电力工程课件4.ppt

第九章 电力系统的运行;第一节 电力系统的无功功率平衡和电压调整;1.电力系统的无功功率平衡 (1)无功功率负荷和无功功率损耗 1）无功功率负荷。在电力系统无功负荷中，异步电动机所占比重很大。异步电动机 的无功损耗为：;其中, 为异步电动机的激磁功率损耗，它与施加于异步电动机的电压平方成正比； 为异步电动机漏抗中的无功损耗，它与负荷有关。依据式（9-1），得出图9-1所示异步电动机的无功功率与电压关系曲线。由图可见，在额定电压附近，电动机的无功功率随电压的升降而增减。;2）无功功率损耗。电力网中的无功功率损耗包括变压器和电力线路两部分。其中，运行中的变压器（以双绕组变压器为例）无功功率损耗为： 其中， 为变压器空载无功损耗， 为变压器绕组电抗中的无功损耗， 为变压器额定容量； 为变压器实际负载容量； 为变压器的电纳； 为变压器短路电压百分数； 为变压器空载电流百分数。;对线路等值电路分析可知，其无功功率损耗为： 其中， 为电抗 中的无功功率损耗，与通过线路的功率 的平方成正比； 为电纳 中的无功功率损耗，与电压平方成正比，为负值； 、 分别为线路等值电路首、尾端的电网电压。 【提示】电力线路的无功功率消耗取决于其传输的功率大小和电网的运行电压大小。;（2）无功功率电源。电力系统中的无功功率电源包括：同步发电机、同步调相机、静电电容器及静止无功补偿器等。 同步发电机。它既是电力系统唯一的有功功率电源，又是最重要的无功功率电源。 发电机在额定状态下运行时，其发出的无功功率为：;代表发电机额定电压;无功功率;有功功率出力，多发无功功率，可以改善系统的电压;2)同步调相机。它相当于空载运行的同步电动机。在过励磁运行时，同步调相机向系统输送无功功率，相当于无功功率电源；欠励磁运行时，它从系统吸收无功功率。 3)静电电容器。它供给的无功功率与其端电压的平方成正比。;电容器只能成组的投入、切除，调节效果不平滑。 4)静止无功补偿器。静止无功补偿器是由晶闸管控制的可调电抗器与电容器并联组成，既可发出无功功率，又可吸收无功功率，且调节平滑、安全、经济，维护方便。 （3）无功功率平衡。电力系统无功功率平衡的基本原则：一是电力系统中所有无功电源发出的无功功率等于系统无功负荷与网络的无功损耗之和，即; 其中， 为系统中所有的无功电源； 为系统中所有负荷消耗的无功功率； 为系统中所有变压器、线路等元件无功功率损耗。二、是电力系统中无功电源的总容量等于发出的无功功率与无功功率备用容量之和，即 其中， 为无功功率备用容量； 为无功电源的总容量。三、是无功功率平衡是建立在电力系统电压为额定电压基础上的平衡。如图9-4所示，曲线1表示等值无功电源系统的无功电压特性，曲线2表示等值负荷系统的无功电压特性，两条曲线的交点 为无;功功率平衡点，此点对应的运行电压为 。当系统无功负荷增加时，其无功电压特性变为曲线 ；若系统的无功电源不作相应的增加，电源的无功电压特性应维持曲线1不变，这时曲线1和 ;2.电力系统中枢点的电压管理 （1）允许的电压偏移。 目前，我国规定正常情况下允许的电压偏移为：35KV及以上电网的电压正、负偏移量的绝对值之和不超过电网额定电压的10%，10KV及以下电网允许的电压偏移为额定电压的7%；规定在事故情况下允许的电压偏移，可以比正常情况下允许的电压偏移大5%。为达到以上的规定标准，必须及时监视电网的电压变化，必要时采取调压措施，满足用电设备对电能质量的要求。;（2）中枢点的电压管理。电力调度中心一般只选定具有代表性的点作为电压监视的中枢点。所谓中枢点是指那些反映系统电压水平的主要区域性发电厂高压母线、枢纽变电站的低压母线和有直配负荷的发电机母线。中枢点允许的电压偏移确定后，计及中枢点到各负荷点的电压降，各负荷点的电压就确定了。因此，应根据负荷对电压的要求，确定中枢点的电压调整方式。一般中枢点的调压方式有以下三种类型：;1)中枢点逆调压方式。在高峰负荷时，将中枢点的电压比线路额定电压高5%；在低谷负荷时，将中枢点的电压调整为线路的额定电压。此种调压方式适合于供电线路较长，负荷变动较大的中枢点。 2)中枢点顺调压方式。在高峰负荷时，允许中枢点电压不低于线路额定电压的2.5%；在低谷负荷时，中枢点电压不高于线路额定电压的7.5%。此种调压方式适合于供电线路不长，负荷变动不大的中枢点。 3)中枢点恒调压方式。介于上述两种调压方式之间，不论负荷怎样变化都维持中枢点的电压比线路额定电压高2%~5%。;3.电力系统的电压调整 以图9-5所示的电力系统接线为例，说明各种调压措施依据的基本原理。;其中，;（1）改变发电机的励磁电流调压。对有地方负