《電力系統(tǒng)無功功率和電壓調(diào)整》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《電力系統(tǒng)無功功率和電壓調(diào)整（74頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第四章 電力系統(tǒng)無功功率和電壓調(diào)整 本章主要介紹電力系統(tǒng)各元件的無功 功率 -電壓特性，無功功率平衡，以 及各種調(diào)壓措施的原理及應(yīng)用。 電壓偏移過大對 電力系統(tǒng)本身 以及 用電設(shè)備 會帶來不良 的影響。 （ 1）效率下降，經(jīng)濟性變差。 （ 2）電壓過高，照明設(shè)備壽命下降，影響絕緣。 （ 3）電壓過低，電機發(fā)熱。 （ 4）系統(tǒng)電壓崩潰 不可能使所有節(jié)點電壓都保持為額定值。 （ 1）設(shè)備及線路壓降 （ 2）負荷波動 （ 3）運行方式改變 （ 4）無功不足 電力系統(tǒng)一般規(guī)定一個電壓偏移的最大允許范圍 ， 例 如 :35kV及以上供電電壓正負偏移的絕對值之和不超過 10%;10kV及以下在 7%以內(nèi)
2、。 第一節(jié) 電壓調(diào)整的必要性 圖 5-1 沿線路各點電壓的變化 第二節(jié) 電力系統(tǒng)的無功功率平衡 電壓是衡量 電能質(zhì)量 的重要指標。 電力系統(tǒng)的 運行電壓水平 取決于 無功功率的平衡 。 系統(tǒng)中各種無功電源的無功出力應(yīng)能滿足系統(tǒng)負荷 和網(wǎng)絡(luò)損耗 在額定電壓下 對無功功率的需求，否則 電壓就會偏離額定值。 1 無功功率負荷 XIX VQQQ m mM 2 2 一、無功功率負荷和無功功率損耗 異步電動機 圖 5-2 異步電動機的簡化等值電路 jX 電壓下降 ,轉(zhuǎn)差 增大 ,定子電流 增大 . 圖 5-3 異步電動機的無功功率與端電壓的關(guān)系 受載系數(shù) :實際負載和額定負載之比 . 在額定電壓附近，電動
3、 機的無功功率隨電壓的 升降而增減 2變壓器的無功損耗 2 2 0 2 2 0 100 % 100 % V V S SV S I X V S BVQQQ N N S N TTTLT 假定一臺變壓器的空載電流 I0%=2.5，短路電壓 VS%=10.5， 在額定滿載下運行時，無功功率的消耗將達額定容量的 13%。 如果從電源到用戶需要經(jīng)過好幾級變壓，則變壓器中無功 功率損耗的數(shù)值是相當可觀的。 3輸電線路的無功損耗 圖 5-4 輸電線路的 型等值電路 XV QPXV QPQ L 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 1 )(2 2221 VVBQ B 線路的無功總損耗為 BVVXV QPQ
4、Q BL 2 2 2 2 1 2 1 2 1 2 1 一般情況下， 35kV及以下系統(tǒng)消耗無功功率； 110kV及以上系統(tǒng)，輕載或空載時，成為無功電源， 傳輸功率較大時，消耗無功功率。 二、無功功率電源 電力系統(tǒng)的無功功率電源有 發(fā)電機 、 同步調(diào)相機 、 靜 電電容器 及 靜止補償器 ， 后三種裝置又稱為 無功補償 裝置 。 1. 發(fā)電機 發(fā)電機在 額定狀態(tài)下 運行時 ， 可發(fā)出無功功率： NGNNGNGN tgPSQ s i n 發(fā)電機在 非額定功率因數(shù)下 運行時可能發(fā)出的無功 功率。 圖 5-5 發(fā)電機的 P-Q極限 （ 1） 當發(fā)電機低于額定功率因數(shù)運行時 ，能增加 輸出的無功功率，但
5、發(fā)電機的視在功率因取決于 勵磁電流不超過額定值的條件，將低于其額定值。 （ 2） 當發(fā)電機高于額定功率因數(shù)運行時 ，勵磁電 流不再是限制條件，原動機的機械功率又成了限 制條件。 （ 3）發(fā)電機只有在額定電壓、額定電流和額定功 率因數(shù)（即運行點 C）下運行時視在功率才能達到 額定值，使其容量得到最充分的利用。 2. 同步調(diào)相機 同步調(diào)相機 相當于空載運行的同步電動機 。 在 過勵磁 運行時，它向系統(tǒng)供給感性無功功率而起無功 電源的作用，能提高系統(tǒng)電壓； 在 欠勵磁 運行時（欠勵磁最大容量只有過勵磁容量的 （ 50% 65%） )，它從系統(tǒng)吸取感性無功功率而起無功 負荷作用，可降低系統(tǒng)電壓。 它能
6、根據(jù)裝設(shè)地點電壓的數(shù)值平滑改變輸出（或吸?。?的無功功率，進行電壓調(diào)節(jié)。因而 調(diào)節(jié)性能較好 。 缺點： 同步調(diào)相機是旋轉(zhuǎn)機械，運行維護比較復(fù)雜； 有功功率損耗 較大，在滿負荷時約為額定容量 的 (1.55)%，容量越小，百分值越大； 小容量的調(diào)相機每 kVA容量的 投資費用 也較大。 故同步調(diào)相機宜大容量集中使用，容量小于 5MVA 的一般不裝設(shè)。 同步調(diào)相機常安裝在樞紐變電所 。 靜電電容器可按 三角形 和 星形接法 連接在變電所 母線上 。 它供給的無功功率 QC值與所在節(jié)點電壓的 平方成正比 ， 即 缺點： 電容器的無功功率調(diào)節(jié)性能比較差。 優(yōu)點： 靜電電容器的裝設(shè)容量可大可小，既可集
7、中使用，又可以分散安裝。且電容器每單位容量的 投資費用較小，運行時功率損耗亦較小，維護也較 方便。 QC=V 2/XC 3. 靜電電容器 靜止補償器由 靜電電容器 與 電抗器 并聯(lián)組成 電容器 可發(fā)出無功功率 ， 電抗器 可吸收無功功率 ， 兩者結(jié)合起來 ， 再配以適當?shù)?調(diào)節(jié)裝置 ， 就能夠平 滑地改變輸出 （ 或吸收 ） 的無功功率 。 4. 靜止補償器 圖 5-6 靜止無功補償器的原理圖 (a)可控飽和電抗器型； (b)自飽和電抗器型； (c)可控硅控制電抗器型； (d) 可控硅控制電抗器和可控硅投切電容器組合型 三、無功功率平衡 電力系統(tǒng)無功功率平衡的基本要求 ：系統(tǒng)中的無 功電源可以
8、發(fā)出的無功功率應(yīng)該大于或至少等于 負荷所需的無功功率和網(wǎng)絡(luò)中的無功損耗。 BLLTL r e sLLDGC QQQQ QQQQ Qres0表示系統(tǒng)中無功功率可以平衡且有適量的 備用； Qres0.95) 或?qū)Ь€截面小的線 路，由于 PR/V分量的比重大，串聯(lián)補償?shù)恼{(diào) 壓效果就很小。 補償所需的容抗值 XC和被補償線路原來的感抗 值 XL之比 kc=XC/XL 稱為 補償度 。在配電網(wǎng)絡(luò)中以調(diào)壓為目的的串聯(lián) 電容補償，其補償度常接近于 1或大于 1。 電力線路采用串聯(lián)電容補償 ， 也帶來一些特殊問 題 ， 因此作為改善電壓質(zhì)量的措施 ， 串聯(lián)電容器 只用于 110kV以下電壓等級 、 長度特別大
9、或有沖 擊負荷的架空分支線路上 。 10kV及以下電壓的 架空線路 ， 由于 RL/XL很大 ， 所以使用串聯(lián)電容補 償是不經(jīng)濟和不合理的 。 220kV以上電壓等級的遠距離輸電線路中采 用串聯(lián)電容補償，其作用在于提高運行穩(wěn)定性和 輸電能力。 例 5 7 4.5 電力系統(tǒng)無功功率的最優(yōu)分配 一、無功負荷的最優(yōu)分配 1、等網(wǎng)損微增率準則 無功經(jīng)濟分布的 目標 ：在有功負荷分布已確定 的前提下，調(diào)整無功電源之間的負荷分布，使 有功網(wǎng)損達到最小。 網(wǎng)絡(luò)的有功網(wǎng)損可表示為節(jié)點注入功率的函數(shù) ),( 2121 nnLL QQQPPPPP 無功負荷經(jīng)濟分配的數(shù)學(xué)表達 約束條件： 目標函數(shù) PL最?。?0 1 LDL m i Gi QQQ ),( 2121 nnLL QQQPPPPP 用拉格朗日乘數(shù)法求解 構(gòu)造拉格朗日函數(shù) 分別對 QGi和 求導(dǎo)并令其等于 0 0)( 1 LDLmi GiL QQQPL 0)( ),2,11(0)1( 1 LDL m i Gi Gi L Gi L Gi QQQ L m Q Q Q P Q L 由上式可得無功功率經(jīng)濟分配的條件 i Gi L Gi LGi L Q P Q QQ P 1 1 有功網(wǎng)損對 無功電源的 微增率 無功網(wǎng)損對 無功電源的 微增率 無功網(wǎng)損修 正系數(shù) 例 5 8
電力系統(tǒng)無功功率和電壓調(diào)整
