[物理]第6章 电力系统的无功功率和电压调整n.ppt

第六章 电力系统的无功功率和电压调整 一、无功功率负荷与无功功率损耗 无功功率负荷 未经补偿的综合负荷的自然功率因数为0.6~0.9，以滞后功率因数运行，低值对应与异步电动机比例较高的负荷，高值对应于采用大容量同步电动机的场合。 负荷的无功功率的峰值与有功功率的不一定同时出现，其峰值出现在工业负荷最大的时刻，一般在白天。 无功功率负荷 异步电动机在无功负荷中占的比重很大。系统无功负荷的电压特性主要由异步电动机决定。 异步电动机的无功功率： 具有正的调节效应: dQ / dU 0 第一节 电力系统中无功功率的平衡 负荷功率因数的规定 高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户功率因数≥0.9； 其他100kVA及以上电力用户和大、中型电力排灌站，功率因数为0.85以上； 趸售和农业用电，功率因数为0.80以上。 第一节 电力系统中无功功率的平衡 电网功率因数的规定 500（330）kV线路的充电功率应基本予以补偿； 220kV变压器二次的功率因数≥0.95； 110kV～35kV变压器二次的功率因数≥0.9。 第一节 电力系统中无功功率的平衡 2. 变压器中的无功功率损耗 励磁支路的功率损耗：其百分值基本上等于空载电流 I0 的百分值，约为1%-2% 。 绕组漏抗中的功率损耗：在变压器满载时，基本上等于短路电压Uk的百分值，约为10%。 第一节 电力系统中无功功率的平衡 3. 线路上的无功功率损耗 并联电纳的无功功率损耗（充电功率），与线路电压的平方成正比，为容性； 串联电抗的无功功率，与负荷电流的平方成正比，为感性； 输送的有功功率（ ， ）自然功率。 二、无功功率电源 发电机 基本的无功功率电源，可以通过调节发电机的励磁电流来改变发电机发出的无功功率，增加励磁电流，可以增加无功功率的输出；反之，减少无功功率输出。 电容器 并联于变电所运行，发出的无功为 具有正调节效应（dQ / dU 0 ） 特点：1）特性不理想，不能连续调节； 2）运行维护简单，有功损耗小，成本低，装设灵活 方便。 调相机 实质上是只能发无功功率的发电机。 运行方式： 1）过励磁：发出无功 2）欠励磁：吸收无功 欠励磁容量 ≈ 50％过励磁容量 特点：1）能连续调节，调节范围宽； 2）运行维护较复杂，有功损耗较大，成本较高； 3）适用于大容量地装设于枢纽变电所。 静止补偿器和静止调相机 静止补偿器和静止调相机：分别与电容器和调相机相对应而又同属“灵活交流输电系统”范畴的两种无功功率电源。 特点： 1）能快速平滑地调节无功，运行维护简单，损耗较小，能分相补偿； 2）会产生高次谐波。 并联电抗器 就感性无功功率而言，并联电抗器显然不是电源而是负荷，但在某些电力系统中的确装有这种设备，用以吸取轻载或空载线路过剩的感性无功功率。而对高压远距离输电线路而言，它还有提高输送能力，降低过电压等作用。 第一节 电力系统中无功功率的平衡 三、无功功率的平衡 要求： 无功电源要充足 无功电源的配置要合理 采用一定的调节措施便可实现电压调整的目标 无功配置原则 电力系统的无功电源与无功负荷，在高峰或低谷时都应采用分（电压）层和分（供电）区基本平衡的原则进行配置和运行，并应具有灵活的无功调节能力与检修备用 。 为了控制电压在允许的范围内，必须保证有充足的无功电源，在全网平衡的基础上，留有备用的容量。电力系统的无功容量是有功容量的1.5～1.7倍。 第二节 电力系统中无功功率的最优分布 无功功率的最优分布包括两方面的内容： 无功功率电源的最优分布 无功功率负荷的最优补偿 第二节 电力系统中无功功率的最优分布 一、无功功率电源的最优分布 目标函数 约束条件 无功功率电源最优分布的求解 拉格朗日函数 极值条件 第二节 电力系统中无功功率的最优分布 二、无功功率负荷的最优补偿 所谓无功功率负荷补偿是指最优补偿容量的确定、最优补偿设备的分布和最优补偿顺序的选择等问题。 即解决无功补偿设备投入及运行成本与装设补偿设备后所节约的能源损耗费用二者之间的经济效益的最优化问题。 第三节 电力系统的电压调整 一、调整电压的必要性 所有的用电设备都是按运行在额定电压时效率为最高设计的，偏离额定电压必然导致效率下降，经济性变差； 电压降低将使发电机定子电流增大，引起定子绕组过热损坏； 由于系统无功短缺，电压水平低下，某些枢纽变电所母线电压在微小扰动下顷刻间大幅下降，引起电压崩溃，这是严重导致系统瓦解的灾难性事故。 调压的目标 电压偏移：指线路始端或末端电压与线路额定电压的数值差。 35kV及