电力系统分析-

1、1华南理工大学电力学院华南理工大学电力学院张勇军张勇军2007年年3月月PART 12-1电力系统分析电力系统分析Electric Power Systems Analysis 2第十二章第十二章 电力系统的无功功率平电力系统的无功功率平衡和电压调整衡和电压调整 Reactive Power Balance and Voltage Regulationv电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡v电力系统电压调整的措施电力系统电压调整的措施312-1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡Reactive Power Balance of Power Systems4电压质量的要求电压

2、质量的要求供电电压偏移供电电压偏移Voltage Deviation电压波动和闪变电压波动和闪变Voltage Fluctuation & Flicker电网谐波电网谐波Harmonics三相不对称程度三相不对称程度Phases Unbalance版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用12-1 电力系统的无功功率平衡5电压偏移的不利影响电压偏移的不利影响降低用电设备的效率和经济性降低用电设备的效率和经济性高电压会降低照明设备的寿命高电压会降低照明设备的寿命 高电压会加速设备绝缘的老化高电压会加

3、速设备绝缘的老化低电压使异步电动机发热损坏、堵转而产生低电压使异步电动机发热损坏、堵转而产生次品、废品次品、废品版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用12-1 电力系统的无功功率平衡6电压和无功功率的关系电压和无功功率的关系节点电压大小决定无功功率分布与流动节点电压大小决定无功功率分布与流动无功功率的平衡决定系统的电压水平无功功率的平衡决定系统的电压水平版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用12-1 电力系统

4、的无功功率平衡 V Q 7无功功率负荷无功功率负荷异步电动机异步电动机异步电动机消耗的无功功率异步电动机消耗的无功功率版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用12-1 电力系统的无功功率平衡Excitation Power V jXm I0 I jX R/s XIXVQQQ2m2mMReactive Power Loss V Q 8变压器的无功损耗变压器的无功损耗版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用12-1

5、电力系统的无功功率平衡Excitation PowerT22T2T0LTXVSBVQQQReactive Power Loss2NN2SN0)(100%100%VVSSVSI V Q 9输电线路的无功损耗输电线路的无功损耗版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用12-1 电力系统的无功功率平衡I1U1I2RjXU2jB/2jB/2BVVXVQPQQ22221212121BLCan be Load or Power!10无功功率电源无功功率电源发电机发电机Generator同步调相机同步调相机Conden

6、ser并联电容器并联电容器Shunt Capacitor静止无功补偿器静止无功补偿器Static Var Compensator, SVC静止无功发生器静止无功发生器Static Var Generator , SVG版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用12-1 电力系统的无功功率平衡11Generator唯一的有功电源，又是最基本的无功电源唯一的有功电源，又是最基本的无功电源有快速的无功出力调节能力有快速的无功出力调节能力通常发出感性无功通常发出感性无功进相运行可以吸收系统中多余的无功功率进相运行

7、可以吸收系统中多余的无功功率版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用12-1 电力系统的无功功率平衡12Condenser过励磁运行时向系统供给感性无功过励磁运行时向系统供给感性无功欠励磁运行时从系统吸取感性无功欠励磁运行时从系统吸取感性无功能够平滑改变输出（或吸取）的无功功率能够平滑改变输出（或吸取）的无功功率运行维护比较复杂运行维护比较复杂有功功率损耗较大有功功率损耗较大响应速度较慢响应速度较慢版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用

8、未经书面允许，他人不得使用12-1 电力系统的无功功率平衡13Shunt Capacitor投资费用较小投资费用较小运行功率损耗小运行功率损耗小维护较方便维护较方便调节性能比较差调节性能比较差分组投切可实现补偿功率的不连续调节分组投切可实现补偿功率的不连续调节版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用12-1 电力系统的无功功率平衡14Static Var Compensator能够平滑地改变输出（或吸收）无功功率能够平滑地改变输出（或吸收）无功功率运行维护简单运行维护简单功率损耗较小功率损耗较小响应时间

9、较短响应时间较短可以分相补偿以适应不平衡的负荷变化可以分相补偿以适应不平衡的负荷变化版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用12-1 电力系统的无功功率平衡15STATCOM响应速度更快响应速度更快运行范围更宽运行范围更宽占地面积小占地面积小优良的可扩展性优良的可扩展性谐波电流含量更少谐波电流含量更少电压较低时仍可向系统注入较大的无功电流电压较低时仍可向系统注入较大的无功电流版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使

10、用12-1 电力系统的无功功率平衡16版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用无功功率平衡12-1 电力系统的无功功率平衡QGCQLDQL=Qres(7%8%) QLDmax 电源无功容量电源无功容量 无功负荷无功负荷网络无功损耗网络无功损耗 无功功率备用无功功率备用 最大无功负荷最大无功负荷v全系统无功功率平衡全系统无功功率平衡v分地区分电压级无功功率平衡分地区分电压级无功功率平衡v按无功功率就地平衡的原则进行无功补偿按无功功率就地平衡的原则进行无功补偿17版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军版权所有

11、者：张勇军未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用12-1 电力系统的无功功率平衡例例12-118Solutionn 输电系统参数计算得到等值电路输电系统参数计算得到等值电路n 无补偿的功率平衡计算无补偿的功率平衡计算n计算系统总功率需求：计算系统总功率需求：42.27+j37.62MVAn发电机按额定功率因数运行的输出功率：发电机按额定功率因数运行的输出功率： 42.27+j26.2MVA。无功缺额约无功缺额约11Mvarn 补偿后的功率平衡计算补偿后的功率平衡计算n补偿补偿10Mvar后发电机出力：后发电机出力： 41.89+j25.29MVA版权所有

12、者：张勇军版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用12-1 电力系统的无功功率平衡19版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用补偿量可以是其他值吗？比如补偿量可以是其他值吗？比如15Mvar或或20Mvar？ 12-1 电力系统的无功功率平衡并联电容器通常是安装若干组并根并联电容器通常是安装若干组并根据补偿需求进行投切的。据补偿需求进行投切的。通常每组容量可以是通常每组容量可以是2.4, 3, 3.6, 4, 5, 6, 8, 1

13、0Mvar等。等。 20版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用无功功率平衡无功功率平衡12-1 电力系统的无功功率平衡QGCQLDQL和电压水平存在什么关系？和电压水平存在什么关系？电源无功出力电源无功出力 无功负荷无功负荷网络无功损耗网络无功损耗21版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用12-1 电力系统的无功功率平衡简单系统的分析简单系统的分析XVPXEVQXVXEVVIQXEVVIP2222)(coss

14、insincos22版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用12-1 电力系统的无功功率平衡无功平衡和电压水平的关系无功平衡和电压水平的关系Q-V关系关系负荷特性负荷特性Va负荷增加负荷增加VaE增大后：增大后：23版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用Conclusion12-1 电力系统的无功功率平衡系统的无功电源充足，运行电压水平高；反之，系统的无功电源充足，运行电压水平高；反之，无功不足，运行电压水平就

15、低。无功不足，运行电压水平就低。应力求实现在额定电压下的系统无功平衡。应力求实现在额定电压下的系统无功平衡。无功功率不宜长距离输送，负荷所需的无功功无功功率不宜长距离输送，负荷所需的无功功率应尽量做到就地供应。率应尽量做到就地供应。实现无功功率在额定电压下的平衡是保证电压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。质量的基本条件。24例例12-2版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用12-1 电力系统的无功功率平衡已知已知V1=115kV维持不变，负荷有功维持不变，负荷有功PLD=40MW

16、保持恒定，无功功率与电压平保持恒定，无功功率与电压平方成正比，即方成正比，即 QLD= Q0 ( V2/110)2 。 试就试就Q0=20Mvar和和Q0=30Mvar两种情况按无功两种情况按无功功率平衡的条件确定节点功率平衡的条件确定节点2电压电压V2 。25版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用Solution12-1 电力系统的无功功率平衡线路送到节点线路送到节点2的无功功率：的无功功率：4040)40115()(22222222221VVXVPXVVQQLD= Q0 ( V2/110)226n

17、Q0=30Mvar时时V2=103.7kV。nQ0=20Mvar时时V2=107kV。版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用12-1 电力系统的无功功率平衡由无功平衡确定电压由无功平衡确定电压2712-2 电压调整的基本概念电压调整的基本概念Basic Concept of Voltage Regulation28版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用n 35kV及以上供电电压正、负偏移的绝对值及以上供电电压

18、正、负偏移的绝对值之和不超过额定电压的之和不超过额定电压的10%（+7%和和-3%）n 10kV及以下三相供电电压允许偏移为额定及以下三相供电电压允许偏移为额定电压的电压的7%n 220V单相供电电压允许偏移为额定电压的单相供电电压允许偏移为额定电压的+7%和和-10%允许电压偏移允许电压偏移12-2 电压调整的基本概念29版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用中枢点中枢点12-2 电压调整的基本概念系统主要的供电点，例如：系统主要的供电点，例如：n区域性水、火电厂的高压母线区域性水、火电厂的高压母线

19、n枢纽变电所的二次母线枢纽变电所的二次母线n有大量地方负荷的发电机电压母线有大量地方负荷的发电机电压母线30版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用12-2 电压调整的基本概念n目的目的：保证系统中各负荷点的电压在允许：保证系统中各负荷点的电压在允许的偏移范围内。的偏移范围内。n手段手段：对中枢点的电压进行监视和调整。：对中枢点的电压进行监视和调整。电力系统调压电力系统调压仅靠控制中枢点的电压能否保仅靠控制中枢点的电压能否保证所有负荷点的电压偏移都在证所有负荷点的电压偏移都在允许范围内？允许范围内？31版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军版权所有者：张勇军未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用未经书面允许，他人不得使用12-2 电压调整的基本概念n逆调压逆调压：在大负荷时升高电压：在大负荷时升高电压(1.05UN)，小负小负荷时降低电压荷时降低电压(UN ) 。n顺调压顺调压：大负荷