物理電力系統(tǒng)基礎(chǔ)PPT課件

1、電壓變動(dòng)對(duì)用戶有什么影響？電壓變動(dòng)對(duì)用戶有什么影響？ 一切用電設(shè)備都是按照在它的額定電壓條件下運(yùn)行而設(shè)計(jì)、制造的。當(dāng)其端電壓偏離額定電壓時(shí)，用電設(shè)備的性能就要受到影響。電壓過(guò)高的影響：電動(dòng)機(jī)、照明；電壓過(guò)低的影響：電動(dòng)機(jī)、照明；第1頁(yè)/共47頁(yè)無(wú)功平衡與電壓調(diào)整的關(guān)系無(wú)功平衡與電壓調(diào)整的關(guān)系？有功平衡的含義：發(fā)=用發(fā)：無(wú)功電源的交換功率（儲(chǔ)能和釋能規(guī)模）用：無(wú)功負(fù)荷（包括損耗）的交換功率發(fā)用：磁場(chǎng)和電場(chǎng)儲(chǔ)能和釋能規(guī)模增大，空載電勢(shì)增加，電壓上升發(fā) Q QB B，線路消耗感性無(wú)功； 當(dāng)傳輸功率較小時(shí)，有可能Q QX X 00表示系統(tǒng)中無(wú)功功率可以平衡且有適量的備用Q Qresres00 表示系統(tǒng)

2、中無(wú)功功率不足，應(yīng)考慮加設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置。（2）QLD為系統(tǒng)無(wú)功負(fù)荷之和。 特別注意：是額定電壓下負(fù)荷所消耗的無(wú)功功率。（3）QL為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)無(wú)功損耗之和，包括變壓器的無(wú)功損耗、線路電抗的無(wú)功損耗和線路電納的無(wú)功功率。BLLTLQQQQ第18頁(yè)/共47頁(yè)（3）應(yīng)該分地區(qū)分電壓級(jí)進(jìn)行無(wú)功功率平衡（僅從全系統(tǒng)的角度進(jìn)行無(wú)功功率平衡是不夠的）3. 無(wú)功功率平衡措施（1 1）應(yīng)避免通過(guò)電網(wǎng)元件大量傳輸無(wú)功功率（從改善電壓質(zhì)量和降低網(wǎng)絡(luò)功率損耗考慮）。（2）功率因數(shù)控制（35kV35kV以上電壓等級(jí)直接供電的負(fù)荷0.900.90以上，其它負(fù)荷不低于0.850.85）。小容量、分散的無(wú)功補(bǔ)償可采用靜止電容器；

3、大容量的補(bǔ)償可在系統(tǒng)電壓中樞點(diǎn)采用調(diào)相機(jī)或靜止補(bǔ)償器。（4）根據(jù)無(wú)功平衡的需求增添必要的無(wú)功補(bǔ)償容量，按無(wú)功功率就地平衡的原則進(jìn)行補(bǔ)償容量的分配。第19頁(yè)/共47頁(yè)5.2 5.2 電壓調(diào)整的基本概念5.2.1 5.2.1 允許電壓偏移 從技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上綜合考慮，合理地規(guī)定供電電壓的允許偏移是完全必要的。我國(guó)目前規(guī)定的正常運(yùn)行情況下供電電壓允許偏移：n35kV35kV及以上供電電壓正、負(fù)偏移的絕對(duì)值之和不超過(guò)額定電壓的10%10%；n10kV10kV及以下三相供電電壓允許偏移為額定電壓的7%7%；n220kV220kV單相供電電壓允許偏移為額定電壓的+7%+7%和- -10%10%。第20頁(yè)/共

4、47頁(yè)5.2.2 5.2.2 中樞點(diǎn)的電壓管理1. 電壓中樞點(diǎn)電壓中樞點(diǎn)電力系統(tǒng)中主要的負(fù)荷供電點(diǎn)電力系統(tǒng)中主要的負(fù)荷供電點(diǎn)例如：* 區(qū)域性水、火電廠的高壓母線； * 樞紐變電站的二次母線； * 有大量地方負(fù)荷的發(fā)電機(jī)電壓母線；2. 電壓管理原則電力系統(tǒng)中對(duì)各點(diǎn)電壓的監(jiān)視和調(diào)整是通過(guò)對(duì)電壓中樞點(diǎn)電壓的監(jiān)視和調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)的。第21頁(yè)/共47頁(yè)（1 1）逆調(diào)壓（2 2）順調(diào)壓原理：在最大負(fù)荷時(shí)保持中樞點(diǎn)電壓比線路額定電壓高5%5%，在最小負(fù)荷時(shí)保持為線路額定電壓。原理：在大負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓低一些，但不低于線路額定電壓的102.5%102.5%，小負(fù)荷時(shí)允許其電壓高一些，但不能高于線路額定電壓的1

5、07.5%107.5%。3. 中樞點(diǎn)的電壓調(diào)整方式分類適用：供電線路較長(zhǎng)，負(fù)荷變動(dòng)較大的中樞點(diǎn)。特點(diǎn)：可改善電壓質(zhì)量，但與電壓的變化規(guī)律相反，所以實(shí)現(xiàn)起來(lái)要求較高，難度較大。第22頁(yè)/共47頁(yè)原理：介于逆調(diào)壓和順調(diào)壓之間的調(diào)壓方式，在任何負(fù)荷下中樞點(diǎn)電壓保持為恒定數(shù)值，一般比線路額定電壓高2%5%。（3 3）常調(diào)壓適用：供電距離較近或負(fù)荷變動(dòng)不大的變電所。特點(diǎn)：與電壓變化規(guī)律一致，容易實(shí)現(xiàn)，但調(diào)壓效果差。（4）事故電壓偏移比正常時(shí)大5%第23頁(yè)/共47頁(yè)2121/ )(kVQXPRkVkVkVVGGb5.2.3 5.2.3 電壓調(diào)整的原理R R+j+jX XGV VG G1:1:k k1 1k

6、 k2 2:1:1V Vb bP P+j+jQ Q（1）調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流以改變發(fā)電機(jī)端電壓；（2）適當(dāng)選擇變壓器變比；（3）改變線路無(wú)功功率分布；（4）改變線路參數(shù)；第24頁(yè)/共47頁(yè)5.3 5.3 電壓調(diào)整的措施3.3.適用5.3.1 5.3.1 發(fā)電機(jī)調(diào)壓最大負(fù)荷時(shí)發(fā)電機(jī)電壓提高5%5%，最小負(fù)荷時(shí)保持額定電壓逆調(diào)壓1.原理;2LDVVS2GfVVEI2.特點(diǎn)（1）不需投資，最為直接簡(jiǎn)單（2 2）調(diào)節(jié)能力有限，只作為輔助性調(diào)壓措施（1 1）由發(fā)電機(jī)不經(jīng)升壓直接供電的小型電力網(wǎng)（2 2）供電線路不長(zhǎng)，線路上電壓損耗不大的系統(tǒng)第25頁(yè)/共47頁(yè)5.3.2 5.3.2 改變變壓器的變比調(diào)壓2.降壓變

7、壓器分接頭的選擇等值電路R RT T+j+jX XT TV VT TK KT T:1:1V V1 1V V2 2V V2 21.原理;2LDVVS212VVVk或或V V1 1 R RT T+j+jX XT TP P+j+jQ QV V2 2TV高壓側(cè)實(shí)際電壓低壓側(cè)要求電壓第26頁(yè)/共47頁(yè)N21VVkt2212221NmaxmaxTmaxNmaxmaxmaxtVVVVVVVV（1）最大負(fù)荷時(shí)變壓器高壓繞組分接頭電壓低壓繞組額定電壓（2）最小負(fù)荷時(shí)變壓器高壓繞組分接頭的電壓2212221NminminTminNminminmintVVVVVVVV電壓損耗1TTVQXPRVT低壓側(cè)電壓k/ )V

8、VVT12(高壓側(cè)分接頭2N2T11t(VV)VVV第27頁(yè)/共47頁(yè)21tmin1tmax1tavVVV普通變壓器：分接頭不可帶電切換分接頭位置： 根據(jù)變壓器實(shí)際分接頭位置，選擇一個(gè)與V Vt1avt1av接近的實(shí)際分接頭位置V V1t1t。 校驗(yàn)該位置在最大負(fù)荷與最小負(fù)荷時(shí)是否滿足調(diào)壓要求。最大負(fù)荷時(shí)分接頭位置為V V1tmax1tmax；最小負(fù)荷時(shí)分接頭位置為V V1tmin1tmin；（3）分接頭位置有載調(diào)壓變壓器：分接頭可帶電切換第28頁(yè)/共47頁(yè) 例 降壓變壓器額定容量31.5MVA，歸算至高壓側(cè)的漏阻抗為(2.44+j40)，11022.5%/6.3kV，已知在最大和最小負(fù)荷時(shí)，

9、通過(guò)變壓器的功率分別為Smax=(28+j14)MVA和Smin=(10+j6)MVA，高壓側(cè)的電壓分別為V1max=110kV和V1min=113kV。要求低壓母線的電壓變化不超過(guò)(6.06.6)kV的范圍，試選擇變壓器分接頭。kV36522110./%.第29頁(yè)/共47頁(yè)計(jì)算方法：與降壓變壓器的計(jì)算方法基本相同，但升壓變壓器的功率傳送方向是從低壓側(cè)傳向高壓側(cè)，所以在公式中VT的符號(hào)應(yīng)為正。3升壓變壓器分接頭的選擇V V2 2P P+j+jQ Q R RT T+j+jX XT TV V1 1G G高壓側(cè)分接頭2N2T11t(VV)VVV高壓側(cè)要求電壓低壓側(cè)實(shí)際電壓或給定電壓注意：選擇發(fā)電廠中

10、升壓變壓器的分接頭時(shí)，在最大和最小負(fù)荷情況下，要求發(fā)電機(jī)的端電壓不能超出規(guī)定的允許范圍，如發(fā)電機(jī)電壓母線有地方負(fù)荷，一般可采用逆調(diào)壓方式。第30頁(yè)/共47頁(yè) 例 升壓變壓器額定容量31.5MVA，歸算至高壓側(cè)的漏阻抗為(+j48)，12122.5%/6.3kV，已知在最大和最小負(fù)荷時(shí)，通過(guò)變壓器的功率分別為Smax=(25+j18)MVA和Smin= (14+j10)MVA，高壓側(cè)的要求電壓分別為V1max=120kV和V1min=114kV。發(fā)電機(jī)電壓可能調(diào)整的范圍是(6.06.6)kV，試選擇變壓器分接頭。V V2 2P P+j+jQ Q R RT T+j+jX XT TV V1 1G G

11、第31頁(yè)/共47頁(yè)221VQXPRVV5.3.3 5.3.3 改變線路無(wú)功功率分布調(diào)壓 (并聯(lián)電容補(bǔ)償) )（線路對(duì)地電容和變壓器勵(lì)磁支路忽略）（1 1）未加無(wú)功補(bǔ)償裝置前V1P+jQ jQCR+jXV2C歸算到高壓側(cè)的變電所低壓母線電壓1.原理;2LDVVS2TVVQQQCC2.補(bǔ)償量 系統(tǒng)始端電壓( (不計(jì)電壓降落橫分量) )第32頁(yè)/共47頁(yè)（2）在變電所低壓側(cè)裝設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置后CCCVXQQPRVV221)(如果補(bǔ)償前后V V1 1保持不變，則：CCCVXQQPRVVQXPRV2222)(22222VQXPRVQXPRVVXVQCCCC無(wú)功補(bǔ)償容量簡(jiǎn)化為：222VVXVQCCC低壓母線

12、歸算到高壓側(cè)的電壓（3）無(wú)功補(bǔ)償容量 系統(tǒng)始端電壓( (不計(jì)電壓降落橫分量) )第33頁(yè)/共47頁(yè)變壓器變比為k k，變電所低壓側(cè)電壓為V V2C2C，則：CCkVV22kVVXVkVkVXkVQCCCCC2222222可見(jiàn)：補(bǔ)償容量與調(diào)壓要求和降壓變壓器變比有關(guān)。變比的選擇原則：在滿足調(diào)壓的要求下，使無(wú)功補(bǔ)償容量為最小。為了調(diào)整節(jié)點(diǎn)電壓而設(shè)置的無(wú)功補(bǔ)償容量要和變壓器調(diào)壓結(jié)合起來(lái)考慮，這樣才可充分發(fā)揮變壓器的調(diào)壓作用，同時(shí)又充分利用無(wú)功補(bǔ)償容量。（4）變壓器變比的影響第34頁(yè)/共47頁(yè)3. 補(bǔ)償設(shè)備為靜電電容器 為了充分利用補(bǔ)償容量，在最大負(fù)荷時(shí)電容器應(yīng)全部投入，在最小負(fù)荷時(shí)電容器應(yīng)全部退出。

13、（1 1）在最小負(fù)荷無(wú)補(bǔ)償情況下按調(diào)壓要求確定變壓器變比k k( (分接頭位置) )2221NminminmintVVVV選定與V V1tmin1tmin最接近的分接頭V V1t1t，確定變壓器變比NtVVk21低壓母線歸算到高壓側(cè)電壓低壓母線要求保持電壓minNmintminVVVV2212第35頁(yè)/共47頁(yè)（2 2）在最大負(fù)荷情況下按調(diào)壓要求計(jì)算電容器全部投入的補(bǔ)償容量Q QC C。kVVXVkQCCCmax2max2max22（3 3）根據(jù)確定的變比k k和電容器的補(bǔ)償容量Q QC C，校驗(yàn)實(shí)際的電壓變化是否符合調(diào)壓要求。第36頁(yè)/共47頁(yè)4.4.補(bǔ)償設(shè)備為同步調(diào)相機(jī) 在最大負(fù)荷時(shí)按額定

14、容量過(guò)勵(lì)磁運(yùn)行，在最小負(fù)荷時(shí)按(0.50.65)額定容量欠勵(lì)磁運(yùn)行。并按此工作方式確定變壓器變比。(1)(1)在最大負(fù)荷時(shí)，同步調(diào)相機(jī)容量為：2max2max2max2kkVVXVQCCC(2)(2)在最小負(fù)荷時(shí)，同步調(diào)相機(jī)容量為：2min2min2min2kkVVXVQCCC0.50.65第37頁(yè)/共47頁(yè)(3)(3)兩式相除，得變壓器變比為：2min22max2min2min2max2max2CCCCVVVVVVk(4) (4) 選擇最接近k k的分接頭電壓V V1t1t，確定實(shí)際變比：NtVVk21（5 5）將k k代入前式，求出需要的調(diào)相機(jī)容量。2max2max2max2kkVVXVQ

15、CCC（6）選擇與此容量接近的調(diào)相機(jī)，進(jìn)行校驗(yàn)：接要求值近maxminV,V22第38頁(yè)/共47頁(yè)5.5.改變線路無(wú)功分布調(diào)壓方法分析 改變線路無(wú)功分布, ,利用無(wú)功補(bǔ)償進(jìn)行調(diào)壓的效果與網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)及負(fù)荷情況有關(guān)(1)(1)低壓電力網(wǎng)，導(dǎo)線截面小，線路電阻R R較大，負(fù)荷功率因數(shù)較高時(shí)，這種調(diào)壓方法效果較差。(2)(2)高壓電力網(wǎng)，導(dǎo)線截面大，線路電抗X X較大，這種調(diào)壓方法效果顯著。第39頁(yè)/共47頁(yè) 例 如圖所示系統(tǒng)的等值電路，變壓器勵(lì)磁支路和線路對(duì)地電容略去，節(jié)點(diǎn)1 1的電壓為118kV118kV，且維持不變。低壓母線電壓V V2 2要求保持為10.5kV10.5kV，試配合降壓變壓器的分接

16、頭選擇，確定變壓器低壓母線應(yīng)裝設(shè)的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備：(1)(1)靜電電容器；(2)(2)同步調(diào)相機(jī)。V V1 1=118kV=118kV(26+j30)(26+j30)V V2 2k:1k:1S Smaxmax=(20+j15)MVA=(20+j15)MVAS Sminmin=(10+j7.5)MVA=(10+j7.5)MVA-jQ-jQC CV V2 2第40頁(yè)/共47頁(yè)（2）串聯(lián)補(bǔ)償后線路電壓損耗： 111VXQRPV111VXXQRPVCC5.3.4 5.3.4 改變線路參數(shù)調(diào)壓( (串聯(lián)電容補(bǔ)償) )2串聯(lián)補(bǔ)償電容容量的確定（1）串聯(lián)補(bǔ)償前線路電壓損耗： V V1 1P P1 1+j+jQ

17、 Q1 1P P1 1+j+jQ Q1 1 R R+j+jX X V V2 2 V V1 1 V V2 2 -j-jX XC C 1.原理;2LDVVS2LVV)XX(XXCLC11QVVVXCC（3 3）補(bǔ)償電容器的容抗：設(shè)線路首端電壓不變，由補(bǔ)償前后的電壓損耗之差( (即線路末端電壓要求提高的數(shù)值) )，第41頁(yè)/共47頁(yè)CCNCXInVmaxNCNCCImnVQ3通常串聯(lián)補(bǔ)償電容由許多單個(gè)電容器串、并聯(lián)組成maxCNCImIn nm mI IC C設(shè)每個(gè)電容器額定電流為I INCNC，額定電壓為V VNCNC，額定容量為Q QNCNC= =V VNCNCI INC NC 。線路通過(guò)的最大

18、負(fù)荷電流為I IC Cmaxmax，所需的容抗值X XC C，則（4 4）電容器串、并聯(lián)臺(tái)數(shù)n n、m m（三相總臺(tái)數(shù)3nm3nm）（5）校驗(yàn)補(bǔ)償后的末端電壓1112V)XX(QPRVVVVCC第42頁(yè)/共47頁(yè)3 3改變線路參數(shù)調(diào)壓方法分析(1)(1)串聯(lián)電容器提升的末端電壓的數(shù)值（Q Q1 1X XC C / /V V） 隨無(wú)功負(fù)荷大小而變，負(fù)荷大時(shí)增加，負(fù)荷小時(shí)減小，恰于調(diào)壓要求一致，這是串聯(lián)補(bǔ)償調(diào)壓的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)。(2)(2)對(duì)于線路電阻較大、功率因數(shù)高的線路，調(diào)壓效果較小。(3)(3)出于調(diào)壓的目的，改變線路參數(shù)的調(diào)壓方法一般用在供電電壓為35kV35kV或10kV10kV，負(fù)荷波動(dòng)大而頻繁，功率因數(shù)低的配電線路上。第43頁(yè)/共47頁(yè) 例 一條35kV35kV線路，全線路阻抗(10+j10)(10+j10)，輸送功率為(7+j6)MVA(7+j6)MVA，線路首端電壓為35kV35kV，欲使線路末端電壓不低于35kV35kV，試確定串聯(lián)補(bǔ)償容量。第44頁(yè)/共47頁(yè)5.4 5.4 各種調(diào)壓措施的合理應(yīng)用1 1利用發(fā)電機(jī)調(diào)壓不需要增加費(fèi)用，是發(fā)電機(jī)直