电力系统分析课件 6.第六单元 电力系统频率电压调整

电力系统分析§6-1电能质量标准第六单元电力系统频率电压调整

课题一电能质量标准

§6.1知识点：§6.1重点：§6.1难点：1.电能质量的指标（电压、频率、波形）1.电能质量的指标（电压、频率、波形）

1.需要的供电电压及其允许偏差。2.需要的供电频率及其允许偏差。3.良好的电压波形（理性的交流电源是正弦波，直流电源是无波纹直流）。4.需要的供电容量。5.安全、不间断连续供电。★

用户对电能质量的要求第六单元电力系统频率电压调整

课题一电能质量标准

★

电能质量的标准六个相应的电能质量国家标准：◆

GB12325—2008《电能质量供电电压允许偏差》;◆

GB12326—2008《电能质量电压波动和闪变》;◆

GB/T15543—2008《电能质量三相电压允许不平衡度》;◆

GB/T14549—2009《电能质量公用电网谐波》;◆

GB/T15945—2008《电能质量电力系统频率允许偏差》;◆

GB/T18481—2001《电能质量暂时过电压和瞬态过电压》。第六单元电力系统频率电压调整

课题一电能质量标准

一、电压质量2.GB12325—2008对用户受电端供电电压允许偏差值规定：1）35kV及以上用户供电电压正、负偏差绝对值之和不超过额定电压的10%。2）10kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%。3）220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%～-10%。1.电压偏移过大的危害：1）电压偏移过大对电力系统的危害；2）

电压偏移过大对电力用户的危害。第六单元电力系统频率电压调整

课题一电能质量标准

二、频率质量2.GB/T15945—2008对频率偏差规定：我国电力系统标准频率为50Hz，正常运行时频率偏差允许值±0.2Hz。当系统容量较小时，偏差值可以放宽到±0.5Hz。1.频率偏移过大的危害：1）频率偏移过大对电力系统的危害；2）

频率偏移过大对电力用户的危害。第六单元电力系统频率电压调整

课题一电能质量标准

三、公用电网谐波非线性负荷（整流、滤波等负荷）从电网吸收非正弦电流，引起电网电压畸变，通常把这些负荷称为谐波源。国际上公认谐波污染是电网的公害。2.GB/T14549—2009对各级电网谐波限值的规定：1.谐波产生与危害：电网标称电压/kV电压总谐波畸变率/%各次谐波电压含有率/%电网标称电压/kV电压总谐波畸变率/%各次谐波电压含有率/%奇次偶次奇次偶次0.385.04.02.0353.02.41.264.03.21.6663.02.41.2104.03.21.61102.01.60.8第六单元电力系统频率电压调整

课题一电能质量标准

三、公用电网谐波电压谐波畸变率：各次谐波（fn=n×50Hz，n＞1）电压的均方根值与基波电压（f=50Hz）有效值之比的百分数来表示。谐波畸变率=

第六单元电力系统频率电压调整

课题一电能质量标准电力系统分析§6-2电力系统频率特性第六单元电力系统频率电压调整

课题二电力系统的频率特性

§6.2知识点：§6.2重点：§6.2难点：1.负荷的频率特性2.发电机的频率特性发电机的频率特性

一、电力系统综合负荷的静态频率特性电力系统综合负荷的静态频率特性是指电力系统在稳态运行时，综合负荷功率随频率的变化关系。电力系统有功负荷与频率的关系：1.与频率变化无关的负荷例如白炽灯、电热器、电弧炉和整流负荷等第六单元电力系统频率电压调整

课题二电力系统的频率特性

电力系统某些负荷的阻力矩等于常数，如球磨机、切削机床、压缩机和卷扬机等，其消耗的有功功率与频率的一次方成正比，即2.与频率的一次方成正比的负荷3.与频率的二次方及高次方成正比的负荷电力系统某些负荷，例如离心水泵、鼓风机等，其从系统吸收的有功功率与频率的二次方或高次方成正比，即第六单元电力系统频率电压调整

课题二电力系统的频率特性

一、电力系统综合负荷的静态频率特性∴综上所述，电力系统综合负荷

为±0.2Hz第六单元电力系统频率电压调整

课题二电力系统的频率特性

一、电力系统综合负荷的静态频率特性定义负荷的调节效应系数(或负荷的单位调节功率)为：用标幺值表示一般电力系统

的取值范围在1～3之间。

负荷的调节效应对稳定频率有益！第六单元电力系统频率电压调整

课题二电力系统的频率特性

二、发电机组有功功率静态频率特性发电机组有功功率静态频率特性由发电机组的调速系统确定。离心式机械液压调速系统结构原理如图发电机组有功功率静态频率特性即指电力系统在稳态运行时，发电机组输出的有功功率与系统频率的关系，即第六单元电力系统频率电压调整

课题二电力系统的频率特性

二、发电机组有功功率静态频率特性离心式机械液压调速系统结构第六单元电力系统频率电压调整

课题二电力系统的频率特性

二、发电机组有功功率静态频率特性第六单元电力系统频率电压调整

课题二电力系统的频率特性

二、发电机组有功功率静态频率特性发电机组有功功率静态频率特性曲线如图通过调速器调整频率的过程，称为频率的一次调整。第六单元电力系统频率电压调整

课题二电力系统的频率特性

二、发电机组有功功率静态频率特性发电机组有功功率静态频率特性曲线如图调频器动作通过调频器调整频率的过程，称为频率的二次调整。第六单元电力系统频率电压调整

课题二电力系统的频率特性

二、发电机组有功功率静态频率特性通过调频器调整频率的过程，称为频率的二次调整。发电机组有功功率静态频率特性曲线的倾斜度用KG表示KG又称为发电机组的单位调节功率，若用标幺值表示则为：第六单元电力系统频率电压调整

课题二电力系统的频率特性

二、发电机组有功功率静态频率特性机组的调差系数是表示发电机组空载运行的频率f0与额定负荷时的频率fN差值的百分数，定义为σ调差系数

：反映了发电机组输出功率从0增加到额定功率PN，机组转速（频率）变化的百分数。第六单元电力系统频率电压调整

课题二电力系统的频率特性

二、发电机组有功功率静态频率特性第六单元电力系统频率电压调整

课题二电力系统的频率特性

二、发电机组有功功率静态频率特性汽轮机发电机组：水轮机发电机组：∴电力系统的频率特性为：第六单元电力系统频率电压调整

课题二电力系统的频率特性电力系统分析§6-3电力系统的有功功率平衡和频率调整

第六单元电力系统频率电压调整

课题三电力系统的有功功率平衡和频率调整§6.3知识点：§6.3重点：§6.3难点：1.电力系统的备用容量2.电力系统的频率调整1.电力系统的备用容量2.电力系统的一次、二次调整电力系统的一次、二次调整

一、电力系统有功功率平衡所以：引起电力系统频率变化的根本原因是系统有功功率的变化。当发电机转子输入的机械力矩等于输出的电磁力矩，转子匀速旋转，频率恒定！第六单元电力系统频率电压调整

课题三电力系统的有功功率平衡和频率调整

二、电力系统有功功率备用容量由于负荷变化是随机的，为维持频率恒定，则发电机必须具有备用容量。若备用容量按作用分类，可分为以下几种:1.负荷备用为满足一天24h计划外负荷增加和适应系统中的短时间负荷波动而留有的备用容量称为负荷备用。一般为系统最大负荷的2%～5%。第六单元电力系统频率电压调整

课题三电力系统的有功功率平衡和频率调整

二、电力系统有功功率备用容量2.事故备用当电力系统某些机组发生故障或者电厂预想出力突然下降时，为避免系统失去稳定性而留有的备用容量称为事故备用。一般为最大负荷的5%～10%，但不应该小于运行中最大一台机组的容量。3.检修备用为满足检修系统内发电设备而不影响供电质量而留有的备用容量称为检修备用。一般根据检修计划检修发电设备。第六单元电力系统频率电压调整

课题三电力系统的有功功率平衡和频率调整

二、电力系统有功功率备用容量4.国民经济备用为满足国民经济超计划增长，用户对电能的需求而留有的备用容量称为国民经济备用。根据国民经济的增长情况，一般为系统最大负荷的3%～5%。若按机组运行状态可分为：热备用、冷备用（或旋转备用、停机备用）。第六单元电力系统频率电压调整

课题三电力系统的有功功率平衡和频率调整

三、电力系统的频率调整1.频率的一次调整电力系统的频率特性当负荷变化，引起系统频率变化，发电机机组调速器动作，调整频率的过程称为频率的一次调整。第六单元电力系统频率电压调整

课题三电力系统的有功功率平衡和频率调整

三、电力系统的频率调整2.频率的二次调整即在频率一次调整的基础上，机组调频器（或同步器）动作，改变原动机机械功率，调整频率的过程称为频率的二次调整。3.频率的一、二次调整的比较1）作用对象：？2）调整结果：？3）参与机组：？4.频率的三次调整即发电机组在运行时按调度给定的、考虑经济运行的负荷曲线输出有功且分担调频任务，此调频称为频率的三次调整。第六单元电力系统频率电压调整

课题三电力系统的有功功率平衡和频率调整

四、主调频电厂的选择1.机组应有足够的调整容量和调整范围。2.机组调整发电功率的速度要快。3.符合安全及经济的原则。∴

从发电功率的调整范围和调整速度来看，具有调节库容的大中型水电站最适宜承担调频任务。例如湖北清江隔河岩水电站（4×300MW）,为华中电网主调频电厂。五、辅助调频电厂的选择第六单元电力系统频率电压调整

课题三电力系统的有功功率平衡和频率调整电力系统分析§6-4电力系统的静态电压特性第六单元电力系统频率电压调整

课题四电力系统的静态电压特性

§6.4知识点：§6.4重点：§6.4难点：1.电力系统的静态电压特性2.电力系统的无功电源电力系统的无功电源特性分析发电机P-Q特性分析

一、系统综合负荷的静态电压特性电力系统的静态电压特性是指电力系统在正常运行时，无功功率与电压的变化关系。包括无功电源的静态电压特性+综合负荷的静态电压特性1.白炽灯负荷2.电热器负荷第六单元电力系统频率电压调整

课题四电力系统的静态电压特性

一、系统综合负荷的静态电压特性3.电抗器负荷4.异步电动机负荷第六单元电力系统频率电压调整

课题四电力系统的静态电压特性

一、系统综合负荷的静态电压特性∴异步电动机有功功率和无功功率的静态电压特性曲线如图：在电力系统中，异步电动机占综合负荷的绝大多数，所以综合负荷的静态电压特性与异步电动机相似。所以，系统电压的变化会引起负荷无功灵敏的变化而有功基本不变。第六单元电力系统频率电压调整

课题四电力系统的静态电压特性

二、系统无功电源的静态电压特性1.同步发电机系统无功电源：同步发电机、同步调相机、并联电容器及静止补偿器同步发电机是系统唯一的有功电源，同时也是系统最主要的无功电源。在不影响输出有功功率的前提下，改变发电机的功率因数（数学上！），可以改变输出的无功功率。工程中，通过AGC系统（发电机自动调速系统）改变有功P（频率）；通过AVR系统（发电机自动励磁调节系统）改变无功Q（电压）。第六单元电力系统频率电压调整

课题四电力系统的静态电压特性

发电机AGC系统（自动调速系统）第六单元电力系统频率电压调整

课题四电力系统的静态电压特性

发电机AVR系统（自动励磁调节系统）第六单元电力系统频率电压调整

课题四电力系统的静态电压特性

二、系统无功电源的静态电压特性

发电机P-Q曲线（1）同步发电机P-Q极限功率曲线第六单元电力系统频率电压调整

课题四电力系统的静态电压特性

二、系统无功电源的静态电压特性正常工作时，运行点在抛物线的右侧，因此，正常运行时，当系统电压上升时，发电机输出的无功功率会减小，当系统电压降低时，发电机输出的无功功率会增加。发电机静态电压特性（2）同步发电机的静态电压特性第六单元电力系统频率电压调整

课题四电力系统的静态电压特性

二、系统无功电源的静态电压特性2.并联电力电容器第六单元电力系统频率电压调整

课题四电力系统的静态电压特性

二、系统无功电源的静态电压特性2.并联电力电容器第六单元电力系统频率电压调整

课题四电力系统的静态电压特性

二、系统无功电源的静态电压特性优点：1.可以集中安装在变电站，也可以分散安装在各负荷点；可以安装在变压器高压侧，也可安装在变压器的低压侧。2.有功损耗较小，约为额定容量的0.05%～0.5%。3.静止设备，运行维护也比较方便。因此，并联电力电容器是电力系统目前采用最广泛的无功补偿设备。2.并联电力电容器缺点：1.调节范围有限；2.调节不连续；3.调压性能不好。第六单元电力系统频率电压调整

课题四电力系统的静态电压特性

3.同步调相机（同步补偿机）同步调相机实质是空载运行的同步发电机（或同步电动机）。过励磁情况下，向系统发出感性的无功功率（即空载运行同步发电机）；欠励磁情况下，从系统吸收感性无功功率（即空载运行同步电动机）。缺点：同步调相机是旋转设备，运行维护费用较大；消耗的有功约为额定容量的1.8%～5.5%，容量越小，百分比越大。所以，同步调相机是一般使用在枢纽变电站。优点：1.调节连续、调节范围大。2.调节灵敏度高、调节性能好。第六单元电力系统频率电压调整

课题四电力系统的静态电压特性

二、系统无功电源的静态电压特性4.静止无功补偿器（SVC）静止补偿器：由电力电容器和电抗器并联组成。优点：具有运行维护简单、有功功率损耗小、可以消除系统中的某些高次谐波等优点。缺点：在高电压等级下，电力电子元器件造价较高，控制较复杂。第六单元电力系统频率电压调整

课题四电力系统的静态电压特性电力系统分析§6-5电力系统无功功率平衡和电压无功管理第六单元电力系统频率电压调整

课题五电力系统无功功率平衡和电压无功管理

§6.5知识点：§6.5重点：§6.5难点：1.电压中枢点的调压方式2.电力系统调压的原理电压中枢点的调压方式

一、电力系统无功功率平衡和备用3.一般无功备用容量取系统最大无功负荷的7%～8%。1.电力系统无功功率静态电压特性曲线2.无功功率平衡方程第六单元电力系统频率电压调整

课题五电力系统无功功率平衡和电压无功管理

二、电力系统的无功和电压管理所谓电压中枢点即电力系统中用于监视、控制和调整电压的母线。（一）电压中枢点的调压方式选择下列母线作为系统的电压中枢点：区域发电厂的高压母线。枢纽变电站的二次母线。有大量地方负荷的发电机电压母线。重要变电所负荷侧6～20kV电压母线。第六单元电力系统频率电压调整

课题五电力系统无功功率平衡和电压无功管理

为了满足这种逆调压的要求，一般需要在中枢点有调压要求较高的设备，例如发电机、调相机或者静止补偿器等。电压中枢点的调整方式可分为逆调压、恒调压和顺调压三种类型。1.逆调压所谓逆调压，即在最大负荷时，把中枢点的电压提高到线路额定电压的105%，在最小负荷时，把中枢点的电压减小到线路额定电压。（由上图说明）适应：线路较长，负荷变化较大，对电压要求较高的电网。第六单元电力系统频率电压调整

课题五电力系统无功功率平衡和电压无功管理

恒调压比逆调压的要求要低，一般不需要装设贵重的调压设备，通过合理选择有载变压器的分接头或者其他措施即可满足调压要求。2.恒调压(常调压)所谓恒调压，即在任何负荷下，中枢点电压保持恒定值，其值一般为线路额定电压的102%～105%某值。（由上图说明）适用：线路较短，负荷变化不大的电网。第六单元电力系统频率电压调整

课题五电力系统无功功率平衡和电压无功管理

顺调压的要求较低，一般调压设备，例如合理选择普通变压器的分接头或者并联电容器补偿，一般可满足调压要求。3.顺调压所谓顺调压，即在最大负荷时，允许中枢点电压低一些，但不得低于线路额定电压的102.5%，在最小负荷时，允许中枢点电压高一些，但不得高于线路额定电压的107.5%。（由上图说明）适用：线路不长，负荷变化不大，电压要求不高电网。第六单元电力系统频率电压调整

课题五电力系统无功功率平衡和电压无功管理

（二）电力系统无功电压管理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总运行统计时间之比的百分数。第六单元电力系统频率电压调整

课题五电力系统无功功率平衡和电压无功管理

三、电力系统调压原理第六单元电力系统频率电压调整

课题五电力系统无功功率平衡和电压无功管理

三、电力系统调压原理要调整用户端电压，可以采取以下措施：改变发电机的励磁电流来调节发电机的机端电压uG。改变变压器的分接头来调整变压器的变比k1或者k2。系统中设置无功补偿装置来改变电网输送无功功率Q。改变电力网的参数R、X，主要是减小线路的参数。第六单元电力系统频率电压调整

课题五电力系统无功功率平衡和电压无功管理电力系统分析§6-6电力系统调压措施

§6.6知识点：§6.6重点：§6.6难点：电力系统的调压措施变压器分接头、无功补偿电力系统的调压措施第六单元电力系统频率电压调整

课题六电力系统调压措施

一、改变发电机的励磁调压◆发电机励磁系统评价：同步发电机是系统唯一的有功电源，也是系统最主要的无功电源。发电机调压是各种调压手段中最直接、最有效和最经济的措施，不需要再投资，所以应当优先考虑采用。第六单元电力系统频率电压调整

课题六电力系统调压措施

二、改变变压器的分接头（变比）调压（一）无励磁调压变压器分接头电压的选择变压器分接头◆容量较小变压器，有3个或者5个分接头，铭牌上表示为±5%或±2×2.5%，即电压分别为1.05UN、UN、0.95UN或者1.05UN、1.025UN

、UN、0.975UN、0.95UN，调压范围为10%。第六单元电力系统频率电压调整

课题六电力系统调压措施

二、改变变压器的分接头（变比）调压（一）无励磁调压变压器分接头电压的选择变压器分接头◆容量较大的变压器，一般有5个分接头，铭牌上表示为±2×2.5%，即电压分别为1.05UN、1.025UN

、UN、0.975UN、0.95UN，调压范围为10%。第六单元电力系统频率电压调整

课题六电力系统调压措施

二、改变变压器的分接头（变比）调压（一）无励磁调压变压器分接头电压的选择变压器分接头第六单元电力系统频率电压调整

课题六电力系统调压措施

二、改变变压器的分接头（变比）调压（二）有载调压变压器分接头电压的选择根据GB/T6451-2015（油浸）和GB/T10228—2015（干式）规定，有载调压变压器分接头有±4×2.5%、±3×2.5%、±8×1.25%等几种，调压范围10～20%之间。1.有载调压变压器的分接头有载调压变压器的图形如何表示？第六单元电力系统频率电压调整

课题六电力系统调压措施

二、改变变压器的分接头（变比）调压有载调压变压器的结构第六单元电力系统频率电压调整

课题六电力系统调压措施

规程规定:35kV有载调压变压器的分接头每天调整次数不超过20次，110kV及以上电压有载调压变压器每天调整的次数不超过10次，每次调整间隔时间不小于1min；电抗型有载调压变压器调节次数超过2000～2500次时应报检修。有载调压变压器的结构和工作原理一般将调压绕组放在变压器中性点接地侧。第六单元电力系统频率电压调整

课题六电力系统调压措施

1.是否停电2.调压范围精度（三）比较3.结构、造价评价：改变变压器分接头调压实质改变系统无功分布，适合系统无功充足的场合。第六单元电力系统频率电压调整

课题六电力系统调压措施

三、无功功率补偿调压2.若QF闭合，投入补偿并联电力