电力系统分析基础第六章 电力系统的无功功率与电压调整.ppt

电力系统分析基础Power System Analysis Basis（六） 栗然 5.并联电抗器 是感性无功负荷而不是电源，在高压电网中用以吸收轻载和空载线路的过剩感性无功。对高压远距离输电可以提高输送能力，降低过电压等。 无功不足应采取的措施 电力系统的无功功率平衡应分别按正常运行时的最大和最小负荷进行计算。 经过无功功率平衡计算发现无功功率不足时，可以采取的措施有： (1)要求各类用户将负荷的自然功率因数提高到现行规程规定的数值。 (2)挖掘系统的无功潜力。例如将系统中暂时闲置的发电机改作调相机运行；动员用户的同步电动机过励磁运行等。 (3)根据无功平衡的需要，增添必要的无功补偿容量，并按无功功率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则宜采用同步调相机或静止补偿器。 6.2 电力系统无功功率的最优分配 一、无功负荷的最优分配 1、等网损微增率准则 无功经济分布的目标：在有功负荷分布已确定的前提下，调整无功电源之间的负荷分布，使有功网损达到最小。 网络的有功网损可表示为节点注入功率的函数 无功负荷经济分配的数学表达 约束条件：（无功平衡方程） 目标函数△P∑最小： 用拉格朗日乘数法求解 构造拉格朗日函数 分别对QGi和λ求导并令其等于0 由上式可得无功功率经济分配的条件 35kV及以上电压供电负荷: ±5% 10kV及以下电压供电负荷: ±7% 低压照明负荷: +5%~-10% 农村电网: +7.5%~-10% 不可能控制所有的节点电压，选定某些有代表性的节点－中枢点 4 电压波动 电压波动分为两类： （1）周期长、波动面大、主要由生产、生活和气象条件变化引起的负荷变动所导致的电压变动。 （2）冲击性和间歇性负荷引起的电压波动。如往复式泵、电弧炉、卷扬机、通风设备等。电压闪变、电压跌落等。 习惯上所谓的电压调整是针对第一类的，对第二类可采取专门措施。 将上述结果与调压要求相比较，如果电压偏移均在要求范围内，即说明所选分接头合适。 几种调压措施的比较: 首先考虑发电机调压，因不需附加投资； 无功充足的系统可采用变压器分接头调压； 无功不足的系统，首要问题是增加无功电源。 为合理选择调压措施应进行技术经济比较。 例题：设由电站1向用户2供电线路如图，为了使用户2能维持额定电压运行，问在用户处应装电容器的容量是多少？（忽略电压降落的横分量影响） （1）首先确定变比k 2. 补偿设备为同步调相机 最大负荷时，同步调相机容量为： 最小负荷时调相机容量应为： 原则：最大负荷时，过激运行发出额定容量的无功，最小负荷时，欠激运行吸收1/2额定容量的无功。 两式相除，得： （2）由此可解出k, 确定分接头电压V1t ，选择接近的分接头，确定实际变比 （3）计算调相机容量 (4)选择最接近Qc的调相机,按选择的调相机容量进行校验。 注意： (1)在高压电力网中，电抗远大于电阻，电压损耗中无功功率引起的QX/U分量就占很大的比重。在这种情况下，减少输送无功功率可以产生比较显著的调压效果。反之，对截面不大的架空线路和所有电缆线路，用这种方法调压就不合适. (2)如按调压要求确定的补偿容量大于经济上最优的补偿设备容量，则应按调压要求设置补偿设备，因电压质量必须首先保证。 (3)静止补偿器容量的计算可参考调相机。 6.5 线路串联电容补偿改善电压质量 未加串联电容前 串联了容抗XC后 因此，根据线路末端电压需要提高的数值ΔU-ΔUc， 就可求得需要补偿的电容器的容抗值XC。 如果每台电容器的额定电流为INC，额定电压为VNC，额定容量为QNC=VNCINC，则可根据通过的最大负荷电流Icmax和所需的容抗值XC分别计算电容器串、并联的台数n，m以及三相电容器的总容量QC。 图6-22 串联电容器组 确定线路上串联接入的电容器的个数： 三相总共需要的电容器台数为3mn。安装时，全部电容器串、并联后装在绝缘平台上。 nVNC≥ICmaxXC mINC≥ICmax 图6-23 串联电容补偿前后的沿线电压分布 （a）负荷集中在线路末端 （b）沿线路有若干个负荷 电容器安装地点的选择：使沿线电压尽可能均匀 注意： 串联电容器提升的末端电压的数值QXC/U(即调压效果)随无功负荷增大而增大、无功负荷的减小而减小，恰与调压的要求一致。这是串联电容器调压的一个显著优点。但对负荷功率因数高(cosφ0.95)或导线截面小的线路，由于PR/U分量的比重大，串联补偿的调压效果就很小。 补偿所需的容抗值XC和被补偿线路原来的感抗值XL之比