PDF《Xinjiang University》

第六章

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第六章 电力系统无功功率和电压调整 电力系统无功功率和电压调整 电力系统无功功率和电压调整 电力系统无功功率和电压调整

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第六章 电力系统无功功率和电压调整 电力系统无功功率和电压调整 电力系统无功功率和电压调整 电力系统无功功率和电压调整 电力系统无功功率和电压调整 电力系统无功功率和电压调整 电力系统无功功率和电压调整 电力系统无功功率和电压调整 u 电力系统各元件的无功功率 电力系统各元件的无功功率-- --电压特性 电压特性 u u 无功功率平衡 无功功率平衡 u u 调压的原理及措施 调压的原理及措施 Xinjiang University 电气工程及其自动化专业 电气工程及其自动化专业 电气工程及其自动化专业 电气工程及其自动化专业 电气工程学院 ?电压偏移过大对 电压偏移过大对 电压偏移过大对 电压偏移过大对电力系统本身 电力系统本身 电力系统本身 电力系统本身以及 以及 以及 以及用电设备 用电设备 用电设备 用电设备会带来不良 会带来不良 会带来不良 会带来不良 的影响 的影响 的影响 的影响.

. . . ( ( ( (1

1 1 1) ) ) )效率下降 效率下降 效率下降 效率下降, , , ,经济性变差 经济性变差 经济性变差 经济性变差. . . . ( ( ( (2

2 2 2) ) ) )电压过高 电压过高 电压过高 电压过高, , , ,照明设备寿命下降 照明设备寿命下降 照明设备寿命下降 照明设备寿命下降, , , ,影响绝缘 影响绝缘 影响绝缘 影响绝缘. . . . ( ( ( (3

3 3 3) ) ) )电压过低 电压过低 电压过低 电压过低, , , ,电机发热 电机发热 电机发热 电机发热. . . . ( ( ( (4

4 4 4) ) ) )系统电压崩溃 系统电压崩溃 系统电压崩溃 系统电压崩溃 ?不可能使所有节点电压都保持为额定值 不可能使所有节点电压都保持为额定值 不可能使所有节点电压都保持为额定值 不可能使所有节点电压都保持为额定值. . . . ( ( ( (1

1 1 1) ) ) )设备及线路压降 设备及线路压降 设备及线路压降 设备及线路压降 ( ( ( (2

2 2 2) ) ) )负荷波动 负荷波动 负荷波动 负荷波动 ( ( ( (3

3 3 3) ) ) )运行方式改变 运行方式改变 运行方式改变 运行方式改变 ( ( ( (4

4 4 4) ) ) )无功不足 无功不足 无功不足 无功不足 ? 电力系统一般规定一个电压偏移的最大允许范围 电力系统一般规定一个电压偏移的最大允许范围 电力系统一般规定一个电压偏移的最大允许范围 电力系统一般规定一个电压偏移的最大允许范围, , , ,例例例例如如如如:35kV :35kV :35kV :35kV及以上供电电压正负偏移的绝对值之和不超过 及以上供电电压正负偏移的绝对值之和不超过 及以上供电电压正负偏移的绝对值之和不超过 及以上供电电压正负偏移的绝对值之和不超过 10%;

10kV 10%;

10kV 10%;

10kV 10%;

10kV及以下在 及以下在 及以下在 及以下在± ± ± ±7% 7% 7% 7%以内 以内 以内 以内. . . .

第一节 电压调整的必要性 图图图图5

5 5 5- - - -1

1 1

1 沿线路各点电压的变化 沿线路各点电压的变化 沿线路各点电压的变化 沿线路各点电压的变化

第二节 电力系统的无功功率平衡 ?电压是衡量 电压是衡量 电压是衡量 电压是衡量电能质量 电能质量 电能质量 电能质量的重要指标 的重要指标 的重要指标 的重要指标. . . . ?电力系统的 电力系统的 电力系统的 电力系统的运行电压水平 运行电压水平 运行电压水平 运行电压水平取决于 取决于 取决于 取决于无功功率的平衡 无功功率的平衡 无功功率的平衡 无功功率的平衡. . . . ?系统中各种无功电源的无功出力应能满足系统负荷 系统中各种无功电源的无功出力应能满足系统负荷 系统中各种无功电源的无功出力应能满足系统负荷 系统中各种无功电源的无功出力应能满足系统负荷 和网络损耗 和网络损耗 和网络损耗 和网络损耗在额定电压下 在额定电压下 在额定电压下 在额定电压下对无功功率的需求 对无功功率的需求 对无功功率的需求 对无功功率的需求, , , ,否则 否则 否则 否则 电压就会偏离额定值 电压就会偏离额定值 电压就会偏离额定值 电压就会偏离额定值. . . . 1. . . .无功功率负荷 无功功率负荷 无功功率负荷 无功功率负荷 s s s s s s s s X I X V Q Q Q m m M

2 2 + + + + = = = = + + + + = = = =

一、无功功率负荷和无功功率损耗 ?异步电动机 异步电动机 异步电动机 异步电动机 图图图图5

5 5 5- - - -2

2 2

2 异步电动机的简化等值电路 异步电动机的简化等值电路 异步电动机的简化等值电路 异步电动机的简化等值电路 jXs 电压下降 电压下降 电压下降 电压下降, , , ,转差 转差 转差 转差 增大 增大 增大 增大, , , ,定子电流 定子电流 定子电流 定子电流 增大 增大 增大 增大. . . . 图图图图5

5 5 5- - - -3

3 3

3 异步电动机的无功功率与端电压的关系 异步电动机的无功功率与端电压的关系 异步电动机的无功功率与端电压的关系 异步电动机的无功功率与端电压的关系 受载系数 受载系数 受载系数 受载系数: : : :实际负载和额定负载之比 实际负载和额定负载之比 实际负载和额定负载之比 实际负载和额定负载之比. . . . 在额定电压附近 在额定电压附近 在额定电压附近 在额定电压附近, , , ,电动 电动 电动 电动 机的无功功率随电压的 机的无功功率随电压的 机的无功功率随电压的 机的无功功率随电压的 升降而增减 升降而增减 升降而增减 升降而增减 2. . . .变压器的无功损耗 变压器的无功损耗 变压器的无功损耗 变压器的无功损耗

2 2

0 2

2 0

100 %

100 % ÷ ÷ ÷ ÷ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? è è è è ? ? ? ? + + + + ? ? ? ? ÷ ÷ ÷ ÷ ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? è è è è ? ? ? ? + + + + = = = = + + + + = = = = V V S S V S I X V S B V Q Q Q N N S N T T T LT D D D D D D D D 假定一台变压器的空载电流 假定一台变压器的空载电流 假定一台变压器的空载电流 假定一台变压器的空载电流I I I I0

0 0 0%=2.5 %=2.5 %=2.5 %=2.5, , , ,短路电压 短路电压 短路电压 短路电压V V V VS S S S%=10.5 %=10.5 %=10.5 %=10.5, , , , 在额定满载下运行时 在额定满载下运行时 在额定满载下运行时 在额定满载下运行时, , , ,无功功率的消耗将达额定容量的 无功功率的消耗将达额定容量的 无功功率的消耗将达额定容量的 无功功率的消耗将达额定容量的13% 13% 13% 13%. . . . 如果从电源到用户需要经过好几级变压 如果从电源到用户需要经过好几级变压 如果从电源到用户需要经过好几级变压 如果从电源到用户需要经过好几级变压, , , ,则变压器中无功 则变压器中无功 则变压器中无功 则变压器中无功 功率损耗的数值是相当可观的 功率损耗的数值是相当可观的 功率损耗的数值是相当可观的 功率损耗的数值是相当可观的. . . . 3. . . .输电线路的无功损耗 输电线路的无功损耗 输电线路的无功损耗 输电线路的无功损耗 图图图图5-4 输电线路的 输电线路的 输电线路的 输电线路的π π π π型等值电路 型等值电路 型等值电路 型等值电路 X V Q P X V Q P Q L

2 2

2 2

2 2

2 1

2 1

2 1 + + + + = = = = + + + + = = = = D D D D ) (

2 2

2 2

1 V V B Q B + + + + - - - - = = = = D D D D 线路的无功总损耗为 线路的无功总损耗为 线路的无功总损耗为 线路的无功总损耗为 B V V X V Q P Q Q B L

2 2

2 2

1 2

1 2

1 2

1 + + + + - - - - + + + + = = = = + + + + D D D D D D D D 一般情况下 一般情况下 一般情况下 一般情况下, , , ,35kV 35kV 35kV 35kV及以下系统消耗无功功率 及以下系统消耗无功功率 及以下系统消耗无功功率 及以下系统消耗无功功率;

;

;

;

110kV 110kV 110kV 110kV 及以上系统 及以上系统 及以上系统 及以上系统, , , ,轻载或空载时 轻载或空载时 轻载或空载时 轻载或空载时, , , ,成为无功电源 成为无功电源 成为无功电源 成为无功电源, , , ,传输 传输 传输 传输 功率较大时 功率较大时 功率较大时 功率较大时, , , ,消耗无功功率 消耗无功功率 消耗无功功率 消耗无功功率. . . .

二、无功功率电源 ?电力系统的无功功率电源有 电力系统的无功功率电源有 电力系统的无功功率电源有 电力系统的无功功率电源有发电机 发电机 发电机 发电机、 、 、 、同步调相机 同步调相机 同步调相机 同步调相机、 、 、 、静静静静电电容器 电电容器 电电容器 电电容器及 及及及静止补偿器 静止补偿器 静止补偿器 静止补偿器, , , ,后三种装置又称为 后三种装置又称为 后三种装置又称为 后三种装置又称为无功补偿 无功补偿 无功补偿 无功补偿 装置 装置 装置 装置. . . . 1. 发电机 发电机 发电机 发电机 发电机在 发电机在 发电机在 发电机在额定状态下 额定状态下 额定状态下 额定状态下运行时 运行时 运行时 运行时, , , ,可发出无功功率 可发出无功功率 可发出无功功率 可发出无功功率: : : : N GN N GN GN tg P S Q j j j j j j j j = = = = = = = = sin 发电机在 发电机在 发电机在 发电机在非额定功率因数下 非额定功率因数下 非额定功率因数下 非额定功率因数下运行时可能发出的无功 运行时可能发出的无功 运行时可能发出的无功 运行时可能发出的无功 功率 功率 功率 功率. . . . 图图图图5

5 5 5- - - -5

5 5

5 发电机的 发电机的 发电机的 发电机的P P P P- - - -Q Q Q Q极限 极限 极限 极限 ( ( ( (1

1 1 1) ) ) )当发电机低于额定功率因数运行时 当发电机低于额定功率因数运行时 当发电机低于额定功率因数运行时 当发电机低于额定功率因数运行时, , , ,能增加 能增加 能增加 能增加 输出的无功功率 输出的无功功率 输出的无功功率 输出的无功功率, , , ,但发电机的视在功率因取决于 但发电机的视在功率因取决于 但发电机的视在功率因取决于 但发电机的视在功率因取决于 励磁电流不超过额定值的条件 励磁电流不超过额定值的条件 励磁电流不超过额定值的条件 励磁电流不超过额定值的条件, , , ,将低于其额定值 将低于其额定值 将低于其额定值 将低于其额定值. . . . ( ( ( (2

2 2 2) ) ) )当发电机高于额定功率因数运行时 当发电机高于额定功率因数运行时 当发电机高于额定功率因数运行时 当发电机高于额定功率因数运行时, , , ,励磁电 励磁电 励磁电 励磁电 流不再是限制条件 流不再是限制条件 流不再是限制条件 流不再是限制条件, , , ,原动机的机械功率又成了限 原动机的机械功率又成了限 原动机的机械功率又成了限 原动机的机械功率又成了限 制条件 制条件 制条件 制条件. . . . ( ( ( (3

3 3 3) ) ) )发电机只有在额定电压 发电机只有在额定电压 发电机只有在额定电压 发电机只有在额定电压、 、 、 、额定电流和额定功 额定电流和额定功 额定电流和额定功 额定电流和额定功 率因数 率因数 率因数 率因数( ( ( (即运行点 即运行点 即运行点 即运行点C C C C) ) ) )下运行时视在功率才能达到 下运行时视在功率才能达到 下运行时视在功率才能达到 下运行时视在功率才能达到 额定值 额定值 额定值 额定值, , , ,使其容量得到最充分的利用 使其容量得到最充分的利用 使其容量得到最充分的利用 使其容量得到最充分的利用. . . . 2. 2. 2. 2. 同步调相机 同步调相机 同步调相机 同步调相机 ?同步调相机 同步调相机 同步调相机 同步调相机相当于空载运行的同步电动机 相当于空载运行的同步电动机 相当于空载运行的同步电动机 相当于空载运行的同步电动机. . . . ?在在在在过励磁 过励磁 过励磁 过励磁运行时 运行时 运行时 运行时, , , ,它向系统供给感性无功功率而起无功 它向系统供给感性无功功率而起无功 它向系统供给感性无功功率而起无功 它向系统供给感性无功功率而起无功 电源的作用 电源的作用 电源的作用 电源的作用, , , ,能提高系统电压 能提高系统电压 能提高系统电压 能提高系统电压;

;

;

;

?在在在在欠励磁 欠励磁 欠励磁 欠励磁运行时 运行时 运行时 运行时( ( ( (欠励磁最大容量只有过励磁容量的 欠励磁最大容量只有过励磁容量的 欠励磁最大容量只有过励磁容量的 欠励磁最大容量只有过励磁容量的 ( ( ( (50% 50% 50% 50% ~ ~ ~ ~65% 65% 65% 65%) ) ) )) ) ) ), , , ,它从系统吸取感性无功功率而起无功负 它从系统吸取感性无功功率而起无功负 它从系统吸取感性无功功率而起无功负 它从系统吸取感性无功功率而起无功负 荷作用 荷作用 荷作用 荷作用, , , ,可降低系统电压 可降低系统电压 可降低系统电压 可降低系统电压. . . . ?它能根据装设地点电压的数值平滑改变输出 它能根据装设地点电压的数值平滑改变输出 它能根据装设地点电压的数值平滑改变输出 它能根据装设地点电压的数值平滑改变输出( ( ( (或吸取 或吸取 或吸取 或吸取) ) ) ) 的无功功率 的无功功率 的无功功率 的无功功率, , , ,进行电压调节 进行电压调节 进行电压调节 进行电........