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1、电力系统分析电力系统分析(II)Huazhong University of Science and Technology石东源石东源2011-20122011-2012学年度第二学期学年度第二学期学年度第二学期学年度第二学期2012.2.212012.4.172012.2.212012.4.17p电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡u无功负荷和无功电源及其无功电压特性无功负荷和无功电源及其无功电压特性u无功功率平衡与电网电压水平的关系无功功率平衡与电网电压水平的关系p电压调整的基本概念电压调整的基本概念u允许电压偏移允许电压偏移u中枢电压管理中枢电压管理p电压调整的措施电压调整的措施
2、p调压措施的应用调压措施的应用Huazhong University of Science and TechnologyCH12 电力系统的无功功率电力系统的无功功率 平衡和电压调整平衡和电压调整电力系统的无功功率平衡和电压调整电力系统的无功功率平衡和电压调整概述概述p电压是衡量电能质量的一个重要指标电压是衡量电能质量的一个重要指标p质量合格的电压应该在以下四个方面都能满足有关国家标准质量合格的电压应该在以下四个方面都能满足有关国家标准规定的要求：规定的要求：l 供电电压偏移供电电压偏移l 电压波动和闪变电压波动和闪变l 电网谐波电网谐波l 三相不对称程度三相不对称程度电力系统的无功功率平衡和
3、电压调整电力系统的无功功率平衡和电压调整概述概述p电压合理的重要性：电压合理的重要性：l对设备：对设备：V 引起效率下降、经济性能变差，影响生活质量：照明；引起效率下降、经济性能变差，影响生活质量：照明；缩短寿命，甚至造成损坏：白炽灯、电动机、绝缘；缩短寿命，甚至造成损坏：白炽灯、电动机、绝缘；降低生产率，出废品、次品降低生产率，出废品、次品l对电力系统：电压降低：会使网络中功率和能量的损耗加大；对电力系统：电压降低：会使网络中功率和能量的损耗加大；电压过低：有可能危及电力系统的运行稳定性；电压过低：有可能危及电力系统的运行稳定性；电压过高：各种电气设备的绝缘可能受到损害，电压过高：各种电气设
4、备的绝缘可能受到损害，在超高压网络中还将增加电晕损耗等在超高压网络中还将增加电晕损耗等电力系统的无功功率平衡和电压调整电力系统的无功功率平衡和电压调整概述概述p允许的电压偏移允许的电压偏移（严格保证电压经济上不可行，也没有必要）（严格保证电压经济上不可行，也没有必要）l35kV及以上：及以上：5%l10kV及以下：及以下：7%l低压照明：低压照明：+7%，-10%l农村电网：农村电网：+15%，-10%（+10%，-15%）p合理的无功功率源配置是保证电压合理的关键合理的无功功率源配置是保证电压合理的关键 12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡1.无功功率与电压的关系无功功率与
5、电压的关系p无功功率对电压水平有决定性的影响，是引起电压损耗的重要因素无功功率对电压水平有决定性的影响，是引起电压损耗的重要因素在高压网络中，在高压网络中，X R，当，当Q与与P可比时，电压降落的绝大部分为可比时，电压降落的绝大部分为QX项，如果减少项，如果减少Q，则可以大大减少电压损耗。，则可以大大减少电压损耗。无功功率的远距离传输和就地平衡无功功率的远距离传输和就地平衡无功功率的远距离传输和就地平衡无功功率的远距离传输和就地平衡 12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡1.无功功率与电压的关系无功功率与电压的关系p节点电压有效值的大小对无功功率分布起决定作用节点电压有效值的大
6、小对无功功率分布起决定作用忽略忽略 R R12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡1.无功功率与电压的关系无功功率与电压的关系p节点电压有效值的大小对无功功率分布起决定作用节点电压有效值的大小对无功功率分布起决定作用u当当 P 和和 E 为定值时，为定值时，Q(V)特性曲线为下开口特性曲线为下开口抛物线抛物线，如右图如右图u调节励磁电流，改变调节励磁电流，改变 E 可调整可调整 Q(V)特性特性12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡1.无功功率与电压的关系无功功率与电压的关系p节点电压有效值的大小对无功功率分布起决定作用节点电压有效值的大小对无功功率分布起决定作用
7、u系统无功电源充足，可以满足较高电压水平系统无功电源充足，可以满足较高电压水平下的无功功率平衡下的无功功率平衡u系统无功电源不足，运行电压水平偏低系统无功电源不足，运行电压水平偏低u系统无功电源过剩，运行电压水平偏高系统无功电源过剩，运行电压水平偏高u节点电压有效值的大小对于无功功率分布起节点电压有效值的大小对于无功功率分布起决定作用决定作用12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡1.无功功率与电压的关系无功功率与电压的关系p无功功率平衡与电压水平的关系无功功率平衡与电压水平的关系-Ex12-2V2/kV103104105106107Q/Mvar28.1925.9123.5921
8、.2118.79QLD-117.5417.8818.2218.5718.92QLD-226.3026.8227.3327.8628.3912.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡2.无功功率无功功率平衡平衡p无功功率平衡的基本概念无功功率平衡的基本概念u系统无功电源容量大于无功负荷与无系统无功电源容量大于无功负荷与无功损耗之和，具有备用容量功损耗之和，具有备用容量u无功电源总出力包括发电机无功功率无功电源总出力包括发电机无功功率和各种无功补偿设备的无功功率和各种无功补偿设备的无功功率 发电机无功功率按额定功率因数计算发电机无功功率按额定功率因数计算u无功损耗包括包括变压器的无功损耗
9、、无功损耗包括包括变压器的无功损耗、线路电抗的无功损耗和线路电纳的线路电抗的无功损耗和线路电纳的无功功率无功功率u无功负荷按照负荷有功功率和功率因无功负荷按照负荷有功功率和功率因数计算数计算35kV及以上工业负荷：及以上工业负荷：其它负荷：其它负荷：12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡2.无功功率无功功率平衡平衡p无功功率平衡的基本要求无功功率平衡的基本要求u无功电源的无功输出应能满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功无功电源的无功输出应能满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的需求率的需求u系统还必须配置一定的无功备用容量系统还必须配置一定的无功备用容量u尽量尽量
10、避免无功大容量远距离传送避免无功大容量远距离传送，应该，应该分地区、分电压级、就地进行无功分地区、分电压级、就地进行无功功率平衡功率平衡。“调余补缺调余补缺”对于无功功率不适宜。对于无功功率不适宜。u一般情况下按照正常最大和最小负荷的运行方式计算无功平衡，必要时还一般情况下按照正常最大和最小负荷的运行方式计算无功平衡，必要时还应校验某些设备检修时或故障后运行方式下的无功功率平衡应校验某些设备检修时或故障后运行方式下的无功功率平衡 12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡2.无功功率无功功率平衡平衡p无功功率平衡的实现无功功率平衡的实现u无功平衡是一个比有功平衡更复杂的问题。无功平
11、衡是一个比有功平衡更复杂的问题。一方面，不仅要考虑总的无功一方面，不仅要考虑总的无功功率平衡还要考虑分地区的无功平衡，还要计及超高压线路充电功率、网功率平衡还要考虑分地区的无功平衡，还要计及超高压线路充电功率、网损、线路改造、投运、新变压器投运及大用户等各种对无功平衡有影响的损、线路改造、投运、新变压器投运及大用户等各种对无功平衡有影响的因素因素u一般无功功率按照就地平衡的原则进行补偿容量的分配。小容量的、分散一般无功功率按照就地平衡的原则进行补偿容量的分配。小容量的、分散的无功补偿可采用静电电容器；大容量的配置在系统中枢点的无功补偿的无功补偿可采用静电电容器；大容量的配置在系统中枢点的无功补
12、偿 则宜采用同步调相机或则宜采用同步调相机或SVC超高压线路并联高压电抗：超高压线路并联高压电抗：90%QB变电站低容低抗、配电网电容补偿变电站低容低抗、配电网电容补偿12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡3.无功功率负荷无功功率负荷（1）异步电动机：）异步电动机：是电力系统主要的无功负荷是电力系统主要的无功负荷u等值电路等值电路u因为异步电动机在电力系统负荷（特别是无功负荷）中占比因为异步电动机在电力系统负荷（特别是无功负荷）中占比重很大，重很大，系统无功负荷的电压特性主要由异步电动机决定系统无功负荷的电压特性主要由异步电动机决定u异步电动机的无功功率和有功功率异步电动机的无
13、功功率和有功功率u异步电动机的无功电压特性异步电动机的无功电压特性受载系数受载系数负载不变负载不变电压降低电压降低无功损耗无功损耗反而升高反而升高受饱和影响，受饱和影响，励磁功率稍高励磁功率稍高于二次曲线于二次曲线12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡3.无功功率负荷无功功率负荷（2）变压器的无功损耗）变压器的无功损耗u变压器的无功损耗变压器的无功损耗u变压器等值电路变压器等值电路（3）输电线路的无功损耗）输电线路的无功损耗u输电线路的无功消耗输电线路的无功消耗u输电线路等值电路输电线路等值电路35kV线线路充电路充电功率很功率很小，线小，线路消耗路消耗无功功无功功率；率；11
14、0kV及以上及以上线路轻线路轻载时为载时为无功电无功电源，重源，重载时消载时消耗无功耗无功功率。功率。12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡4.无功功率电源无功功率电源p发电机发电机p同步调相机同步调相机p静电电容器静电电容器 p静止无功补偿器静止无功补偿器 p静止无功发生器静止无功发生器 12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡4.无功功率电源无功功率电源（1）发电机发电机P-Q极限极限受额定励磁电流受额定励磁电流（空载电势空载电势）限制，）限制，以以O点为圆心，点为圆心，OC为半径为半径进相运行的进相运行的静静态稳定约束态稳定约束和和定子绕组端部定子绕组端部温
15、升温升受定子额定电流受定子额定电流（额定视在功率额定视在功率）限制，以限制，以A点为圆点为圆心，心，AC为半径为半径uOC空载电势空载电势 EuOA机端电压机端电压 VNuAC发电机电抗发电机电抗压降，正比于视在压降，正比于视在功率；功率；uAD正比于机端正比于机端有功功率有功功率uAB正比于机端正比于机端无功功率无功功率uDC原动机输入原动机输入功率（功率（额定有功功额定有功功率率）约束）约束讨论发电机在非额定功率因数讨论发电机在非额定功率因数下的无功功率：下的无功功率：隐极机联接在隐极机联接在恒压母线上恒压母线上 u额定状态下：额定状态下：12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率
16、平衡4.无功功率电源无功功率电源n旋转元件，运行维护复杂；旋转元件，运行维护复杂；n有功损耗较大，满负荷时约为额定容量的有功损耗较大，满负荷时约为额定容量的1.5%5%，容量越小，比例越大；，容量越小，比例越大；n小容量机组投资费用高（每小容量机组投资费用高（每kVA），仅利于集中大容量使用；），仅利于集中大容量使用；n响应速度较慢，难以适应动态无功控制的要求；响应速度较慢，难以适应动态无功控制的要求；n20世纪世纪70年代后，逐渐为静止无功补偿器取代。年代后，逐渐为静止无功补偿器取代。（2）同步调相机）同步调相机u过励磁运行过励磁运行，向电网输出感性无功功率；，向电网输出感性无功功率；u欠励
17、磁运行欠励磁运行，从电网吸收感性无功功率；，从电网吸收感性无功功率；u欠励磁最大容量为过励磁容量的欠励磁最大容量为过励磁容量的50%65%；u可实现无功电压连续调节；可实现无功电压连续调节；u具有强励功能，有利于在系统故障时提高稳定性。具有强励功能，有利于在系统故障时提高稳定性。12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡4.无功功率电源无功功率电源（3）静电电容器）静电电容器u输出无功与节点电压平方成正比，输出无功与节点电压平方成正比，无功功率调节性能较差无功功率调节性能较差（V，Q）；）；u装设容量可大可小，既可集中安装，亦可分散安装；装设容量可大可小，既可集中安装，亦可分散安装
18、；u单位容量投资费用较小，与总容量无关；单位容量投资费用较小，与总容量无关；u运行损耗小，约为额定容量的运行损耗小，约为额定容量的 0.3%0.5%；u无旋转元件，运行维护方便；无旋转元件，运行维护方便；u可根据负荷变化，分组投切电容器，实现补偿功率的分级调节（不连续）；可根据负荷变化，分组投切电容器，实现补偿功率的分级调节（不连续）；u是目前电网中广泛采用的无功补偿技术是目前电网中广泛采用的无功补偿技术；u工程上遇到由于谐波引起的电容器损坏事故较为突出，值得关注。工程上遇到由于谐波引起的电容器损坏事故较为突出，值得关注。12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡4.无功功率电源无
19、功功率电源（4）静止无功补偿器）静止无功补偿器 SVC（Static Var Compensator）:由静电电容器与电抗器并由静电电容器与电抗器并联组成，联组成，可平滑地改变可平滑地改变 输出或吸收的输出或吸收的 Q，1970以来以来SVC在国外已被大量采用，在国外已被大量采用，在我国电力系统中在我国电力系统中1990以来也逐步得到了广泛应用以来也逐步得到了广泛应用p静止无功补偿器静止无功补偿器饱和电抗器型静止补偿器饱和电抗器型静止补偿器电容电容CS：V-I 特特性斜率调整；性斜率调整；u饱和电抗器饱和电抗器12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡4.无功功率电源无功功率电源p
20、静止无功补偿器静止无功补偿器晶闸管控制电抗器型静止补偿器晶闸管控制电抗器型静止补偿器uTCR 支路正负支路正负半周内部分导通半周内部分导通u等值电感可连等值电感可连续调节续调节u有谐波有谐波12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡4.无功功率电源无功功率电源p静止无功补偿器静止无功补偿器晶闸管投切电容器型静止补偿器晶闸管投切电容器型静止补偿器uTSC：整周：整周波投切，不产波投切，不产生谐波生谐波u分级调节分级调节u快速响应快速响应12.1 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡4.无功功率电源无功功率电源（5）静止无功发生器）静止无功发生器 SVG（Static Var
21、Generator），又称为：，又称为：STATCOM（静止（静止同步补偿器）、同步补偿器）、STATCON（静止调相机）（静止调相机）u与与SVC相比，响应速度更快，运行范相比，响应速度更快，运行范围更宽，谐波电流含量更少围更宽，谐波电流含量更少u电压较低时仍可向系统注入较大的无电压较低时仍可向系统注入较大的无功电流功电流u储能电容的容量远小于装置无功容量储能电容的容量远小于装置无功容量12.2 电压调整的基本概念电压调整的基本概念p电压偏移过大的危害电压偏移过大的危害u电压偏低电压偏低对系统和用户的影响对系统和用户的影响电动机输出转矩降低或定子电流电动机输出转矩降低或定子电流增大，失速甚至
22、停转；增大，失速甚至停转；电热设备生产效率降低电热设备生产效率降低照明光线不足，影响人的视力照明光线不足，影响人的视力网络功率和能量损耗增加网络功率和能量损耗增加降低系统运行的稳定性降低系统运行的稳定性u电压偏高电压偏高对系统和用户的影响对系统和用户的影响电气设备绝缘受损，寿命缩短电气设备绝缘受损，寿命缩短超高压网络电晕损耗超高压网络电晕损耗p允许电压偏移允许电压偏移u35kV及以上供电电压：正、负偏移的及以上供电电压：正、负偏移的绝对值之和不超过绝对值之和不超过10%VN；上下偏移上下偏移同号时，按较大偏移绝对值衡量同号时，按较大偏移绝对值衡量u10kV及以下三相供电电压：及以下三相供电电压
23、：7%VNu220V单相供电电压（低压照明）：单相供电电压（低压照明）：+7%-10%VNu农村电网：农村电网：+15%-10%VN （+10%-15%VN）12.2 电压调整的基本概念电压调整的基本概念p中枢点的电压管理中枢点的电压管理u中枢点：中枢点：电力系统中重要的供电点（电压支撑点）。电力系统中负荷点数电力系统中重要的供电点（电压支撑点）。电力系统中负荷点数目众多又很分散，有必要选择一些有代表性的节点，这些点的电压质量符目众多又很分散，有必要选择一些有代表性的节点，这些点的电压质量符合要求，其它各点的电压质量也能基本满足要求合要求，其它各点的电压质量也能基本满足要求区域性水、火电厂高压
24、母线区域性水、火电厂高压母线枢纽变电所的二次母线枢纽变电所的二次母线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u中枢点电压允许变化范围确定中枢点电压允许变化范围确定：中枢点向两个负荷点供电中枢点向两个负荷点供电 中枢点向多个负荷点供电中枢点向多个负荷点供电 如果中枢点是发电机母线如果中枢点是发电机母线 在任何时候，各个负荷点所要求的中枢点允许变化范围应有公共部分在任何时候，各个负荷点所要求的中枢点允许变化范围应有公共部分 p中枢点电压允许变化范围确定中枢点电压允许变化范围确定中枢点向两个负荷点供电中枢点向两个负荷点供电 12.2 电压调整的基本概念电压调整的基本概念VA：(0
25、.951.05)VN时间时间VOAVOA080.040.991.098240.11.051.15VB：(0.951.05)VN时间时间VOBVOB0160.010.961.068240.030.981.08中枢点中枢点允许变化范围允许变化范围对中枢点电压变化范围的要求对中枢点电压变化范围的要求S7%12.2 电压调整的基本概念电压调整的基本概念p中枢点电压允许变化范围确定中枢点电压允许变化范围确定中枢点向两个负荷点供电中枢点向两个负荷点供电 VA：(0.951.05)VN时间时间VOAVOA080.040.991.098240.11.051.15VB：(0.951.05)VN时间时间VOBVO
26、B0160.010.961.068240.030.981.08中枢点中枢点允许变化范围允许变化范围对中枢点电压变化范围的要求对中枢点电压变化范围的要求uA、B两点的电压有两点的电压有10的的允许允许变化范围变化范围u两处负荷大小和变化规两处负荷大小和变化规律不同律不同u两段线路的电压损耗值两段线路的电压损耗值及变化规律亦不相同及变化规律亦不相同u为同时满足两负荷点的为同时满足两负荷点的电压要求，中枢点电压电压要求，中枢点电压的允许变化范围大大缩的允许变化范围大大缩小小：最大最大7，最小仅，最小仅17%12.2 电压调整的基本概念电压调整的基本概念p中枢点电压允许变化范围确定中枢点电压允许变化范
27、围确定中枢点向多个负荷点供电中枢点向多个负荷点供电 u一般选择电压最高点和电压最低点来确定中枢点电压。一般选择电压最高点和电压最低点来确定中枢点电压。u地区负荷最大时，电压最低的负荷点的允许电压下限电压损耗作为中地区负荷最大时，电压最低的负荷点的允许电压下限电压损耗作为中枢点的最低电压；枢点的最低电压；u地区负荷最小时，电压最高的负荷点的允许电压上限电压损耗作为中地区负荷最小时，电压最高的负荷点的允许电压上限电压损耗作为中枢点的最高电压。枢点的最高电压。p中枢点电压允许变化范围确定中枢点电压允许变化范围确定中枢点为发电机母线中枢点为发电机母线 u除了上述要求外，还应受厂用电设备和发电机的最高允
28、许电压、保持系除了上述要求外，还应受厂用电设备和发电机的最高允许电压、保持系统稳定的最低允许电压的限制。统稳定的最低允许电压的限制。p中枢点电压允许变化范围确定中枢点电压允许变化范围确定各负荷点所要求的中枢点电压允许变化范围各负荷点所要求的中枢点电压允许变化范围应有公共部分。若不行，则需要采取附加措施，如在负荷点装设调压设备。应有公共部分。若不行，则需要采取附加措施，如在负荷点装设调压设备。12.2 电压调整的基本概念电压调整的基本概念p中枢点的电压管理中枢点的电压管理调压方式调压方式u逆调压逆调压供电线路较长、负荷变动较大的枢纽变电站供电线路较长、负荷变动较大的枢纽变电站大负荷时，线路电压损
29、耗大，提高中枢点电压，使负荷点电压不至太低；大负荷时，线路电压损耗大，提高中枢点电压，使负荷点电压不至太低；小负荷时，线路电压损耗小，降低中枢点电压，使负荷点电压不至太高小负荷时，线路电压损耗小，降低中枢点电压，使负荷点电压不至太高；考虑发电机电压一定，大负荷时中枢点电压会低一些，小负荷时则高一些，考虑发电机电压一定，大负荷时中枢点电压会低一些，小负荷时则高一些，这种电压的自然变化规律与逆调压的要求相反，因此，逆调压要求较高，实这种电压的自然变化规律与逆调压的要求相反，因此，逆调压要求较高，实现的难度较大。现的难度较大。Smax:1.05VN Smin:1.0VN G110kV310kV380
30、V有载调压变压器有载调压变压器12.2 电压调整的基本概念电压调整的基本概念p中枢点的电压管理中枢点的电压管理调压方式调压方式u顺调压顺调压供电距离较近，负荷变动较小的枢纽变电站供电距离较近，负荷变动较小的枢纽变电站大负荷时，允许中枢点电压低一些，但不低于线路额定电压的大负荷时，允许中枢点电压低一些，但不低于线路额定电压的102.5%；小负荷时，允许中枢点电压高一些，但不高于线路额定电压的小负荷时，允许中枢点电压高一些，但不高于线路额定电压的107.5%。u恒调压恒调压任何情况下，维持中枢点电压大约恒定，一般较线路额定电压高任何情况下，维持中枢点电压大约恒定，一般较线路额定电压高2%5%。Sm
31、ax:1.02VN Smin:1.075VNG110kV310kV380V1.02VN 1.05VN12.3 电压调整的原理和措施电压调整的原理和措施p电压调整的基本原理电压调整的基本原理u调节励磁电流改变调节励磁电流改变 VGu适当选择变压器变比适当选择变压器变比 ku改变线路参数改变线路参数u改变无功功率分布改变无功功率分布1:k1VGk2:1VbGR+jXP+jQp电压调整的措施电压调整的措施u发电机调压发电机调压u改变变压器变比调压改变变压器变比调压u无功补偿调压无功补偿调压采用静电电容器采用静电电容器采用同步调相机采用同步调相机u串联电容器补偿调压串联电容器补偿调压4%2%G4%2%
32、3%1%10%5%8%3%6%2%110kV310kV380Vu多级变压供电系统的电压损耗分布与多级变压供电系统的电压损耗分布与发电机调压发电机调压机端电压允许偏移：机端电压允许偏移：5%VGN，可采用逆调压，可采用逆调压复杂电力系统中，发电机调压一般作为辅助性调压措施复杂电力系统中，发电机调压一般作为辅助性调压措施35%15%12.3 电压调整的原理和措施电压调整的原理和措施u改变变压器变比调压改变变压器变比调压改变变压器变比可以升高或降低次级绕组的电压。改变变压改变变压器变比可以升高或降低次级绕组的电压。改变变压器的变比调压实际上就是根据调压要求适当选择分接头器的变比调压实际上就是根据调压
33、要求适当选择分接头n 降压变压器分接头的选择降压变压器分接头的选择n 升压变压器分接头的选择升压变压器分接头的选择p 调压分接头在高压绕组（双卷变），高压调压分接头在高压绕组（双卷变），高压/中压绕组（三卷变）中压绕组（三卷变）p 对应额定电压的分接头为主接头对应额定电压的分接头为主接头p 6300 kVA及以下及以下 3个分接头个分接头 0.5%8000 kVA及以上及以上 5个分接头个分接头 22.5%12.3 电压调整的原理和措施电压调整的原理和措施u改变变压器变比调压改变变压器变比调压降压变压器分接头选择降压变压器分接头选择根据计算得到的分接头电压选择最接近的变压器分接头根据计算得到的
34、分接头电压选择最接近的变压器分接头验算实际电压是否满足要求验算实际电压是否满足要求V1RT+jXTP+jQV2k:112.3 电压调整的原理和措施电压调整的原理和措施u改变变压器变比调压改变变压器变比调压升压变压器分接头选择升压变压器分接头选择根据计算得到的分接头电压选择最接近的变压器分接头根据计算得到的分接头电压选择最接近的变压器分接头验算实际电压是否满足要求验算实际电压是否满足要求V2RT+jXTP+jQV11:kG12.3 电压调整的原理和措施电压调整的原理和措施u改变变压器变比调压改变变压器变比调压降压变压器分接头选择降压变压器分接头选择V1RT+jXTP+jQV2升压变压器分接头选择
35、升压变压器分接头选择k:1V2RT+jXTP+jQV11:kG根据计算得到的分接头电压选择最接近的变压器分接头根据计算得到的分接头电压选择最接近的变压器分接头验算实际电压是否满足要求验算实际电压是否满足要求12.3 电压调整的原理和措施电压调整的原理和措施u改变变压器变比调压改变变压器变比调压Ex 12-3（降压变）（降压变）Ex 12-4（升压变）（升压变）顺调压顺调压逆调压逆调压（发电机）（发电机）12.3 电压调整的原理和措施电压调整的原理和措施u改变变压器变比调压改变变压器变比调压采用固定分接头的变压器调压，电压损耗不会改变，负荷变化时次级电压采用固定分接头的变压器调压，电压损耗不会改
36、变，负荷变化时次级电压变化幅度也不会改变变化幅度也不会改变如果电压损耗超过分接头可调整范围（如果电压损耗超过分接头可调整范围（5%），或者调压要求与实际的相），或者调压要求与实际的相反（如逆调压），采用普通变压器的分接头调整将无法满足调压要求反（如逆调压），采用普通变压器的分接头调整将无法满足调压要求采用采用有载调压方式有载调压方式，可根据负荷状态确定合适分接头，从而缩小次级电压，可根据负荷状态确定合适分接头，从而缩小次级电压变化幅度，甚至改变电压变化趋势变化幅度，甚至改变电压变化趋势可用于有载调压的有：有载调压变压器和加压调压变压器可用于有载调压的有：有载调压变压器和加压调压变压器l有载调压
37、变压器：可带负载调节分接头，分接头调节范围比较大有载调压变压器：可带负载调节分接头，分接头调节范围比较大l加压调压变压器：与主变压器配合使用，相当于有载调压变压器加压调压变压器：与主变压器配合使用，相当于有载调压变压器系统无功不足时，不宜采用改变变压器变比系统无功不足时，不宜采用改变变压器变比 K 调压的方法。调压的方法。V1k:1V2=V2cR+jXP+jQjQC12.3 电压调整的原理和措施电压调整的原理和措施u利用无功补偿调压利用无功补偿调压V1V2R+jXP+jQu补偿容量与调压要求和补偿容量与调压要求和变压器变比选择均有关变压器变比选择均有关u变比变比 k 选取原则：满足选取原则：满
38、足调压要求的前提下，使调压要求的前提下，使得无功补偿容量最小得无功补偿容量最小u低压配电线路和电缆线路，低压配电线路和电缆线路，RX，PR/V占占电压损耗较大，无功补偿调压效果一般；电压损耗较大，无功补偿调压效果一般；V1k:1V2R+jXP+jQ12.3 电压调整的原理和措施电压调整的原理和措施u利用无功补偿调压利用无功补偿调压静电电容器静电电容器最小负荷时，无电容器补偿，确最小负荷时，无电容器补偿，确定变压器分接头位置；定变压器分接头位置；最大负荷时，全部电容器投入，最大负荷时，全部电容器投入，按调压要求确定补偿容量按调压要求确定补偿容量u利用无功补偿调压利用无功补偿调压同步调相机同步调相
39、机最小负荷时，调相机按最小负荷时，调相机按(0.50.65)额额定容量欠励磁运行；定容量欠励磁运行；最大负荷时，调相机按额定容量过最大负荷时，调相机按额定容量过励磁运行励磁运行V1k:1V2=V2cR+jXP+jQjQCV1k:1V2R+jXP+jQ按计算的按计算的 k 选择分接头，再选择分接头，再计算实际的计算实际的 k，然后计算实，然后计算实际的调相机容量际的调相机容量 QC。12.3 电压调整的原理和措施电压调整的原理和措施u线路串联电容补偿调压线路串联电容补偿调压l串联电容器提升末端电压：串联电容器提升末端电压：QX/V 随无功负荷增大而增大，与调压要求一致随无功负荷增大而增大，与调压
40、要求一致l功率因数高或功率因数高或 R 大的线路，由于电压损耗中大的线路，由于电压损耗中QX/V分量小，调压效果不明显分量小，调压效果不明显12.3 电压调整的原理和措施电压调整的原理和措施u线路串联电容补偿调压线路串联电容补偿调压l确定串联电容器台数及总容量确定串联电容器台数及总容量nmIC12.3 电压调整的原理和措施电压调整的原理和措施u线路串联电容补偿调压线路串联电容补偿调压Ex 12-6 一条一条 35kV 的线路，的线路，R+jX=(10+j10)，输送功率，输送功率 P+jQ=(7+j6)MVA，线路首端电压为，线路首端电压为35kV，欲使线路末端电压不低于，欲使线路末端电压不低
41、于33kV，求串联补偿容量。，求串联补偿容量。12.3 电压调整的原理和措施电压调整的原理和措施u线路串联电容补偿调压线路串联电容补偿调压l电压减少百分比电压减少百分比 V%l补偿度：补偿度：l串联补偿安装的位置：串联补偿安装的位置：单负荷单负荷时，安装于末端：避免始端的电压过时，安装于末端：避免始端的电压过高和大短路电流；高和大短路电流；多负荷多负荷时，安装于时，安装于1/2电压降落处电压降落处KC 1,过补偿过补偿KC=1,全补偿全补偿 KC 越大，改善电压质量的效果越好越大，改善电压质量的效果越好 功率因数越小，功率因数越小，Q 越大，调压效果越好越大，调压效果越好 线路线路 R/X 越
42、小，调压效果越好越小，调压效果越好 12.3 电压调整的原理和措施电压调整的原理和措施u按调压要求选择导线截面调压按调压要求选择导线截面调压l适用：低压电力网，适用：低压电力网，V 中中 PR/X 分量较大分量较大l单负荷时：单负荷时：l对于给定电压等级，单位长度电抗值随导线截面变化的变化不大对于给定电压等级，单位长度电抗值随导线截面变化的变化不大 610kV，x=0.36/km 0.38kV，x=0.33/km单位：单位：s：mm2：mm2/kml：km12.3 电压调整的原理和措施电压调整的原理和措施u按调压要求选择导线截面调压按调压要求选择导线截面调压l适用：低压电力网，适用：低压电力网
43、，V 中中 PR/X 分量较大分量较大l多负荷时：多负荷时：l讨论：全线等面积，等电流密度，金属消耗量最小。讨论：全线等面积，等电流密度，金属消耗量最小。12.3 电压调整的原理和措施电压调整的原理和措施p各种调压措施的简要述评各种调压措施的简要述评u发电机调压不需增加费用，是发电机直接供电的小系统的主要调压手段；发电机调压不需增加费用，是发电机直接供电的小系统的主要调压手段；u多机系统中，调节任一台发电机励磁电流，会引起发电机间无功功率重新多机系统中，调节任一台发电机励磁电流，会引起发电机间无功功率重新分配，应根据发电机与系统连接方式和承担有功功率情况，合理确定调压分配，应根据发电机与系统连
44、接方式和承担有功功率情况，合理确定调压整定值；整定值；u系统无功电源充足时，可通过改变变压器变比进行调压，电压变化幅度较系统无功电源充足时，可通过改变变压器变比进行调压，电压变化幅度较大或要求逆调压时，宜采用变压器有载调压方式；大或要求逆调压时，宜采用变压器有载调压方式；u系统无功不足时，不宜采用改变变压器变比的方式调压；系统无功不足时，不宜采用改变变压器变比的方式调压；u并联电容器和串联电容器补偿的作用在于减少电压损耗的并联电容器和串联电容器补偿的作用在于减少电压损耗的QX/V分量；只有分量；只有该分量占比重较大时，调压效果才明显；该分量占比重较大时，调压效果才明显；u并联电容补偿和串联电容
45、补偿需要增加设备费用，并联补偿可以减小网损。并联电容补偿和串联电容补偿需要增加设备费用，并联补偿可以减小网损。12.3 电压调整的原理和措施电压调整的原理和措施u关于改变变压器变比调压的物理解释关于改变变压器变比调压的物理解释k=1.0：变压器：变压器PI型等值电路两侧并联支型等值电路两侧并联支路导纳为零，不吸收任何功率；路导纳为零，不吸收任何功率；k 1.0（降低二次侧电压）（降低二次侧电压）：与上述情况：与上述情况刚好相反，变压器从二次侧系统吸收无刚好相反，变压器从二次侧系统吸收无功功率，并将其传送到一次侧系统功功率，并将其传送到一次侧系统12.4 调压措施调压措施的应用（复杂电力系统综合
46、调压）的应用（复杂电力系统综合调压）u前面讨论的均为简单情况，如假定一端电压恒定前面讨论的均为简单情况，如假定一端电压恒定u复杂系统调压的复杂性复杂系统调压的复杂性 各个负荷的变化规律不同，各变电所的电压变化情况也不一样各个负荷的变化规律不同，各变电所的电压变化情况也不一样相互影响相互影响有功功率损耗随无功功率分布变化而变化有功功率损耗随无功功率分布变化而变化。u充足的无功功率的重要性充足的无功功率的重要性无功补偿使全系统感性无功补偿容量与系统最大负荷之比无功补偿使全系统感性无功补偿容量与系统最大负荷之比 0.7-0.8u220kV以上的超高压电力网，低谷时无功功率平衡。充电电容所发生的以上的
47、超高压电力网，低谷时无功功率平衡。充电电容所发生的感性无功功率大于线路电抗所消耗的感性无功功率大于线路电抗所消耗的Q，可能出现过电压，发电机允许，可能出现过电压，发电机允许高功率因数运行甚至进相运行，变电所装设同步调相机或高功率因数运行甚至进相运行，变电所装设同步调相机或SVC，或并联，或并联电抗器电抗器12.4 调压措施调压措施的应用（复杂电力系统综合调压）的应用（复杂电力系统综合调压）u无功功率的分层就地平衡，避免无功功率的远距离传输无功功率的分层就地平衡，避免无功功率的远距离传输不同电压等级间不交换无功功率不同电压等级间不交换无功功率220kV，0.951.0110kV，0.91.0 u
48、综合考虑调压、经济分布，事故应对等措施，各种调压设备的综合控制综合考虑调压、经济分布，事故应对等措施，各种调压设备的综合控制u调压目标不是单纯的：调压目标不是单纯的：在电压安全的条件下经济性能最好。在电压安全的条件下经济性能最好。(手段众多手段众多)在电压安全的条件下投资最少。在电压安全的条件下投资最少。(选点，选型选点，选型)本章小结本章小结Huazhong University of Science and Technologyp无功功率平衡与电压水平的关系无功功率平衡与电压水平的关系p电力系统各类无功负荷与无功电源，以及各自的无功电压特性；电力系统各类无功负荷与无功电源，以及各自的无功电
49、压特性；p系统无功功率平衡的基本原则：分层分区，就地平衡系统无功功率平衡的基本原则：分层分区，就地平衡u为什么无功功率不宜大量远距离传送？为什么无功功率不宜大量远距离传送？p系统电压偏移的允许值与中枢点电压的管理、以及电压调整的原理系统电压偏移的允许值与中枢点电压的管理、以及电压调整的原理p各类调压措施基本原理、特点以及调压计算方法各类调压措施基本原理、特点以及调压计算方法u系统无功功率供应不足时，为什么不宜采用改变变压器变比调压？系统无功功率供应不足时，为什么不宜采用改变变压器变比调压？u并联电容器补偿和串联电容器补偿的调压原理及其适用场合（并联电容器补偿和串联电容器补偿的调压原理及其适用场合（QX/V）习题习题Huazhong University of Science and TechnologyEx 12-1，12-3，12-7To be continuedHuazhong University of Science and Technology