电压无功控制精品课件

1、电压无功控制第1页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四一、电力系统电压控制的必要性（一）电压偏移对电力用户的影响(1)异步电动机占负荷比重最大,转矩与端电压平方成正比,电压过低：使电动机 拖动能力下降; 使带重载启动的电动机无法启动。 还会导致电动机电流显著增大,使绕组温升,加速绝缘老化,严重时电动机烧毁。 电压下降使电动机转速下降,影响产品产量和质量。第2页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四(4)电压过高将使所有电气设备绝缘受损;使变压器、电动机等的铁心饱和程度加深,铁心损耗增大,温升增加,寿命缩短.(5)照明负荷：电压过高会使白炽灯的寿命大大缩短，

2、电压高于额定10时，寿命缩短一半。电压偏离额定值时，日光灯寿命也会缩短。第3页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四(2)电炉的有功功率与电压的平方成正比。如:炼钢厂中的电炉会因电压下降而增加冶炼时间, 影响产量.(3)电压过低时,照明设备的功率下降,发光率和亮度会大幅度下降. 如降10时，白炽灯照度减少35； 日光灯照度减少10; 水银灯照度减少20。第4页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四（二）电压偏移对电力系统的影响电厂中厂用机械是由电动机驱动的。电压下降会使电动机转速下降，电动机出力减少，厂用机械、锅炉、汽轮机、发电机出力下降，危及系统安全。若无

3、功严重缺额，电压水平过低，使某些枢纽变电站母线电压运行在临界值之下时，母线电压微小下降就会使无功消耗大增，无功缺额增大，电压进一步下降。如此恶性循环，会使母线电压下降到很低水平。即“电压崩溃”现象。第5页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四之后，大量电动机自动切除，某些发电机失步，导致系统解列或大面积停电的灾难性事故。送变电设备因电压降低而减少输送能力，由于其额定电流受输电线截面、变压器线圈容量限制，因此,它的传输能力也近似与运行电压成正比。第6页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四二、电力系统无功功率控制的必要性QGieQGiAQAQe0UXUeUAe

4、A无功功率平衡和电压水平的关系（电力系统无功负荷的静态电压特性。）1.维持电力系统电压在允许范围之内无功平衡关系：Q第7页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四曲线上的点都是无功平衡点，如A、e点。如果系统电源发出的无功仅为QGiA时,虽然无功在A点仍平衡,但此时电压UA低于正常电压Ue如果不增加系统电源供应的无功功率,则系统电压质量不能完全改善.因此无功功率也需要备用,以适应系统负荷的变化,保证电压质量.通常无功备用容量取最大无功功率负荷的7%8%,有时需分析计算后才能确定.第8页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四要控制电力系统在额定电压运行,就要控制

5、系统中无功电源发出的无功功率等于电力系统负荷在额定电压时所消耗的无功功率。如果这个“等于”关系不能满足，电力系统就会偏离额定电压运行。当偏离过多时，电力的系统电压就会过多偏离额定电压。可见，维持电力系统电压在允许范围之内是靠控制电力系统无功电源的出力实现的。第9页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四无功电源有：同步发电机(电厂中):是有功、无功电源，增减无功出力时，可使电压升高或降低。调相机(负荷中心附近)：是只发无功功率的发电机，系统需要感性无功时采用过励磁运行方式。当系统感性无功过剩时可欠励磁运行，可从系统吸收相当于其额定容量50%65%的感性无功功率。因此调相机具有良

6、好的调压作用。2.提高电力系统运行的经济性第10页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四(3)静电电容器(变电所和用户安装的)并联在系统中的静电电容器只能向系统提供感性无功功率，且与其端电压平方成正比，系统电压下降时，无功功率大量下降，使系统无功电源反而减少。(4)静止补偿器 (变电所和用户安装的) 全称静止无功功率补偿器(SVC) (5)高压输电线路的充电功率相当于在线路上并联了电容器。 第11页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四选哪种？配置在何处？如何控制其出力？做得好不仅可提高电压质量,而且会减少无功功率传输过程中造成的无功、有功损耗,因而可提高系

7、统运行的经济性。如远离负荷中心的电厂，让它少发无功。因为输送过程中，要产生电压损耗和有功损耗，且输送越远，环节越多，其损耗也越大。因此,无功功率一般都尽可能就地、就近平衡。第12页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四.维持电力系统稳定发电机是重要的无功电源，控制发电机无功功率的是发电机的励磁调节系统：在电力系统稳定方面，合理地选用自动励磁调节器，可以使发电机出口的电压维持不变，从而提高电力系统的稳定性。第13页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四在暂态稳定方面，采用高励磁顶值、快速响应的励磁系统，会使发电机在加速过程中迅速增大励磁电流，有效改善电力系统的

8、暂态稳定性。在励磁系统中加入电力系统稳定器（PSS)对抑制电力系统低频振荡有一定作用。第14页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四电力系统中无功电源有多种。由于存在线路阻抗和变压器漏抗，电能（主要是无功功率）通过电力线路和变压器时会使电压下降。因此,系统稳定运行时系统中各节点电压是不相等的。而且电压降将随输送功率的变化而变化,这就使得系统中各节点电压又是随着负荷功率的变化而变化。三、电力系统的电压控制第15页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四电力系统电压控制的首要任务是控制电力系统中各种无功功率电源发出的无功功率总和等于负荷在额定电压时消耗的无功功率总

9、和，维持电力系统电压的总体水平在额定值附近；其次是控制电力系统各节点电压在允许范围之内.通常所谓电力系统电压控制主要是针对变化周期长、波及面大、主要由生产、生活和气象变化引起的无功负荷变化。第16页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四电力系统电压控制是在已经解决了变化周期短的冲击性和间歇性负荷引起的电压波动的基础上进行的。由于电力系统结构复杂，负荷极多，如果对每一个用电设备的电压都进行监视和控制，不可能，而且没必要。电力系统电压的监视和控制是通过监视和控制电压中枢点的电压实现的。 第17页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四所谓电压中枢点,又称电压监控点

10、系指某些可反映系统电压水平的主要发电厂或枢纽变电站的母线。一般都装设无功功率电源,具有调节电压的能力.因为很多负荷都由这些中枢点供电，如能控制住这些点的电压偏移，也就控制住了系统中大部分负荷的电压偏移。通常所说的电力系统电压控制就是控制各电压中枢点的电压偏移不超过允许范围。 第18页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四发电机是电力系统中的主要无功电源,占5560通过调节发电机的励磁电流:可以调节发电机的端电压及其输出的无功功率，从而改变电力系统的无功功率平衡关系，控制系统电压的总体水平，同时也可以控制距机端电气距离不大的节点电压。 第19页，共36页，2022年，5月20日

11、，19点15分，星期四调相机的容量可以做得很大，且调节方便、灵活,是很好的无功电源。但投资很大,只有在十分必要的场合才安装,占810。由于静电电容器骤增（灵活、质高价低）,所以调相机比例下降为57。因此电力系统中调相机的数量是有限的。调相机的电压调节作用与发电机相同。调相机与同容量的发电机相比转子较轻，惯量小。第20页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四并联电容器和电抗器及静止补偿器的容量一般比较小,改变并联电容器和电抗器的容量或改变静止补偿器的电压稳定值，一般只改变并联这些补偿装置的节点的电压和与之相联接的线路的无功潮流。第21页，共36页，2022年，5月20日，19点

12、15分，星期四用变压器调压时，对普通变压器，要在停电状况下进行改变分接头的操作，以使副边得到合适的电压；对有载调压变压器，可在运行中带负荷改变分接头位置。有载调压变压器适用电压变化幅度较大的地方。 第22页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四输电线的电容性功率占整个电力系统无功出力的510。一般可代替调相机和静电电容器的作用,向负荷输出无功功率,减少了电网内无功补偿设备的投资,但负荷低谷时，输电线的充电功率（即电容性功率）促使系统中无功过剩。第23页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四中枢点的调压方式最大负荷最小负荷逆调压调为1.05UN调为UN顺调压不

13、低于1.025UN不高于1.075UN常调压（1.021.05）UN第24页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四四、电力系统的调压措施如图5-1所示，忽略输电线路的充电功率、变压器励磁功率及网络中的功率损耗，变压器参数归算到高压侧，用户端的电压为：要想控制负荷点的电压，可以采取以下的控制方式：（1）调节发电机的励磁电流，以改变发电机的端电压UG；（2）控制变压器变比K1和K2调压；（3）改变输送功率P+jQ（主要是Q），增设无功补偿装置；（4）改变电力系统网络中的参数R+jX（主要是X），以减小输电线路电压损耗。第25页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期

14、四（1）利用发电机调压 改变发电机的励磁电流 此法简单经济，应优先采用但只适用于供电线路不长、负荷波动不大的场合因为： If不可能无限增加； UG受近区负荷电压的要求的限制；发电机自身绝缘条件不允许UG过高 所以发电机端电压的允许调节范围是 （）UGN第26页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四（2）改变变压器变比调压 普通变压器的分接头只能在停电的情况下改变，不能满足负荷变化时电压的质量要求。 有载调压变压器可以带负荷改变分接头。（3）利用无功补偿调压 当系统的无功不足时,改变变比并不能增加无功功率的供给. 当系统无功不足而引起电压下降时,须增设无功补偿设备。第27页，共

15、36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四（4）改变输电线路参数调压 改变R:增大导线截面积，可降低电压损耗，同时降低网损，用于10kv及以下线路。 改变X:串联电容，多用于35kV及以上线路，在功率因数较低的场合使用更为有效。第28页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四调压措施的选择应该首先考虑发电机调压，因其不需要增加附加设备，是最经济合理的控制电压措施。对无功功率较为充足的系统，采用变压器有载调压，既灵活又方便。对无功功率不足的电力系统，应该解决的问题是增加无功功率电源，因此应采用无功补偿调压。变电站通常采用有载调压变压器和补偿电容器调压，只有将两者有机结合

16、起来才有可能达到良好的控制效果。目前各种电压等级的变电站中普遍采用了电压无功综合控制装置，就是在变电站中利用有载调压变压器和并联电容器组，根据运行情况自动进行本站的无功和电压调整。第29页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四五、电力系统的无功功率控制电力系统无功功率控制的首要任务是控制电力系统中无功电源发出的无功功率总和等于电力系统负荷在额定电压时所消耗的无功功率总和,以维持电力系统电压的总体水平在额定值附近。其次是在保证上述“等于”关系成立的前提下，优化电力系统中无功功率的分布，即电力系统无功功率的优化控制。 第30页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期

17、四优化的内容有两个：负荷所需的无功功率让哪些无功功率电源提供最好,即无功电源的最优分布问题；负荷所需的无功功率是让已投入运行的无功电源供给好,还是装设新的无功电源更好,即无功功率的优化补偿问题。优化的目的是在保证电压质量的前提下获得更多的经济效益。 第31页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四无功负荷和无功损耗1.异步电动机异步电动机是主要的无功负荷.2.变压器一般QT约为10SN.变压器中的无功损耗是很可观的. 3.线路 X上消耗感性无功; B上产生的感性无功;当线路输送功率较大时，线路消耗的无功是无功负荷反之，当线路空载或轻载时，线路等值为无功电源 第32页，共36页，

18、2022年，5月20日，19点15分，星期四六、电压和无功综合控制在电力系统中实现电压和无功的综合控制，一定要考虑用户对电压的要求，减少线损，确定电压的允许波动范围，因此电力系统电压和无功功率自动控制的任务是：（1）维持监视点电压为设定值；（2）联络线无功潮流在给定值或偏离给定值最小，应尽力使无功潮流就地平衡，避免长距离输送无功引起过多的压降和线损；（3）要求无功热备用在系统各地区均匀分布，防止局部故障而造成电压崩溃。第33页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四电力系统电压、无功综合控制方式变电站对无功、电压的综合控制，主要是自动调节有载调压变压器的分接头位置和自动控制无功补偿设备的投、切或控制其运行工况。其控制方式有三种。第34页，共36页，2022年，5月20日，19点15分，星期四（1）集中控制方式。是指在调度中心对各个变电站的主变压器的分接头位置和无功补偿设备进行统一的控制。这种控制方式实施有较大难度。（2）分散控制方式。是指在各变电站或发电厂中，自动调节有载调压变压器的分接头位置或其他调压设备，以控制地区的电压和无功功率在规定的