电力系统基础-7.ppt

电力系统动态模拟的基本原理与方法,,电力系统基础,李欣然2006年2月,第七章电力系统的无功功率平衡和电压调整,电力系统正常运行状况调整的内容与意义1潮流计算→确定正常运行状态；正常负荷条件下的运行状态，必须满足电能质量要求。否则必须调整。电能质量频率质量频率偏移电压质量电压偏移、电压波动与闪变、电网谐波、三相不对称程度2正常运行状况调整的内容电压调整无功功率分布调整（假定频率恒定fN）频率调整有功功率分布调整（假定电压恒定VN）运行状态的优化经济运行3本章主要内容无功特性、无功平衡、电压调整,7.1电力系统的无功功率特性与无功功率平衡7.1.1无功功率负荷与无功功率损耗1无功功率负荷用电设备消耗的无功功率，比重大的有三IM、荧光灯、整流设备。IM的无功特性决定系统无功负荷特性,7.1电力系统的无功功率特性与无功功率平衡7.1.1无功功率负荷与无功功率损耗,7.1电力系统的无功功率特性与无功功率平衡7.1.2电力系统的无功功率电源无功电源种类同步发电机、无功补偿装置调相机、C、SVC、SVG1同步发电机同步发电机安全运行极限曲线,7.1电力系统的无功功率特性与无功功率平衡7.1.2电力系统的无功功率电源无功电源种类同步发电机、无功补偿装置调相机、C、SVC、SVG1同步发电机④静态无功－电压特性,7.1电力系统的无功功率特性与无功功率平衡7.1.2电力系统的无功功率电源2同期调相机相当于空载运行的同步电动机,7.1电力系统的无功功率特性与无功功率平衡7.1.2电力系统的无功功率电源,7.1电力系统的无功功率特性与无功功率平衡7.1.2电力系统的无功功率电源4静止无功补偿器SVC①原理构成（饱和电抗器型）,7.1电力系统的无功功率特性与无功功率平衡7.1.2电力系统的无功功率电源5静止无功发生器SVG①原理构成,7.1电力系统的无功功率特性与无功功率平衡7.1.3电力系统的无功功率平衡1无功平衡要求,7.1电力系统的无功功率特性与无功功率平衡7.1.3电力系统的无功功率平衡3无功平衡要注意的基本问题a满足额定电压水平下运行时的平衡关系正常负荷水平下，有适当的无功备用最大负荷水平下有要求的电压水平b尽可能通过分散补偿，使末端功率因素达到较高水平专用负荷0.9c分区、分层就地平衡，避免无功远距离传输和跨电压等级流动最大负荷时，合理利用负荷中心的机组无功出力最小负荷时，合理安排机组进相运行d最小负荷时，220kV以上输电网安排适当的并联电抗器补偿,7.2电压调整的基本概念7.2.1电力系统电压调整的意义电压偏移对用户与电力系统的影响1对用户的影响①IMMe∝V2V↓→产品产量、质量↓，太低压会烧坏IM②电热设备V↓→P↓↓产品产量、质量↓③照明V↓→光通↓↓④电子仪器设备过高/低的电压影响精度甚至损坏设备2对系统的影响①V↓→△P∑↑，运行经济性↓；运行稳定性↓②V过高危及绝缘、超高压电网电晕损失↑3电压偏移要求35kV及以上正、负偏移之绝对值和≤10VN10kV及以下≤10VN380V/220V单相-10～7VN4电压调整目的保证各负荷点电压偏移在允许范围内,7.2电压调整的基本概念7.2.2中枢点的电压管理1电压中枢点及其选择①电压中枢点对供电区域各负荷点电压有显著调控作用节点②中枢点选择区域性电厂高压母线；枢纽变二次母线；有大量直馈负荷的G压母线2中枢点电压允许变化范围的确定I方法与步骤①由各负荷点St计算中枢点→负荷点的△Vt②由各负荷点允许偏移→中枢点要求范围③确定同时满足各负荷点要求的中枢点允许范围例VOAVA△VOAVOBVB△VOB,7.2电压调整的基本概念7.2.2中枢点的电压管理2中枢点电压允许变化范围的确定II应用注意①VCentr变化范围小于各负荷点的允许变化范围②确定Vcentr变化范围的近似方法VCentr-min取决于Max{VCentr–i-min}；VCentr-max取决于Min{VCentr–i-max}按2种极限情况近似确定VCentr范围a中枢点供电负荷最大时，各负荷点中运行电压最低者之允许下限相应△Vi→VCentr-minb中枢点供电负荷最小时，运行电压最高之负荷点的允许上限相应△Vi→VCentr-max③如果中枢点供电的各负荷点电压要求相近，各自负荷变化规律及幅度相近，则中枢点有满足各负荷点的公共调压范围；反之，可能找不到中枢点的公共范围，必须在负荷点增加调压设备,7.2电压调整的基本概念7.2.2中枢点的电压管理3中枢点的调压方式①逆调压大负荷时，提高中枢点电压，一般VCentr≤1.05VN小负荷时，降低中枢点电压，一般VCentr≥1.0VN适应供电线路长、负荷变动大调压要求最高，需要附加调压设备OLTC②顺调压大负荷时，VCentr≥1.025VN；小负荷时，VCentr≤1.075VN适应供电线路短、负荷变动小调压要求最低，不需要附加调压设备③常调压各种负荷水平下，使VCentr保持基本恒定1.02～1.05VN适应性、调压要求居中,7.2电压调整的基本概念7.2.3电压调整基本原理与措施概述,7.3电压调整的措施7.3.1发电机调压1原理调If，5VN；实质改变QG2优点简便，无需附加投资3应用注意①适应直供负荷，线路短，负荷变化小；②多电压等级网作为辅助手段。③改变闭式网Q分配，甚至与经济Q分配矛盾④VG↑→QG↑降低功率因数机组有足够无功储备，系统有功备用充分EX,7.3电压调整的措施7.3.2改变变压器变比调压概述1变压器分接头设置双绕组高压侧；三绕组高、中压侧普通变压器6300KVA及以下，3VTNH58000KVA及以上，5VTNH22.5有载调压变110KV及以下，至少7VTNH32.5220KV及以上，至少9VTNH42.02调压原理,7.3电压调整的措施7.3.2改变变压器变比调压1降压变压器分接头选择,7.3电压调整的措施7.3.2改变变压器变比调压2升压变压器分接头选择,7.3电压调整的措施7.3.2改变变压器变比调压3变压器分接头选择应注意的问题①,7.3电压调整的措施7.3.2改变变压器变比调压4自动调压装置简介有载调压变压器、加压调压变压器、SSSC、TCSC、TCPST、UPFC,7.3电压调整的措施7.3.3无功补偿调压1基本原理,7.3电压调整的措施7.3.3无功补偿调压2应用原则原则在满足调压要求的前提下k的选择应当使QC最小a在Smin下，无功补偿设备按出力下限QC.min运行合理选择k以满足所要求的V2.minb在Smax下，使k按a固定确定QC上限以满足所要求的V2.max无功补偿设备出力下限QC.mina静电电容器QC.min＝0b同步调相机QC.min＝－αQCon.max＝－αQCon.N；α＝0.5～0.6cSVC根据给定特性，类似于调相机处理3注意点无功补偿调压的实质减小网络无功传输在X上的电压损耗△V＝PRQX/V效果与负荷功率因数以及网络性质有关高压网效果显著；低压网效果相对较差4应用举例,7.3电压调整的措施7.3.4线路串联电容补偿调压1基本原理△VPRQX/V改变网络线路参数调压2补偿容量的确定,7.3电压调整的措施7.3.4线路串联电容补偿调压3应用注意①XC地点使沿线电压尽量均匀分布，各负荷点电压均在允许范围内。a负荷集中于线末时，XC宜集中于末端始端避免过电压、减少通过XC的短路电流b负荷沿线分布时，XC宜置于补偿前的△V/2处沿线负荷均在允许范围内②串XC补偿调节特性好提高末端电压，减小负荷变化时的电压波动调压效果△V－△VCQXC/V1∝QQ越大、X越大，效果越好一般应用于35kV、10kV配电网络特别是荷波动大而频繁、功率因数低的配电线路③补偿度kCXC/XL用于调压kC接近或略大于1④串联XC补偿可用于超高压输电线路提高输送容量、提高系统运行稳定性,7.3电压调整的措施7.3.5几种调压措施的比较1改变VG经济方便、无需附加投资，优先应用，但调整范围小。2改变k系统、区域无功电源充足时，优先考虑。普通变压器，调压范围小，频繁调整k则很不方便系统无功不充足时，改变k使局部地区电压合格，但可能恶化其他区域OLTC调节灵活、调压范围大，但需要附加投资，前提也是系统无功电源充足3补偿调压①无功电源不足的系统，并联补偿调压为最根本措施。电容补偿投资少、易维护，可集、散，应用灵活；调节性能差调相机投资大、维护难，调节性能好。集中使用已经备SVC取代SVC有QCon同样性能；运行维护技术高，有谐波污染问题。集中使用②串补与并补的比较a调压性能串优于并提高传输能力与稳定性串优于并b串补不能减少网损，并补可降低网损。c场合串补宜用于低功率因数配电线路；并补对于X大的线路调压效果更好d达到同样的调压效果QC.SQC.P一般QC.S17～25QC.P,7.3电压调整的措施7.3.5几种调压措施的比较QC.SQC.P的证明,第七章完,