。5.电炉等电热设备电热设备的发热量与电压平方成正比。6.对电力系统本身也有影响：损耗增加；危及电力系统运行的稳定性；绝缘损坏；增加电晕损耗。第二节第二节 电力系统的无功功率平衡与电压的关电力系统的无功功率平衡与电压的关系系第二节第二节 电力系统的无功功率平衡与电压的关电力系统的无功功率平衡与电压

3、的关系系负荷所消耗的无功功率负荷所消耗的无功功率QD按负荷的功率因数计算按负荷的功率因数计算第二节第二节 电力系统的无功功率平衡与电压的关电力系统的无功功率平衡与电压的关系系改变发电机的励磁电流取决于网络参数和无功功率第二节第二节 电力系统的无功功率平衡与电压的关电力系统的无功功率平衡与电压的关系系A1221UACUQoAUUA图4-2 电力系统和无功功率电压的静态特性UXI jqEI图4-3 电力系统向量图第二节第二节 电力系统的无功功率平衡与电压的关电力系统的无功功率平衡与电压的关系系第二节第二节 电力系统的无功功率平衡与电压的关电力系统的无功功率平衡与电压的关系系电力系统的无功功率电源有

4、：（1）同步发电机 同步发电机目前是电力系统中惟一的有功功率电源，它又是基本的无功功率电源。第二节第二节 电力系统的无功功率平衡与电压的关电力系统的无功功率平衡与电压的关系系第二节第二节 电力系统的无功功率平衡与电压的关电力系统的无功功率平衡与电压的关系系第二节第二节 电力系统的无功功率平衡与电压的关电力系统的无功功率平衡与电压的关系系超前功率因数运行时，定子电流和励磁电流大小都不再是限制条件第二节第二节 电力系统的无功功率平衡与电压的关电力系统的无功功率平衡与电压的关系系SN)(MWP)(MVarQPNQN8040408.05.04.0图4-4 同步发电机的曲线85.0cos电力系统的无功功

5、率电源有：（2）同步调相机及同步电动机1.同步调相机是特殊运行状态下的同步电动机，可视为不带有功负荷的同步发电机或是不带机械负荷的同步电动机。2.过激运行，提供感性无功；欠激运行，吸收感性无功，输出功率为过激运行时输出功率的5060%3.改变同步调相机的励磁，可以平滑地改变它的无功功率的大小和方向，平滑调节电压。4.电压调节效应一般为正值。5.用户拥有的同步电动机过激运行，提高系统电压水平。6. 产生有功损耗：满负荷时1.55%；容量越小，比重越大；轻负荷时，损耗也要增大。第二节第二节 电力系统的无功功率平衡与电压的关电力系统的无功功率平衡与电压的关系系第二节第二节 电力系统的无功功率平衡与电

6、压的关电力系统的无功功率平衡与电压的关系系（3）并联电容器根据需要有许多电容器连接组成。 容量可大可小，可集中、可分散； 可分相补偿； 随时投入切除部分或全部电容器组，运行灵活。 有功损耗小，占额定容量的0.30.5%。 投资节省 断续调节 但具有负的电压调节效应。第二节第二节 电力系统的无功功率平衡与电压的关电力系统的无功功率平衡与电压的关系系QiUIQDQCLQLC( )a 系统原理图ICILUUN容性感性o12( )-b 合成前的电压电流特性图UI容性感性oLCI( )-c 合成后的电压电流特性图图4-5 静止无功功率补偿器工作原理UN工作段I第二节第二节 电力系统的无功功率平衡与电压的

7、关电力系统的无功功率平衡与电压的关系系（4）静止无功功率补偿器（Static VAR Compensator，简称SVC）KUKUUGB21KUKUUGB21CUXUQCC22=+=+iDLCiDLCQQQQQQQQ=+= 0iDLCQQQQ 快速、平滑地调节无功功率的大小和方向，尤其对冲击性负荷适应性好； 与同步调相机比较，运行维护简单，损耗小，能够分相补偿适应不平衡负荷的变化； 最大无功补偿量正比于端电压的平方。第二节第二节 电力系统的无功功率平衡与电压的关电力系统的无功功率平衡与电压的关系系第三节第三节 电力系统电压控制的措施电力系统电压控制的措施第三节第三节 电力系统电压控制的措施电力

8、系统电压控制的措施第三节第三节 电力系统电压控制的措施电力系统电压控制的措施1211122=+TTTTTtNUP RQ XUUUUKUUUUU 1m ax1m in1+2ttta vUUUKV113110MVA5 .31KV3 . 6/%5 . 22110MVAjSMVAjS6101428minmax)(4044. 2归算到高压侧jXjRTT图4-8 降压变压器及其等值电路 第三节第三节 电力系统电压控制的措施电力系统电压控制的措施第三节第三节 电力系统电压控制的措施电力系统电压控制的措施第三节第三节 电力系统电压控制的措施电力系统电压控制的措施第三节第三节 电力系统电压控制的措施电力系统电压

9、控制的措施三绕组变压器三绕组变压器分接抽头分接抽头的选择可以按如下方法来考虑：三绕组变压器一般在高压、中压绕组有分接抽头可供选择，而低压侧是没有分接抽头的。一般可先按高压、低压侧的电压要求来确定高压侧的分接抽头；再由所选定的高压侧分接抽头，来考虑中压侧的电压要求，最后选择中压侧的分接抽头。第三节第三节 电力系统电压控制的措施电力系统电压控制的措施三、三、 利用无功功率补偿设备调压利用无功功率补偿设备调压122+=+P RQ XUUU当变电所低压侧没有设置无功功率补偿设备时：122+=+CCCP RQQXUUU当变电所低压侧设置无功功率补偿设备时：2222+=+CCCP RQQXP RQ XUU

10、UU补偿后发电机机端电压不变：22222+=-+-CCCCQXP RQ XP RQ XUUUUU所需要的无功补偿容量为：22222+=-+-CCCCUP RQ XP RQ XQUUXUU2222222=-=-CCCCCUUUQUUUKXXK略去第二部分：第三节第三节 电力系统电压控制的措施电力系统电压控制的措施三、三、 利用无功功率补偿设备调利用无功功率补偿设备调压压1. 补偿设备为电容器组容量的计算2 m in2 m int2t2 m in2 m in2=NNUUUUUUUU用最小负荷调压要求确定变压器分接头：选择最靠近的分接头U1t，由此确定变比：按最大负荷时变低侧母线要求的电压确定应该设

11、置的电容器容量：选择合适的电容器1 t2=NKUU22m ax2 m ax2m ax=-CCCUUQUKXK第三节第三节 电力系统电压控制的措施电力系统电压控制的措施三、三、 利用无功功率补偿设备调利用无功功率补偿设备调压压2. 补偿设备为同步调相机容量的计算最大负荷时，额定容量过励运行发出感性无功：22m ax2 m ax2m ax=-CCCUUQUKXK最小负荷时，0.5额定容量欠励运行吸收感性无功：22m in2 m in2m in-0 .5=-CCCUUQUKXK22m ax2 m ax2m ax22m in2 m in2m in2m ax2m ax2 m ax2m in2m in2

12、m in-2 =-=-CCCCCCCCUUUKXKUUUKXKUK UUUK UU2m ax2 m ax2m in2 m in222m ax2m in+ 2=+ 2CCCCUUUUKUU选择最靠近的分接头U1t，由此确定变比：1 t2=NKUU第三节第三节 电力系统电压控制的措施电力系统电压控制的措施第三节第三节 电力系统电压控制的措施电力系统电压控制的措施第三节第三节 电力系统电压控制的措施电力系统电压控制的措施第三节第三节 电力系统电压控制的措施电力系统电压控制的措施第三节第三节 电力系统电压控制的措施电力系统电压控制的措施 四、利用串联电容器四、利用串联电容器控制电压控制电压122122

13、+=+=+CCCP RQ XUUUP RQXXUUU2222CCCNNCNUXUUQUUXUUUQQ第三节第三节 电力系统电压控制的措施电力系统电压控制的措施 四、利用四、利用串联电容器控制电压串联电容器控制电压 串联电容器调压方式与调压要求一致：CNQ XUU一般用于电压为35kV或10kV，负荷波动大而频繁，功率因数又很低的输配电线路33N CMN CMCCN CN CN CM IIN UIXQM N QM N UI三 相 电 容 器 的 总 容 量 为 ：多个电容器串并联串并联而成CCLXKX补偿度第三节第三节 电力系统电压控制的措施电力系统电压控制的措施 jQP XjR11)(qQjP

14、XjR22qTG1G21U2U3UK:1图 4-13 电力系统电压的综合控制 第四节第四节 电力系统电压的综合控制电力系统电压的综合控制 jQP XjR11)(qQjPXjR22qTG1G21U2U3UK:1图 4-13 电力系统电压的综合控制 第四节第四节 电力系统电压的综合控制电力系统电压的综合控制第四节第四节 电力系统电压的综合控制电力系统电压的综合控制第四节第四节 电力系统电压的综合控制电力系统电压的综合控制 控制变量U1、U2、K、q； 状态变量：Q、U3； 参数：P、U3n、R、X31113 n22323 n+-+-UP RQ XUUKP RQqXUUU33113 n2323 n-

15、+-UKUKQ XUUKQqXUUU 3112321-1-11+-1UKQ XUQqXUU 131322-+=-=+UUKQ XUUQqX jQP XjR11)(qQjPXjR22qTG1G21U2U3UK:1图 4-13 电力系统电压的综合控制 第四节第四节 电力系统电压的综合控制电力系统电压的综合控制第四节第四节 电力系统电压的综合控制电力系统电压的综合控制第四节第四节 电力系统电压的综合控制电力系统电压的综合控制=ijijijijijijijijiUKjqjjLiUKjqjjiLiXXjjUAAKAqQBBKBqUQABXXUU主干电网主干输电线和环网的无功功率分布中枢点（发电厂母线、枢纽变电站母线）的电压设定值协调各地区的电压水平本区域电网电压的调节控制就地无功功率平衡无功功率电源的最优控制目的在于控制各无功电源之间的分配，使有功功率网络损耗达到最小。 第五节第五节 电力系统无功功率电源的最优控制电力系统无功功率电源的最优控制第五节第五节 电力系统无功功率电源的最优控制电力系统无功功率电源的最优控制第五节第五节 电力系统无功功率电源的最优控制电力系统无功功率电