电力系统的无功功率和电压调整_精品文档.ppt

1、第六章电力系统的无功功率和电压调整l l主要研究内容及其相互关系主要研究内容及其相互关系主要研究内容及其相互关系主要研究内容及其相互关系l l引言：引言：引言：引言：QQU U与与与与P Pf f的区别的区别的区别的区别 l l6.16.16.16.1电力系统中的无功功率平衡电力系统中的无功功率平衡电力系统中的无功功率平衡电力系统中的无功功率平衡l l6.26.26.26.2电力系统中无功功率的最优分布电力系统中无功功率的最优分布电力系统中无功功率的最优分布电力系统中无功功率的最优分布l l6.36.36.36.3电力系统的电压调整电力系统的电压调整电力系统的电压调整电力系统的电压调整电压管理

2、和电压管理和电压管理和电压管理和借发电机、变压器调压借发电机、变压器调压借发电机、变压器调压借发电机、变压器调压l l6.46.46.46.4电力系统的电压调整电力系统的电压调整电力系统的电压调整电力系统的电压调整借补偿设备借补偿设备借补偿设备借补偿设备调压和组合调压调压和组合调压调压和组合调压调压和组合调压 主要研究内容及其相互关系主要研究内容及其相互关系无功和电压管理的目的：保证电压质量，降低有功损耗无功和电压的管理方法电压波动限制电压调整电压调整手手段段方方式式目目标标条条件件条件手段计计算算方方法法可预可预见性见性的电的电压变压变动动发电发电机、机、变压变压器、器、无功无功补偿补偿设备

3、设备中枢中枢点电点电压满压满足要足要求求逆调逆调压、压、顺调顺调压、压、常调常调压压随机冲击性的电压波动变压变压器、器、无功无功补偿补偿设备设备接大系统并联电容器并联调相机并联饱和电抗器无功平衡与优化无功和电压调节与有功和频率调整的区别l有功电源：只有发电机组，单一性。无功电源：发电机组，无功补偿装置（电容器组、电抗器组、调相机、静止补偿器等）（变电站），多样性。l有功电源供应有功功率和电能需要消耗一次能源。无功电源不消耗一次能源。l全系统频率相同，频率调整集中在发电厂，调频手段只有调整原动机功率一种。电压水平则全系统各点不同，而且电压调整可分散进行，调压手段也多种多样。电电压压无无功功调调整

4、整的的基基本本原原则则：分分层层分分区区调调整整与与无无功功的就地平衡的就地平衡l电网中，无功损耗远大于有功损耗无功损耗远大于有功损耗。无功损耗远大于有功损耗无功损耗远大于有功损耗6.1 电力系统中的无功功率平衡l基本概念基本概念常用的无功电源有哪几类？各自有何主要特点常用的无功电源有哪几类？各自有何主要特点（范围、控制方式、与电压的关系、单位投资、（范围、控制方式、与电压的关系、单位投资、维护费用、反应速度）？维护费用、反应速度）？l l6.1.1 6.1.1 6.1.1 6.1.1 无功负荷和无功损耗无功负荷和无功损耗无功负荷和无功损耗无功负荷和无功损耗无功负荷无功负荷无功负荷无功负荷无功

5、损无功损无功损无功损耗耗耗耗l l6.1.2 6.1.2 6.1.2 6.1.2 无功功率电源无功功率电源无功功率电源无功功率电源l l6.1.3 6.1.3 6.1.3 6.1.3 无功功率的平衡无功功率的平衡无功功率的平衡无功功率的平衡（满足电源功率因数的要求）（满足电源功率因数的要求）（满足电源功率因数的要求）（满足电源功率因数的要求）l l6.1.4 6.1.4 6.1.4 6.1.4 例例例例6-16-16-16-1（Page-225Page-225Page-225Page-225）-无功补偿的作用无功补偿的作用6.1.1 6.1.1 无功负荷和无功损耗无功负荷和无功损耗无功负荷无功

6、负荷l照明、照明、电热，消耗消耗感性无功感性无功QL小小。l同步电动机，有励磁绕组，通过励磁电流的调同步电动机，有励磁绕组，通过励磁电流的调节，可以调节其输出无功的大小。过激运行，节，可以调节其输出无功的大小。过激运行，发发QL；欠激运行，吸收；欠激运行，吸收QL。在综合负荷中比。在综合负荷中比例小。例小。l异步异步电动机机，消耗消耗QL，在综合负荷中比例很，在综合负荷中比例很大。大。l综合合负荷功率因素荷功率因素，0.60.9，滞后（感性无滞后（感性无功）功）6.1.1 6.1.1 无功负荷和无功损耗无功负荷和无功损耗无功损耗无功损耗线线路路变变压压器器感感性性无无功功 12%10%单个单个

7、7%额定负载额定负载五级变压五级变压50%多电压级网络，变压器的无功损耗很大，远大于有功损耗多电压级网络，变压器的无功损耗很大，远大于有功损耗6.1.2 无功功率电源*l发电机与发电机与并联电容器并联电容器l并联电抗器与调相机并联电抗器与调相机l静止无功补偿器静止无功补偿器（SVC）StaticVarCompensator静止补偿器（静止补偿器（静止补偿器（静止补偿器（SVCSVCSVCSVC）的类型）的类型）的类型）的类型 静止补偿器（静止补偿器（静止补偿器（静止补偿器（SVCSVCSVCSVC）的等值电路）的等值电路）的等值电路）的等值电路静止补偿器（静止补偿器（静止补偿器（静止补偿器（S

8、VCSVCSVCSVC）的伏安特性）的伏安特性）的伏安特性）的伏安特性静止补偿器（静止补偿器（静止补偿器（静止补偿器（SVCSVCSVCSVC）特点）特点）特点）特点l静止调相机静止调相机（STATCON）StaticCondenser静止调相机的等值电路静止调相机的等值电路静止调相机的等值电路静止调相机的等值电路静止调相机的无功调节原理静止调相机的无功调节原理静止调相机的无功调节原理静止调相机的无功调节原理l电容器、调相机、静止补偿器的比较电容器、调相机、静止补偿器的比较见书见书Page-2236.1.2 无功功率电源*发电机与并联电容器发电机与并联电容器l发电机发电机：通过改变励磁电流，可

9、连续通过改变励磁电流，可连续调节无功，且调节无功，且可吸可发感性可吸可发感性无功，不需额外投资。无功，不需额外投资。PSNQNPNQ0,发QLl并联电容器：并联电容器：QCBCU2，输出无功与出无功与电压有关，有关，电压越高，越高，输出出无功越大，不利于无功无功越大，不利于无功调节；只；只发感性无功，投感性无功，投资小，小，经济性好。性好。不可不可连续调节，不能作，不能作为动态无功无功电源。源。6.1.2 无功功率电源*并联电抗器与调相机并联电抗器：并联电抗器：输出无功与电压有关，只发容性无功，输出无功与电压有关，只发容性无功，用于超高压、用于超高压、长距离、轻载线路。长距离、轻载线路。投投资

10、小，小，经济性好。性好。不可连续调不可连续调节节，不能作，不能作为动态无功无功电源。源。调相机：调相机：过激运行，发过激运行，发感性无功感性无功；欠激运行，吸收；欠激运行，吸收感性无功感性无功。输出无功与输出无功与U无关，可连续调节，但投资大，运行维无关，可连续调节，但投资大，运行维护困难。护困难。6.1.2 6.1.2 无功功率电源无功功率电源*静止无功补偿器（静止无功补偿器（静止无功补偿器（静止无功补偿器（SVCSVC）的类型）的类型）的类型）的类型SVC：StaticVarCompensator；TCR：TransistorControlledReactorTSC：TransistorS

11、witchedCapacitor；SR：SaturatedReactor6.1.2 无功功率电源*静止无功补偿器（静止无功补偿器（SVCSVC）的等值电路）的等值电路 CLfC（a）TCR型（b）TSC型CLfCSRCSC（b）SR型不可控，限制电压波动晶闸管代替机械开关滤波器6.1.2 无功功率电源*静止无功补偿器（静止无功补偿器（SVCSVC）的）的伏安特性TCRUminILmax0ICmaxCUI0ICUn=1n=2n=3ILSRUminIL0ICCUISR+CSCTSCTCRSR6.1.2 无功功率电源*静止无功补偿器（静止无功补偿器（SVCSVC）特点）特点l输出无功仍然与电压有关，

12、但可连续快速调节，可作输出无功仍然与电压有关，但可连续快速调节，可作为动态无功电源。为动态无功电源。lTCR：通过TCR 中晶闸管开关的控制，连续调节其吸收的IL；结合电容器，可吸可发IL。投资大，主要用于500kV电网，以提供动态无功电源。lTSC：通过晶闸管开关的切换，调节其吸收的IC（即输出IL），可频繁投切；只能输出IL。用得很少。lSR：根据SR的伏安特性，自动调节其吸收的IL。结合电容器，可吸可发IL。用得很少。6.1.2 无功功率电源*静止调相机的等值电路静止调相机的等值电路k：1逆变器CAak：1静止调相机静止调相机/静止无功发生器静止无功发生器/静止无功同步补偿器静止无功同步

13、补偿器StatconStatcon/SVG/SVG/StatcomStatcom 输出输出Q与与U无关，可快速连续调节感性或容性无功无关，可快速连续调节感性或容性无功；投；投资大，技术不成熟资大，技术不成熟。6.1.2 无功功率电源*静止调相机的无功调节原理静止调相机的无功调节原理跟踪接入点电跟踪接入点电压相位，调节压相位，调节逆变器输出电逆变器输出电压幅值，实现压幅值，实现感性或容性无感性或容性无功调节。功调节。6.1.3 6.1.3 无功功率的平衡无功功率的平衡l有功电源不足，相应的有功平衡，意味着频率的下降有功电源不足，相应的有功平衡，意味着频率的下降l无功电源不足，相应的无功平衡，意味

14、着电压的下降无功电源不足，相应的无功平衡，意味着电压的下降PLff1fNKGKCPGNPGA、B两平衡点，两平衡点，B点电源不足，点电源不足，频率（电压）频率（电压）小于额定值小于额定值ABQ0UUUNQL+Q QGCQGCNAB6.1.4 6.1.4 例例例例6-16-16-16-1（Page-225Page-225Page-225Page-225）-无功补偿的作用无功补偿的作用l已知线路末端负荷和首端电压，根据首端功率因数的要已知线路末端负荷和首端电压，根据首端功率因数的要求求(也可以根据末端电压调整量的要求也可以根据末端电压调整量的要求)，确定末端无功，确定末端无功补偿的容量；补偿的容量

15、；无功补偿的功率因数调节（降损）和无功补偿的功率因数调节（降损）和电压调节的双重作用电压调节的双重作用l书上方法比较近似：为了满足电源功率因数要求，则负书上方法比较近似：为了满足电源功率因数要求，则负荷功率因数应该比电源功率因数大（因为无功损耗比有荷功率因数应该比电源功率因数大（因为无功损耗比有功损耗大），但具体补偿量的确定是采用经验的试探法。功损耗大），但具体补偿量的确定是采用经验的试探法。比如电源要求为比如电源要求为0.85，则负荷功率因数为，则负荷功率因数为0.9，其中没，其中没有严格的定量关系。有严格的定量关系。6.1.4 6.1.4 例例例例6-16-16-16-1（Page-225

16、Page-225Page-225Page-225）-无功补偿的作用无功补偿的作用ijPj+j QjQCR+j XPi,Qi,cos 无功调节无功调节电压调节电压调节有功损耗调节有功损耗调节6.2 6.2 6.2 6.2 电力系统中无功功率的最优分布电力系统中无功功率的最优分布电力系统中无功功率的最优分布电力系统中无功功率的最优分布(略）略）略）略）l无功功率电源的最优分布和无功功率负荷的最优补偿，即无功的无功功率电源的最优分布和无功功率负荷的最优补偿，即无功的运行优化问题和规划问题。运行优化问题和规划问题。无功优化无功优化：通过现有：通过现有无功电源无功电源和和调压调压设备设备（变压器分接头）的控制，使无功的潮流分布合理，以降低（变压器分接头）的控制，使无功的潮流分布合理，以降低有功网损，提高电压质量等。有功网损，提高电压质量等。无功规划无功规划：通过规划无功电源和调：通过规划无功电源和调压设备的位置、容量、调节能力，以满足无功平衡、电压质量、压设备的位置、容量、调节能力，以满足无功平衡、电压质量、电压稳定和投资成本的要求。电压稳定和投资成本的要求。l负荷的自然功率因数大约为负荷的自然