电力系统的电压控制.PPT

15.3 电力系统的电压控制 电力系统的电压偏移 一、大电压偏移对现代生产和生活的影响 电力设备设计：额定电压下才有好的技术经济性能 异步电动机： 电压低，定子电流显著增大，温升，加速绝缘老化，烧电机；电压高，破坏绝缘 电热设备：电压低，大大降低发热量 照明设备：电压低，发光不足；电压高，影响寿命 家用电器（如电视机）：电压低，图像不稳定；电压高，影响显像管寿命 电子设备、精密仪器：对电压极其敏感，要求极高；电压质量已成为现代企业投资环境的重要因素 电力系统用户，要求提供电压合格的优质电能商品 二、大电压偏移对电力系统自身的影响 电压低：功率损耗、电能损耗增大，危及电力系统的稳定性 电压高：破坏绝缘，超(特)高压网络电晕损耗增大 三、电力系统允许的电压偏移 负荷随机变化，系统运行方式经常变化，导致电压损耗随机变化 不可能严格保证所有节点任何时刻额定电压，电压偏移不可避免，需要合理规定允许的偏移范围 15.3.1 电力系统无功功率电压静态特性 一、综合负荷的无功功率电压特性 异步电动机是电力系统主要的无功负荷 系统无功负荷的电压特性主要由异步电动机决定 当UUN时，铁芯磁路饱和，Xm下降，Qm按电压的高次方比例变化 当UUN时，Qm按电压的平方比例变化 当UUN时，转差率s显著增大，定子电流增大，Qσ显著增加 发电机无功功率的电压静态特性 电力系统的电压静态特性 无功功率平衡 几何图解：负荷增加，电压下降和控制过程 结论：无功平衡水平决定电压水平，实现无功功率在额定电压下的平衡是保证电压质量的基本条件，要求无功电源充足。 15.3.2电力系统无功功率的平衡 一、全系统的无功平衡 运行中： 规划设计： 二、无功功率负荷和无功功率损耗 实际负荷的功率因数低（0.6~0.9），负荷消耗的无功功率约为其有功功率的0.5~1.3倍，而发电机功率因数高（0.8~0.9）（会产生什么问题？） 网损：无功损耗 有功损耗 线路无功损耗：约为QD的25% 变压器：励磁支路无功损耗的百分值≈空载电流的百分值（1~2%）；绕组漏抗无功损耗≈短路电压的百分值（10%）；多级变压器无功损耗约为QD的50~75% 系统中总无功损耗≈无功负荷，无功电源约为2倍无功负荷 无功功率不能远距离输送 有功功率损耗 电压损耗 因此：需要就地设置除发电机外的其他无功电源以满足系统电压要求：无功补偿！ 三、无功功率电源 同步发电机： 目前唯一的有功电源，优势基本的无功电源。发无功的能力与同时发出的有功有关系，由发电机的PQ极限曲线决定。 有功备用足够时，可将负荷中心发电机降低功率因数运行，少发有功，多发无功，有利于无功的局部平衡，提高系统的电压水平。 同步调相机 同步调相机是特殊运行状态下的同步电机，可视为不发PG的同步发电机或不带PL的同步电动机 过励运行时发出QG（无功电源）；欠励时吸收QG （无功负荷），为过励运行容量的50~60% 优点：调节平滑、强励故障时也能调（有利于稳定性）、电源\负荷（升压\降压）均可 缺点：旋转机械设备，损耗大（额定容量的1.5~5%），投资大，维护量大。 一般安装在枢纽变电所，平滑调压，提高稳定性 并联电容器 优点：可分散、集中，可分相补偿；投资少、损耗少（额定容量的0.3~0.5%），无旋转部件，维护量小，可根据负荷情况分组投切 缺点：无功补偿量与电压的平方成正比，电压下降时急剧下降，不利于电压稳定 在110kV以下电网应用得非常普遍 静止无功补偿器 SVC：static VAR compensator 采用晶闸管控制和可调电抗器并联使用组成 原理图和伏安特性曲线 通过控制晶闸管的导通角来改变吸收的无功功率（电力电子技术） 优点：调节能力强，反应速度快，特性平滑，可分相补偿，维护简单，损耗小，国内外已大量使用 缺点：最大补偿量正比于电压平方，电压低时补偿量小；谐波污染 高压输电线路的充电电容：Qp=U2BL 高压线充电功率固有，当无功电源过剩，电压偏高时，才采取措施，如并联电抗器（特高压线路） 四、无功功率平衡的基本要求 无功电源发出的无功功率应该大于或至少等于负荷所需的无功功率和网络中的无功损耗之和 系统还必须配置一定的无功备用容量 尽量避免远距离、大量的传送无功功率，应该分地区、分电压等级地进行无功功率局部平衡 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 15.3.4 电力系统的电压管理 调压的目的：采取各种措施，使用户处的电压偏移保持在规定的范围内 负荷节点：现代大规模电力系统中负荷节点数多且分散，不可能对所有负荷节点的电压进行监视和控制 我们该怎么办？ 一、中枢点的选择及其电压管理 中枢点：电压水平具有代表性的关键母线，包