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1、第六章电力系统的无功功率和电压调整l l主要研究内容及其相互关系主要研究内容及其相互关系主要研究内容及其相互关系主要研究内容及其相互关系l l引言：引言：引言：引言：QQU U与与与与P Pf f的区别的区别的区别的区别 l l6.16.16.16.1电力系统中的无功功率平衡电力系统中的无功功率平衡电力系统中的无功功率平衡电力系统中的无功功率平衡l l6.26.26.26.2电力系统中无功功率的最优分布电力系统中无功功率的最优分布电力系统中无功功率的最优分布电力系统中无功功率的最优分布l l6.36.36.36.3电力系统的电压调整电力系统的电压调整电力系统的电压调整电力系统的电压调整电压管理
2、和电压管理和电压管理和电压管理和借发电机、变压器调压借发电机、变压器调压借发电机、变压器调压借发电机、变压器调压l l6.46.46.46.4电力系统的电压调整电力系统的电压调整电力系统的电压调整电力系统的电压调整借补偿设备借补偿设备借补偿设备借补偿设备调压和组合调压调压和组合调压调压和组合调压调压和组合调压 电力系统的无功功率和电压调整课件主要研究内容及其相互关系主要研究内容及其相互关系无功和电压管理的目的：保证电压质量，降低有功损耗无功和电压的管理方法电压波动限制电压调整电压调整手手段段方方式式目目标标条条件件条件手段计计算算方方法法可预可预见性见性的电的电压变压变动动发电发电机、机、变压
3、变压器、器、无功无功补偿补偿设备设备中枢中枢点电点电压满压满足要足要求求逆调逆调压、压、顺调顺调压、压、常调常调压压随机冲击性的电压波动变压变压器、器、无功无功补偿补偿设备设备接大系统并联电容器并联调相机并联饱和电抗器无功平衡与优化电力系统的无功功率和电压调整课件无功和电压调节与有功和频率调整的区别l有功电源：只有发电机组，单一性。无功电源：发电机组，无功补偿装置（电容器组、电抗器组、调相机、静止补偿器等）（变电站），多样性。l有功电源供应有功功率和电能需要消耗一次能源。无功电源不消耗一次能源。l全系统频率相同，频率调整集中在发电厂，调频手段只有调整原动机功率一种。电压水平则全系统各点不同，而
4、且电压调整可分散进行，调压手段也多种多样。电电压压无无功功调调整整的的基基本本原原则则：分分层层分分区区调调整整与与无无功功的就地平衡的就地平衡l电网中，无功损耗远大于有功损耗无功损耗远大于有功损耗。 电力系统的无功功率和电压调整课件无功损耗远大于有功损耗无功损耗远大于有功损耗电力系统的无功功率和电压调整课件6.1 电力系统中的无功功率平衡l基本概念基本概念常用的无功电源有哪几类？各自有何主要特点常用的无功电源有哪几类？各自有何主要特点（范围、控制方式、与电压的关系、单位投资、（范围、控制方式、与电压的关系、单位投资、维护费用、反应速度）？维护费用、反应速度）？l l6.1.1 6.1.1 6
5、.1.1 6.1.1 无功负荷和无功损耗无功负荷和无功损耗无功负荷和无功损耗无功负荷和无功损耗无功负荷无功负荷无功负荷无功负荷无功损无功损无功损无功损耗耗耗耗l l6.1.2 6.1.2 6.1.2 6.1.2 无功功率电源无功功率电源无功功率电源无功功率电源l l6.1.3 6.1.3 6.1.3 6.1.3 无功功率的平衡无功功率的平衡无功功率的平衡无功功率的平衡（满足电源功率因数的要求）（满足电源功率因数的要求）（满足电源功率因数的要求）（满足电源功率因数的要求）l l6.1.4 6.1.4 6.1.4 6.1.4 例例例例6-16-16-16-1（Page-225Page-225Pag
6、e-225Page-225）- -无功补偿的作用无功补偿的作用电力系统的无功功率和电压调整课件6.1.1 6.1.1 无功负荷和无功损耗无功负荷和无功损耗无功负荷无功负荷l照明、照明、电热电热，消耗消耗感性无功感性无功QL小小。l同步电动机，有励磁绕组，通过励磁电流的调同步电动机，有励磁绕组，通过励磁电流的调节，可以调节其输出无功的大小。过激运行，节，可以调节其输出无功的大小。过激运行，发发QL ；欠激运行，吸收；欠激运行，吸收QL 。在综合负荷中比。在综合负荷中比例小。例小。l异步异步电动电动机机，消耗消耗QL ，在综合负荷中比例很，在综合负荷中比例很大。大。l综综合合负负荷功率因素荷功率因
7、素，0.60.9，滞后（感性无滞后（感性无功）功）电力系统的无功功率和电压调整课件6.1.1 6.1.1 无功负荷和无功损耗无功负荷和无功损耗无功损耗无功损耗线线路路变变压压器器感感性性无无功功 12%10%单个单个7%额定负载额定负载五级变压五级变压50%多电压级网络，变压器的无功损耗很大，远大于有功损耗多电压级网络，变压器的无功损耗很大，远大于有功损耗电力系统的无功功率和电压调整课件6.1.2 无功功率电源*l发电机与发电机与并联电容器并联电容器l并联电抗器与调相机并联电抗器与调相机l静止无功补偿器静止无功补偿器（SVC）StaticVarCompensator静止补偿器（静止补偿器（静止
8、补偿器（静止补偿器（SVCSVCSVCSVC）的类型）的类型）的类型）的类型 静止补偿器（静止补偿器（静止补偿器（静止补偿器（SVCSVCSVCSVC）的等值电路）的等值电路）的等值电路）的等值电路静止补偿器（静止补偿器（静止补偿器（静止补偿器（SVCSVCSVCSVC）的伏安特性）的伏安特性）的伏安特性）的伏安特性静止补偿器（静止补偿器（静止补偿器（静止补偿器（SVCSVCSVCSVC）特点）特点）特点）特点l静止调相机静止调相机（STATCON）StaticCondenser静止调相机的等值电路静止调相机的等值电路静止调相机的等值电路静止调相机的等值电路静止调相机的无功调节原理静止调相机的
9、无功调节原理静止调相机的无功调节原理静止调相机的无功调节原理l电容器、调相机、静止补偿器的比较电容器、调相机、静止补偿器的比较见书见书Page-223电力系统的无功功率和电压调整课件6.1.2 无功功率电源*发电机与并联电容器发电机与并联电容器l发电机发电机：通过改变励磁电流，可连续通过改变励磁电流，可连续调节无功，且调节无功，且可吸可发感性可吸可发感性无功，不需额外投资。无功，不需额外投资。PSNQNPNQ0,发QLl并联电容器：并联电容器：QCBCU2 ， 输输出无功与出无功与电压电压有关，有关，电压电压越高，越高，输输出出无功越大，不利于无功无功越大，不利于无功调节调节；只；只发发感性无
10、功，投感性无功，投资资小，小，经济经济性好。性好。不可不可连续调节连续调节，不能作，不能作为动态为动态无功无功电电源。源。电力系统的无功功率和电压调整课件6.1.2 无功功率电源*并联电抗器与调相机并联电抗器：并联电抗器：输出无功与电压有关，只发容性无功，输出无功与电压有关，只发容性无功，用于超高压、用于超高压、长距离、轻载线路。长距离、轻载线路。投投资资小，小，经济经济性好。性好。不可连续调不可连续调节节，不能作，不能作为动态为动态无功无功电电源。源。调相机：调相机：过激运行，发过激运行，发感性无功感性无功；欠激运行，吸收；欠激运行，吸收感性无功感性无功。输出无功与输出无功与U无关，可连续调
11、节，但投资大，运行维无关，可连续调节，但投资大，运行维护困难。护困难。电力系统的无功功率和电压调整课件6.1.2 6.1.2 无功功率电源无功功率电源* *静止无功补偿器（静止无功补偿器（静止无功补偿器（静止无功补偿器（SVCSVC）的类型）的类型）的类型）的类型SVC：StaticVarCompensator；TCR：TransistorControlledReactorTSC：TransistorSwitchedCapacitor；SR：SaturatedReactor电力系统的无功功率和电压调整课件6.1.2 无功功率电源*静止无功补偿器（静止无功补偿器（SVCSVC）的等值电路）的等值
12、电路 CLfC（a）TCR型（b）TSC型CLfCSRCSC（b）SR型不可控，限制电压波动晶闸管代替机械开关滤波器电力系统的无功功率和电压调整课件6.1.2 无功功率电源*静止无功补偿器（静止无功补偿器（SVCSVC）的）的伏安特性TCRUminILmax0ICmaxCUI0ICUn=1n=2n=3ILSRUminIL0ICCUISR+CSCTSCTCRSR电力系统的无功功率和电压调整课件6.1.2 无功功率电源*静止无功补偿器（静止无功补偿器（SVCSVC）特点）特点l输出无功仍然与电压有关，但可连续快速调节，可作输出无功仍然与电压有关，但可连续快速调节，可作为动态无功电源。为动态无功电源
13、。lTCR：通过TCR 中晶闸管开关的控制，连续调节其吸收的IL；结合电容器，可吸可发IL 。投资大，主要用于500kV电网，以提供动态无功电源。lTSC：通过晶闸管开关的切换，调节其吸收的IC（即输出IL ），可频繁投切；只能输出IL 。用得很少。lSR：根据SR的伏安特性，自动调节其吸收的IL。结合电容器，可吸可发IL 。用得很少。电力系统的无功功率和电压调整课件6.1.2 无功功率电源*静止调相机的等值电路静止调相机的等值电路k：1逆变器CAak：1静止调相机静止调相机/ /静止无功发生器静止无功发生器/ /静止无功同步补偿器静止无功同步补偿器Statcon / SVG / Statco
14、m Statcon / SVG / Statcom 输出输出Q与与U无关，可快速连续调节感性或容性无功无关，可快速连续调节感性或容性无功；投；投资大，技术不成熟资大，技术不成熟。电力系统的无功功率和电压调整课件6.1.2 无功功率电源*静止调相机的无功调节原理静止调相机的无功调节原理跟踪接入点电跟踪接入点电压相位，调节压相位，调节逆变器输出电逆变器输出电压幅值，实现压幅值，实现感性或容性无感性或容性无功调节。功调节。电力系统的无功功率和电压调整课件6.1.3 6.1.3 无功功率的平衡无功功率的平衡l有功电源不足，相应的有功平衡，意味着频率的下降有功电源不足，相应的有功平衡，意味着频率的下降l
15、无功电源不足，相应的无功平衡，意味着电压的下降无功电源不足，相应的无功平衡，意味着电压的下降PLff1fNKGKCPGNPGA、B两平衡点，两平衡点， B点电源不足，点电源不足，频率（电压）频率（电压）小于额定值小于额定值ABQ0UUUNQL+Q QGCQGCNAB电力系统的无功功率和电压调整课件6.1.4 6.1.4 例例例例6-16-16-16-1（Page-225Page-225Page-225Page-225）- -无功补偿的作用无功补偿的作用l已知线路末端负荷和首端电压，根据首端功率因数的要已知线路末端负荷和首端电压，根据首端功率因数的要求求(也可以根据末端电压调整量的要求也可以根据
16、末端电压调整量的要求)，确定末端无功，确定末端无功补偿的容量；补偿的容量；无功补偿的功率因数调节（降损）和无功补偿的功率因数调节（降损）和电压调节的双重作用电压调节的双重作用l书上方法比较近似：为了满足电源功率因数要求，则负书上方法比较近似：为了满足电源功率因数要求，则负荷功率因数应该比电源功率因数大（因为无功损耗比有荷功率因数应该比电源功率因数大（因为无功损耗比有功损耗大），但具体补偿量的确定是采用经验的试探法。功损耗大），但具体补偿量的确定是采用经验的试探法。比如电源要求为比如电源要求为0.85，则负荷功率因数为，则负荷功率因数为0.9，其中没，其中没有严格的定量关系。有严格的定量关系。电
17、力系统的无功功率和电压调整课件6.1.4 6.1.4 例例例例6-16-16-16-1（Page-225Page-225Page-225Page-225）- -无功补偿的作用无功补偿的作用ijPj+j QjQCR+j XPi , Qi , cos 无功调节无功调节电压调节电压调节有功损耗调节有功损耗调节电力系统的无功功率和电压调整课件6.2 6.2 6.2 6.2 电力系统中无功功率的最优分布电力系统中无功功率的最优分布电力系统中无功功率的最优分布电力系统中无功功率的最优分布( ( ( (略）略）略）略）l无功功率电源的最优分布和无功功率负荷的最优补偿，即无功的无功功率电源的最优分布和无功功率
18、负荷的最优补偿，即无功的运行优化问题和规划问题。运行优化问题和规划问题。无功优化无功优化：通过现有：通过现有无功电源无功电源和和调压调压设备设备（变压器分接头）的控制，使无功的潮流分布合理，以降低（变压器分接头）的控制，使无功的潮流分布合理，以降低有功网损，提高电压质量等。有功网损，提高电压质量等。无功规划无功规划：通过规划无功电源和调：通过规划无功电源和调压设备的位置、容量、调节能力，以满足无功平衡、电压质量、压设备的位置、容量、调节能力，以满足无功平衡、电压质量、电压稳定和投资成本的要求。电压稳定和投资成本的要求。l负荷的自然功率因数大约为负荷的自然功率因数大约为0.60.9。负荷中比例最
19、大的异步负荷中比例最大的异步电电动机，其负荷率愈低，功率因数愈低。当动机，其负荷率愈低，功率因数愈低。当其其轻载或空载运行时，轻载或空载运行时，其功率因数甚至低于其功率因数甚至低于0.6。l提高负荷功率因数的措施：提高负荷功率因数的措施：(1)(1)尽量使电动机的容量与其机械负载匹配。尽量使电动机的容量与其机械负载匹配。(2)(2)限制电动机的空限制电动机的空载运行。载运行。(3)(3)同步电动机不需系统供应无功功率，甚至还可向系统同步电动机不需系统供应无功功率，甚至还可向系统输出无功功率输出无功功率, ,因此尽量以同步电动机代替异步电动机或将绕线式因此尽量以同步电动机代替异步电动机或将绕线式
20、异步电动机同步化。异步电动机同步化。电力系统的无功功率和电压调整课件6.3电力系统的电压调整基本概念和计算方法l电压调整时负荷变动及其引起电压的偏移分类有几种？具体是什么？l限制冲击性负荷引起的电压波动的主要措施及其作用原理是什么？l电压调整针对的电压变动产生的原因是什么？l什么是电压中枢点？l中枢点电压的调整方式有那些？什么是逆调压、顺调压和常调压？l电压调整的主要手段有那些？（发电机、变压器、无功补偿及其组合调压等）？l变压器分接头调压或者电容器调压的计算方法？电力系统的无功功率和电压调整课件6.3电力系统的电压调整电压管理和借发电机、变压器调压电压管理和借发电机、变压器调压l l6.3.
21、1 6.3.1 6.3.1 6.3.1 调整电压的必要性调整电压的必要性调整电压的必要性调整电压的必要性l l6.3.2 6.3.2 6.3.2 6.3.2 电压波动和电压管理电压波动和电压管理电压波动和电压管理电压波动和电压管理6.3.2.1 6.3.2.1 6.3.2.1 6.3.2.1 电压波动电压波动电压波动电压波动6.3.2.2 6.3.2.2 6.3.2.2 6.3.2.2 电压管理电压管理电压管理电压管理 6.3.2.3 6.3.2.3 6.3.2.3 6.3.2.3 电压调整的主要手段及其调压原理（补充）电压调整的主要手段及其调压原理（补充）电压调整的主要手段及其调压原理（补充
22、）电压调整的主要手段及其调压原理（补充）l l6.3.3 6.3.3 6.3.3 6.3.3 借改变发电机端电压调压借改变发电机端电压调压借改变发电机端电压调压借改变发电机端电压调压发电机端电压调节的原理示意图发电机端电压调节的原理示意图发电机端电压调节的原理示意图发电机端电压调节的原理示意图发电机端电压调节的特点发电机端电压调节的特点发电机端电压调节的特点发电机端电压调节的特点 l l6.3.4 6.3.4 6.3.4 6.3.4 借改变变压器变比调压借改变变压器变比调压借改变变压器变比调压借改变变压器变比调压（考虑最大最小两种负荷状态的单一变压器变比调压）（考虑最大最小两种负荷状态的单一变
23、压器变比调压）（考虑最大最小两种负荷状态的单一变压器变比调压）（考虑最大最小两种负荷状态的单一变压器变比调压）电力系统的无功功率和电压调整课件6.3.1 调整电压的必要性l电压偏移过大，影响生活、生产、产品质量和产量，电压偏移过大，影响生活、生产、产品质量和产量，损坏设备，甚至大面积停电。损坏设备，甚至大面积停电。l电压过高，设备绝缘受损，同时变压器、电动机等的电压过高，设备绝缘受损，同时变压器、电动机等的铁芯损耗增大，稳升增加，寿命缩短。铁芯损耗增大，稳升增加，寿命缩短。l电压过低，功率一定时，发电机、电动机和变压器的电压过低，功率一定时，发电机、电动机和变压器的绕组电流增大，也会损坏设备，
24、影响寿命。绕组电流增大，也会损坏设备，影响寿命。l电压波动，影响照明设备的效率，冶炼产品的的质量电压波动，影响照明设备的效率，冶炼产品的的质量和产量，而对枢纽变电站，严重时可能引起和产量，而对枢纽变电站，严重时可能引起“电压崩电压崩溃溃”，造成大面积停电。，造成大面积停电。 电力系统的无功功率和电压调整课件6.3.2.1 电压波动l负荷变动及其引起电压的偏移分类负荷变动及其引起电压的偏移分类l l限制冲击性负荷引起电压波动的主要措施限制冲击性负荷引起电压波动的主要措施限制冲击性负荷引起电压波动的主要措施限制冲击性负荷引起电压波动的主要措施（1 1）大系统专用母线或线路单独供电）大系统专用母线或
25、线路单独供电（2 2）设置串联电容器）设置串联电容器（3 3）设置调相机和电抗器）设置调相机和电抗器（4 4）设置静止补偿器）设置静止补偿器电力系统的无功功率和电压调整课件6.3.2.1 6.3.2.1 电压波动电压波动负荷变动及其引起电压的偏移分类负荷变动及其引起电压的偏移分类l频率调整时将频率调整时将有功负荷的变动有功负荷的变动及其引起的频率偏移分及其引起的频率偏移分成三种，而电压调整时，将成三种，而电压调整时，将有功和无功负荷有功和无功负荷的变动及的变动及其引起的电压偏移分成两类。其引起的电压偏移分成两类。l（1 1）周期长、波及面大，周期长、波及面大，主要由生产、生活、气象变主要由生产
26、、生活、气象变化等引起的负荷和化等引起的负荷和电压变动电压变动。电压调整电压调整的负荷变的负荷变动特点动特点l（2 2）冲击性或者间歇性负荷引起的）冲击性或者间歇性负荷引起的电压波动电压波动。这类负。这类负荷主要有往复式泵（压缩机）、电弧炉（电焊机）、荷主要有往复式泵（压缩机）、电弧炉（电焊机）、卷扬机（起重机）、通风设备。卷扬机（起重机）、通风设备。电压波动限制电压波动限制的的负荷变动特点负荷变动特点 电力系统的无功功率和电压调整课件6.3.2.1 6.3.2.1 电压波动电压波动设置电容器、设置调相机和电抗器设置电容器、设置调相机和电抗器设置电容器、设置调相机和电抗器设置电容器、设置调相机
27、和电抗器一般负荷一般负荷冲击负荷冲击负荷电源电源输电系统输电系统CS电源电源输电系统输电系统一般负荷一般负荷冲击负荷冲击负荷（3）调相机补偿调相机补偿：提供波动负荷所需的波动无功功率，减：提供波动负荷所需的波动无功功率，减小电压波动幅度。小电压波动幅度。串联电抗器串联电抗器：隔离波动负荷，维持公用：隔离波动负荷，维持公用母线电压的恒定。母线电压的恒定。（2）串联电容器串联电容器：抵消线路电抗，限制电压波动幅度：抵消线路电抗，限制电压波动幅度电力系统的无功功率和电压调整课件电源电源输电系统输电系统一般负荷一般负荷冲击负荷冲击负荷（4）饱和电抗器（）饱和电抗器（SR）补偿：随电压的波动快速提供）补
28、偿：随电压的波动快速提供波动的无功功率，从而维持公用母线供电电压的恒定。波动的无功功率，从而维持公用母线供电电压的恒定。6.3.2.1 6.3.2.1 电压波动电压波动设置饱和电抗器型静止补偿器设置饱和电抗器型静止补偿器设置饱和电抗器型静止补偿器设置饱和电抗器型静止补偿器电力系统的无功功率和电压调整课件6.3.2.2 6.3.2.2 电压管理电压管理l l电压调整的电压变动原因与电压中枢点电压调整的电压变动原因与电压中枢点电压调整的电压变动原因与电压中枢点电压调整的电压变动原因与电压中枢点l l中枢点电压曲线的编制中枢点电压曲线的编制中枢点电压曲线的编制中枢点电压曲线的编制目标：尽可能满足终端
29、负荷的电压偏移要求目标：尽可能满足终端负荷的电压偏移要求目标：尽可能满足终端负荷的电压偏移要求目标：尽可能满足终端负荷的电压偏移要求终端负荷及负荷曲线终端负荷及负荷曲线终端负荷及负荷曲线终端负荷及负荷曲线允许电压偏移及电压损耗曲线允许电压偏移及电压损耗曲线允许电压偏移及电压损耗曲线允许电压偏移及电压损耗曲线电压中枢点的电压调整量计算电压中枢点的电压调整量计算电压中枢点的电压调整量计算电压中枢点的电压调整量计算中枢点电压曲线的编制中枢点电压曲线的编制中枢点电压曲线的编制中枢点电压曲线的编制l l中枢点电压的调整方式中枢点电压的调整方式中枢点电压的调整方式中枢点电压的调整方式电力系统的无功功率和电
30、压调整课件6.3.2.2 6.3.2.2 电压管理电压管理电压调整的电压变动原因与电压中枢点电压调整的电压变动原因与电压中枢点电压调整的电压变动原因与电压中枢点电压调整的电压变动原因与电压中枢点l电压调整所针对电压调整所针对电压变动的原因电压变动的原因：（1）生产、生活、气象变化引起的负荷变动。生产、生活、气象变化引起的负荷变动。（2 2）个别设备因故障而退出运行造成的网络阻抗变化；）个别设备因故障而退出运行造成的网络阻抗变化；（3 3）系统结线方式改变引起的功率分布和网络阻抗变化。）系统结线方式改变引起的功率分布和网络阻抗变化。l电压调整的目标：电压调整的目标：保证各电压中枢点的电压偏移不越
31、限。保证各电压中枢点的电压偏移不越限。l电压中枢点：电压中枢点：指某些可指某些可反应系统电压水平的主要发电厂或反应系统电压水平的主要发电厂或枢纽变电站母线。枢纽变电站母线。电力系统的无功功率和电压调整课件6.3.2.2 6.3.2.2 电压管理电压管理终端负荷及负荷曲线终端负荷及负荷曲线终端负荷及负荷曲线终端负荷及负荷曲线iUikUijjk(a)081624Sj(b)hour0816 24Sk(c)hour日负荷曲线日负荷曲线负荷点位置负荷点位置负荷大小和距离不同，导致各线路各时段的电压损耗不一样负荷大小和距离不同，导致各线路各时段的电压损耗不一样电力系统的无功功率和电压调整课件6.3.2.2
32、 6.3.2.2 电压管理电压管理允许电压偏移及电压损耗曲线允许电压偏移及电压损耗曲线允许电压偏移及电压损耗曲线允许电压偏移及电压损耗曲线081624Uij(d)hour0.04UN0.10UN240816Uikhour0.01UN0.03UN0816 24Uhour1.05UN0.95UNUN日电压损耗曲线日电压损耗曲线允许电压偏移允许电压偏移(e)电力系统的无功功率和电压调整课件6.3.2.2 6.3.2.2 电压管理电压管理电压中枢点的电压调整量计算电压中枢点的电压调整量计算电压中枢点的电压调整量计算电压中枢点的电压调整量计算16162424点点 0 08 8点点 8 81616点点 电
33、力系统的无功功率和电压调整课件6.3.2.2 6.3.2.2 电压管理电压管理中枢点电压曲线的编制中枢点电压曲线的编制中枢点电压曲线的编制中枢点电压曲线的编制0.98UN1.06UN24hour1.09UN081.15UN1.08UN1.05UNUN0.99UN0.96UNUi16中枢点电压曲线中枢点电压曲线电力系统的无功功率和电压调整课件6.3.2.2 6.3.2.2 电压管理电压管理中枢点电压的调整方式中枢点电压的调整方式中枢点电压的调整方式中枢点电压的调整方式l逆调压逆调压: :高峰负荷时升高电压、低谷负荷时降低电压的高峰负荷时升高电压、低谷负荷时降低电压的中枢点电压调整方法中枢点电压调
34、整方法。l顺调压顺调压：高峰负荷时允许中枢点电压略低；低谷负荷时：高峰负荷时允许中枢点电压略低；低谷负荷时允许中枢点电压略高。允许中枢点电压略高。l常调压常调压：在任何负荷下都保持中枢点电压为一基本不变：在任何负荷下都保持中枢点电压为一基本不变的数值。的数值。l故障时的允许电压偏移故障时的允许电压偏移较正常时再增大较正常时再增大5%电力系统的无功功率和电压调整课件6.3.2.3 6.3.2.3 电压调整的主要手段及其调压原理电压调整的主要手段及其调压原理调压手段及调压范围调压手段及调压范围调压手段及调压范围调压手段及调压范围l l主要的调压设备主要的调压设备主要的调压设备主要的调压设备：发电机
35、、变压器和其它无功补偿设：发电机、变压器和其它无功补偿设备（如并联电容器备（如并联电容器/电抗器和电抗器和SVC等）、直流输电系统等）、直流输电系统l l调压的主要手段调压的主要手段调压的主要手段调压的主要手段：（：（1）调节发电机的端电压，（调节发电机的端电压，（2）调节变压器的分接头，（调节变压器的分接头，（3）调节无功补偿设备的无功）调节无功补偿设备的无功投切容量，（投切容量，（4）发电机、变压器与无功补偿设备的组）发电机、变压器与无功补偿设备的组合调压。合调压。l l调压的空间范围调压的空间范围调压的空间范围调压的空间范围：单个发电厂变电站的：单个发电厂变电站的VQC控制，多控制，多个
36、厂站的个厂站的AVC控制，全局的综合无功优化三级控制。控制，全局的综合无功优化三级控制。l l调压的时间范围调压的时间范围调压的时间范围调压的时间范围：单个时段（单一负荷水平）的静态：单个时段（单一负荷水平）的静态控制、多个时段（多种负荷水平的动态控制）。控制、多个时段（多种负荷水平的动态控制）。电力系统的无功功率和电压调整课件6.3.2.3 6.3.2.3 电压调整的主要手段及其调压原理电压调整的主要手段及其调压原理基本调压原理基本调压原理基本调压原理基本调压原理UG12k: 1L调相机或调相机或SVC两组电容器两组电容器两组电抗器两组电抗器QC变压器分接头变压器分接头档位档位的信息：的信息
37、：UT1Nnd%/ /UT2N发电机调压：发电机调压：发电机调压：发电机调压：变压器调压：变压器调压：变压器调压：变压器调压：补偿设备调压：补偿设备调压：补偿设备调压：补偿设备调压：U UG Gi iQ QC C连续连续连续连续离散离散离散离散连续或离散连续或离散连续或离散连续或离散R+jXR+jX调压原理调压原理调压原理调压原理: : : :电力系统的无功功率和电压调整课件6.3.3 6.3.3 借改变发电机端电压调压借改变发电机端电压调压发电机端电压调节的原理示意图发电机端电压调节的原理示意图发电机端电压调节的原理示意图发电机端电压调节的原理示意图Umin2=2.4%UGUmax=10%U
38、min=4%Umax=4%Umin=1.6%Umax2=6%k*:15%0-4%-5%-5.6%-9%+4.4%+1%+2%-5%UG逆逆调调压压k*=1/1.1低压侧升压低压侧升压10%电力系统的无功功率和电压调整课件6.3.3 6.3.3 借改变发电机端电压调压借改变发电机端电压调压发电机端电压调节的特点发电机端电压调节的特点发电机端电压调节的特点发电机端电压调节的特点l是一种最直接的最经济的调压方式，不需新增是一种最直接的最经济的调压方式，不需新增投资，只需改变发电机励磁电流。投资，只需改变发电机励磁电流。l对于多级供电网络，如果沿线电压对于多级供电网络，如果沿线电压损耗过大损耗过大，或
39、者负荷端电压的或者负荷端电压的变化过大变化过大，则仅靠发电机调，则仅靠发电机调压，不能满足电压质量要求。压，不能满足电压质量要求。 电力系统的无功功率和电压调整课件6.3.4 借改变变压器变比调压l有载调压变压器与普通（无载）调压变压器有载调压变压器与普通（无载）调压变压器l变压器的分接头电压与实际变比变压器的分接头电压与实际变比l变压器的实际变比计算变压器的实际变比计算l降压变压器分接头选择的示例降压变压器分接头选择的示例（考虑大小两种负荷的单个变压器低压侧电压控制要求考虑大小两种负荷的单个变压器低压侧电压控制要求）l升压变压器分接头的选择（不要求）升压变压器分接头的选择（不要求）（书上内容
40、不符合实际，因为升压变压器低压侧常常直接（书上内容不符合实际，因为升压变压器低压侧常常直接接发电机，其低压侧电压即为发电机机端电压，不需要变接发电机，其低压侧电压即为发电机机端电压，不需要变压器调节，而变压器分接头电压的调节是为了满足高压侧压器调节，而变压器分接头电压的调节是为了满足高压侧的调压目标而不是书上的满足低压侧的调压目标）的调压目标而不是书上的满足低压侧的调压目标）电力系统的无功功率和电压调整课件6.3.4 6.3.4 借改变变压器变比调压借改变变压器变比调压有载调压变压器与普通（无载）调压变压器有载调压变压器与普通（无载）调压变压器有载调压变压器，有载调压变压器，可带负荷调压，分接
41、头多。可带负荷调压，分接头多。无载调压变压器无载调压变压器，不可带负荷调压，分接头少。，不可带负荷调压，分接头少。变压器分接头信息：变压器分接头信息：UT1Nnd%/ /UT2N高压侧额定分接头电压高压侧额定分接头电压分接头电压级差分接头电压级差最大最大/小档位数小档位数低压侧额定分接头电压低压侧额定分接头电压分接头分接头总数总数电力系统的无功功率和电压调整课件UTN：额定分接头电压（或主抽头电压）额定分接头电压（或主抽头电压）变压器的分接头电压：变压器的分接头电压：变压器的分接头电压：变压器的分接头电压： 变压器的实际变比：变压器的实际变比：6.3.4借改变变压器变比调压借改变变压器变比调压
42、变压器的分接头电压与实际变比变压器的分接头电压与实际变比等于其高低压侧分接头电压等于其高低压侧分接头电压之比也等于其理想变压器高之比也等于其理想变压器高低压侧实际电压之比低压侧实际电压之比 电力系统的无功功率和电压调整课件6.3.4 6.3.4 借改变变压器变比调压借改变变压器变比调压变压器变比的计算变压器变比的计算变压器阻抗为低压侧归算值变压器阻抗为低压侧归算值12k：1图图6-4-112k：1图图6-4-2变压器阻抗为高压侧归算值变压器阻抗为高压侧归算值高压侧高压侧低压侧低压侧高压侧高压侧低压侧低压侧高低压侧分接高低压侧分接头电压之比头电压之比理想变压器高低压理想变压器高低压侧实际电压之比
43、侧实际电压之比电力系统的无功功率和电压调整课件6.3.4 借改变变压器变比调压降压变压器分接头选择的示例降压变压器分接头选择的示例l已知条件及计算要求已知条件及计算要求l画等值电路画等值电路l电压损耗计算电压损耗计算l分接头电压计算分接头电压计算l分接头电压计算值的归档分接头电压计算值的归档l变比的确定变比的确定l变比选择的效验变比选择的效验l降压变变比选择中的几个问题降压变变比选择中的几个问题电力系统的无功功率和电压调整课件降压变压器分接头选择的示例降压变压器分接头选择的示例已知条件及计算要求已知条件及计算要求l已知最大与最小负荷时的系统电压已知最大与最小负荷时的系统电压U0、负荷点、负荷点
44、2 2的功的功率，线路阻抗率，线路阻抗ZL，变压器的阻抗，变压器的阻抗ZT、抽头型号抽头型号UT1Nnd%/ /UT2N =11022.522.5% %/11/11。要求通过变压器。要求通过变压器分接头的调节来满足负荷点分接头的调节来满足负荷点2 2在在最大与最小负荷最大与最小负荷状态时状态时的调压目标（的调压目标（逆调压逆调压），并确定变压器的变比。），并确定变压器的变比。012TL图图6-4-3 简单系统简单系统电力系统的无功功率和电压调整课件降压变压器分接头选择的示例降压变压器分接头选择的示例等值电路等值电路012k：1ZLZTPmax+jQmaxPmin+jQmax图图6-4-4 简单
45、系统的等值电路简单系统的等值电路理想变压器理想变压器忽略线路的对地导纳和变压器的激磁导纳忽略线路的对地导纳和变压器的激磁导纳近似简化计算，重点是掌握变压器分接头调压的原理近似简化计算，重点是掌握变压器分接头调压的原理电力系统的无功功率和电压调整课件降压变压器分接头选择的示例降压变压器分接头选择的示例电压损耗计算电压损耗计算理想理想变压变压器高器高压侧压侧实际实际电压电压计算计算忽略电压降落的横分量，近似简化计算忽略电压降落的横分量，近似简化计算电力系统的无功功率和电压调整课件降压变压器分接头选择的示例降压变压器分接头选择的示例分接头电压计算分接头电压计算理想变压器高低压侧抽头电压之比等于其实际
46、电压之比。理想变压器高低压侧抽头电压之比等于其实际电压之比。无载变，只能有一个分接头电压有载调压变压器，两种负荷水平选择不同的变比有载调压变压器，两种负荷水平选择不同的变比电力系统的无功功率和电压调整课件降压变压器分接头选择的示例降压变压器分接头选择的示例抽头电压计算值的归档抽头电压计算值的归档l如：本例中，抽头型号如：本例中，抽头型号11011022.522.5% %/11/11，相，相应应的的标标准抽准抽头电压头电压有有104.5104.5、107.25107.25、110110、112.75112.75、115.5115.5。若若抽抽头电压头电压计算值计算值UT1=106=106，则则U
47、T1标标=107.25=107.25；即选择最接近即选择最接近UT1的一个标准的一个标准抽头电压来进行归档。抽头电压来进行归档。电力系统的无功功率和电压调整课件降压变压器分接头选择的示例降压变压器分接头选择的示例变比的确定变比的确定电力系统的无功功率和电压调整课件降压变压器分接头选择的示例降压变压器分接头选择的示例变比选择的效验变比选择的效验变比选择的效验变比选择的效验本例：本例：U2dmin=U2N=10kV，U2dmax=1.05U2N=10.5 kV，d=2.5，则允许误差为则允许误差为1.25%。即：。即： 电力系统的无功功率和电压调整课件降压变压器分接头选择的示例降压变压器分接头选择
48、的示例降压变变比选择中的几个问题降压变变比选择中的几个问题 l电压损耗的计算，没有考虑功率损耗和压降横分量，没有电压损耗的计算，没有考虑功率损耗和压降横分量，没有考虑线路和变压器对地导纳，且采用额定电压进行计算。考虑线路和变压器对地导纳，且采用额定电压进行计算。l变压器的阻抗计算，没有考虑分接头电压变化的影响变压器的阻抗计算，没有考虑分接头电压变化的影响电力系统的无功功率和电压调整课件6.4电力系统的电压调整电力系统的电压调整借补偿设备调压和组合调压借补偿设备调压和组合调压l l6.4.1 6.4.1 6.4.1 6.4.1 借补偿设备调压借补偿设备调压借补偿设备调压借补偿设备调压6.4.1.
49、1 6.4.1.1 6.4.1.1 6.4.1.1 各种补偿设备的调节方式各种补偿设备的调节方式各种补偿设备的调节方式各种补偿设备的调节方式6.4.1.2 6.4.1.2 6.4.1.2 6.4.1.2 独立补偿设备容量的计算独立补偿设备容量的计算独立补偿设备容量的计算独立补偿设备容量的计算6.4.1.3 6.4.1.3 6.4.1.3 6.4.1.3 最小补偿设备容量的确定（略）最小补偿设备容量的确定（略）最小补偿设备容量的确定（略）最小补偿设备容量的确定（略）（结合变压器变比和并联电容器（结合变压器变比和并联电容器（结合变压器变比和并联电容器（结合变压器变比和并联电容器/ / / /调相机
50、、考虑最大负调相机、考虑最大负调相机、考虑最大负调相机、考虑最大负荷与最小负荷两种状态的组合调压）荷与最小负荷两种状态的组合调压）荷与最小负荷两种状态的组合调压）荷与最小负荷两种状态的组合调压）l l6.4.2 6.4.2 6.4.2 6.4.2 几种调压措施的比较几种调压措施的比较几种调压措施的比较几种调压措施的比较发电机和变压器发电机和变压器发电机和变压器发电机和变压器无功补偿设备无功补偿设备无功补偿设备无功补偿设备l l6.4.3 6.4.3 6.4.3 6.4.3 几种调压措施的组合几种调压措施的组合几种调压措施的组合几种调压措施的组合组合调压（略）组合调压（略）组合调压（略）组合调压
51、（略）电力系统的无功功率和电压调整课件6.4.1.1 6.4.1.1 各种补偿设备的调节方式各种补偿设备的调节方式l并联补偿设备的调压原理：重负荷时（负荷的端电压低），输出并联补偿设备的调压原理：重负荷时（负荷的端电压低），输出感性无功，就地补偿负荷的感性无功需求，从而减小输电线路中感性无功，就地补偿负荷的感性无功需求，从而减小输电线路中的感性无功功率及其产生的电压损耗，以提高负荷的端电压。轻的感性无功功率及其产生的电压损耗，以提高负荷的端电压。轻负荷时（负荷的端电压高），吸收感性无功，增大输电线路中的负荷时（负荷的端电压高），吸收感性无功，增大输电线路中的感性无功需求及其产生的电压损耗，进而
52、降低负荷的端电压。感性无功需求及其产生的电压损耗，进而降低负荷的端电压。l并联（开关）电容器并联（开关）电容器/电抗器：只能成组投切，不能连续调节。电抗器：只能成组投切，不能连续调节。l调相机：调节其励磁电流进而调节其输出的感性或容性无功功率，调相机：调节其励磁电流进而调节其输出的感性或容性无功功率，可以工作于定电压或定功率控制方式。定电压控制时，其输出无可以工作于定电压或定功率控制方式。定电压控制时，其输出无功与励磁电流成线性关系。功与励磁电流成线性关系。l饱和电抗器：不可控，其输出无功与端电压成反比关系。饱和电抗器：不可控，其输出无功与端电压成反比关系。l晶闸管控制电抗器型静止补偿器：调节
53、晶闸管触发角以改变电抗晶闸管控制电抗器型静止补偿器：调节晶闸管触发角以改变电抗器吸收的感性无功功率，从而调节其输出的感性或容性无功功率。器吸收的感性无功功率，从而调节其输出的感性或容性无功功率。端电压给定时，其输出无功与触发角呈余弦关系。端电压给定时，其输出无功与触发角呈余弦关系。电力系统的无功功率和电压调整课件6.4.1.2 独立补偿设备容量的计算示例l l独立补偿设备调压的目标要求独立补偿设备调压的目标要求独立补偿设备调压的目标要求独立补偿设备调压的目标要求l l含并联补偿的简单电网等值电路含并联补偿的简单电网等值电路含并联补偿的简单电网等值电路含并联补偿的简单电网等值电路l l并联无功补
54、偿前后的电压关系并联无功补偿前后的电压关系并联无功补偿前后的电压关系并联无功补偿前后的电压关系l l并联补偿的无功容量计算公式并联补偿的无功容量计算公式并联补偿的无功容量计算公式并联补偿的无功容量计算公式电力系统的无功功率和电压调整课件独立补偿设备调压的目标要求独立补偿设备调压的目标要求l已知系统电压已知系统电压Ui，负荷节点，负荷节点j j的功率的功率P Pj j+ +jQjQj j，线路和变，线路和变压器阻抗，变压器变比，要求通过补偿设备的容量压器阻抗，变压器变比，要求通过补偿设备的容量QC调节，使负荷点的电压满足调压目标要求调节，使负荷点的电压满足调压目标要求Ujc=Ujcd图图6-24
55、具有并联补偿设备的简单系统具有并联补偿设备的简单系统iTTjL电力系统的无功功率和电压调整课件含并联补偿的简单电网等值电路含并联补偿的简单电网等值电路图图6-25等值电路等值电路理变理变理变理变理想变压器高压侧电压理想变压器高压侧电压电力系统的无功功率和电压调整课件并联无功补偿前后的电压关系补偿前补偿前补偿后补偿后相减相减近似计算：不考虑电压降落的横分量近似计算：不考虑电压降落的横分量电力系统的无功功率和电压调整课件并联补偿的无功容量计算公式目标：目标：Ujc=Ujcd（6-24）电力系统的无功功率和电压调整课件6.4.2 6.4.2 几种调压措施的比较几种调压措施的比较发电机和变压器发电机和
56、变压器发电机和变压器发电机和变压器l首首先先考考虑虑发发电电机机调调压压，因因不不用用附附加加设设备备，不不需需附附加加投投资资。当当然然，应应该该尽尽量量避避免免无无功功的的远远距距离离传传输输，否否则则不不仅仅会会增增大有功损耗，而且对电压的调节也不利。大有功损耗，而且对电压的调节也不利。l有有载载调调压压变变压压器器可可带带负负荷荷调调压压，而而无无载载变变只只能能停停运运调调压压。经经常常性性的的变变压压器器调调压压，只只能能是是采采用用有有载载调调压压变变压压器器（或或串串联联加加压压器器，很很少少）。随随着着电电压压质质量量的的要要求求逐逐渐渐提提高高，目目前前在在500kV、22
57、0kV和和110kV电电网网中中，广广泛泛采采用用有有载载调调压压变变压压器器，而而35kV或或10kV电电网网常常采采用用无无载载调调压压变变压压器。器。l变变压压器器调调压压不不能能解解决决无无功功平平衡衡问问题题，当当无无功功不不足足时时，变变压压器器调调压压甚甚至至可可能能加加剧剧无无功功不不足足并并引引发发电电压压电电压压稳稳定定问问题。题。电力系统的无功功率和电压调整课件6.4.2 6.4.2 几种调压措施的比较几种调压措施的比较无功补偿设备无功补偿设备l无无功功不不足足的的系系统统，首首要要问问题题是是增增加加无无功功电电源源，以以采采用用并并联联电电容容器器、调调相相机机或或静
58、静止止补补偿偿器器为为宜宜。其其中中，调调相相机机因因运运行行、维维护护费费用用大大成成为为淘淘汰汰设设备备，而而静静止止补补偿偿器器因因为为投投资资大大也也应应用用很很少少。就就地地无无功功补补偿偿既既能能调调压压又又能能减减小小电电网网中中的的无无功功功功率率传传输输，从从而而降降低低有有功功损损耗耗，因因此此也也在在电电网网中中广广泛泛采采用用。一一般般都都在在变变压压器器的的低低压压侧侧设设置置可可控控的的无无功功补补偿偿设设备备（如如多多组组并并联联电电容容器器组组），以以达达到到无无功功的的就就地地补补偿偿目目的的。而而500kV变变电电站站还还常常配配置置不不可可控控的的500kV高高压并联电抗器（高抗），以补充线路过剩的充电无功。压并联电抗器（高抗），以补充线路过剩的充电无功。l串联补偿电容器，因其设计、运行方面的问题很少采用。串联补偿电容器，因其设计、运行方面的问题很少采用。l为合理选择调压措施，应进行综合技术经济比较。为合理选择调压措施，应进行综合技术经济比较。电力系统的无功功率和电压调整课件
