電力系統(tǒng)基本知識(shí)和電網(wǎng)調(diào)控方案

1、電力系統(tǒng)基本知識(shí)和電網(wǎng)調(diào)控方案一、電力系統(tǒng)（ power system ）由發(fā)電、變電、輸電、配電和用電等環(huán)節(jié)組成的電能生產(chǎn)與消費(fèi)系統(tǒng)。它的功能是將自然界的一次能源通過(guò)發(fā)電動(dòng)力裝置（主要包括鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)及電廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)等）轉(zhuǎn)化成電能，再經(jīng)輸、變電系統(tǒng)及配電系統(tǒng)將電能供應(yīng)到各負(fù)荷中心，通過(guò)各種設(shè)備再轉(zhuǎn)換成動(dòng)力、熱、光等不同形式的能量，為地區(qū)經(jīng)濟(jì)和人民生活服務(wù)。由于電源點(diǎn)與負(fù)荷中心多數(shù)處于不同地區(qū)，也無(wú)法大量?jī)?chǔ)存，故其生產(chǎn)、輸送、分配和消費(fèi)都在同一時(shí)間內(nèi)完成，并在同一地域內(nèi)有機(jī)地組成一個(gè)整體，電能生產(chǎn)必須時(shí)刻保持與消費(fèi)平衡。因此，電能的集中開(kāi)發(fā)與分散使用，以及電能的連續(xù)供應(yīng)與負(fù)荷的隨機(jī)變

2、化，就制約了電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行。據(jù)此，電力系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)其功能，就需在各個(gè)環(huán)節(jié)和不同層次設(shè)置相應(yīng)的信息與控制系統(tǒng)，以便對(duì)電能的生產(chǎn)和輸運(yùn)過(guò)程進(jìn)行測(cè)量、調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)、通信和調(diào)度，確保用戶獲得安全、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的電能。二、電力系統(tǒng)基本概念電力網(wǎng)絡(luò)是由變壓器、電力線路等變換、輸送、分配電能設(shè)備所組成的部分。動(dòng)力系統(tǒng)在電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，把發(fā)電廠的動(dòng)力部分（例如火力發(fā)電廠的鍋爐、汽輪機(jī)和水力發(fā)電廠的水庫(kù)、水輪機(jī)以及核動(dòng)力發(fā)電廠的反應(yīng)堆等）包含在內(nèi)的系統(tǒng)?？傃b機(jī)容量指該系統(tǒng)中實(shí)際安裝的發(fā)電機(jī)組額定有功功率的總和，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）為單位計(jì)。年發(fā)電量指該系統(tǒng)中所有發(fā)電機(jī)組全年實(shí)際發(fā)出

3、電能的總和，以千瓦時(shí)（KWh）、兆瓦時(shí)（MWh）、吉瓦時(shí)（GWh）為單位計(jì)。 最大負(fù)荷指規(guī)定時(shí)間內(nèi)，電力系統(tǒng)總有功功率負(fù)荷的最大值，以千瓦（KW）、兆瓦（MW）、吉瓦（GW）為單位計(jì)。 額定頻率按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，我國(guó)所有交流電力系統(tǒng)的額定功率為50Hz。 最高電壓等級(jí)是指該系統(tǒng)中最高的電壓等級(jí)電力線路的額定電壓。三、電能質(zhì)量1、電能質(zhì)量(Power Quality)，從普遍意義上講是指優(yōu)質(zhì)供電，包括電壓質(zhì)量、電流質(zhì)量、供電質(zhì)量和用電質(zhì)量。理想狀態(tài)的公用電網(wǎng)應(yīng)以恒定的頻率、正弦波形和標(biāo)準(zhǔn)電壓對(duì)用戶供電。影響電能質(zhì)量的因素包括：導(dǎo)致用電設(shè)備故障或不能正常工作的電壓、電流或頻率的偏差，其內(nèi)容包括頻率偏

4、差、電壓偏差、電壓波動(dòng)與閃變、三相不平衡、暫時(shí)或瞬態(tài)過(guò)電壓、波形畸變（諧波）、電壓暫降、中斷、暫升以及供電連續(xù)性等。 在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，電壓暫降和中斷已成為最重要的電能質(zhì)量問(wèn)題。2、電能質(zhì)量的具體指標(biāo)（1）電網(wǎng)頻率 我國(guó)電力系統(tǒng)的標(biāo)稱頻率為50Hz ，電網(wǎng)容量在300萬(wàn)千瓦及以上者為；電網(wǎng)容量在300萬(wàn)千瓦以下者，為。（2）電壓偏差 ：各電壓等級(jí)供電電壓偏差不超過(guò)額定電壓的-3+7 。（3） 三相電壓不平衡 ：電力系統(tǒng)公共連接點(diǎn)正常電壓不平衡度允許值為2，短時(shí)不得超過(guò)4。標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定對(duì)每個(gè)用戶電壓不平衡度的一般限值為。（4）公用電網(wǎng)諧波 ：6220kV各級(jí)公用電網(wǎng)電壓(相電壓)總諧波畸變率是為，

5、610kV為，3566kV為，110kV為；用戶注入電網(wǎng)的諧波電流允許值應(yīng)保證各級(jí)電網(wǎng)諧波電壓在限值范圍內(nèi)。（5）波動(dòng)和閃變 ：在公共供電點(diǎn)的電壓波動(dòng)允許值：10kV及以下為2.5%，35110kV為2，220kV及以上為。3、負(fù)荷調(diào)整常用的調(diào)整電力負(fù)荷的方法主要采用降低最大用電負(fù)荷，移峰填谷，包括年負(fù)荷調(diào)整、月負(fù)荷調(diào)整和日負(fù)荷調(diào)整，使用節(jié)能電器，推廣綠色節(jié)能光源，高峰時(shí)段適當(dāng)調(diào)高空調(diào)溫度，實(shí)行峰谷差別電價(jià)等方法，可以有效降低社會(huì)用電對(duì)電網(wǎng)最大負(fù)荷的需求。 年負(fù)荷調(diào)整：對(duì)一些季節(jié)性用電的負(fù)荷，將其用電安排在電網(wǎng)年負(fù)荷曲線的低谷時(shí)段，錯(cuò)開(kāi)冬夏兩季的用電高峰時(shí)間，減小電網(wǎng)的最大負(fù)荷，從而提高電網(wǎng)負(fù)

6、荷率。 月負(fù)荷的調(diào)整：合理安排一個(gè)月生產(chǎn)計(jì)劃，使生產(chǎn)用電負(fù)荷均勻。 日負(fù)荷的調(diào)整：將一班制生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)用電，放到后夜低谷時(shí)段生產(chǎn)，兩班制生產(chǎn)企業(yè)錯(cuò)開(kāi)早晚高峰生產(chǎn)，三班制連續(xù)生產(chǎn)企業(yè)中非連續(xù)性設(shè)備放在后夜低谷時(shí)段用電，推廣使用蓄熱蓄冷空調(diào)等。 調(diào)整負(fù)荷的意義：降低社會(huì)用電對(duì)電網(wǎng)最大負(fù)荷的需求，減少發(fā)電設(shè)備投資；減少企業(yè)團(tuán)體的電力消費(fèi)支出，降低生產(chǎn)成本，提高效益。提高發(fā)電企業(yè)及電網(wǎng)設(shè)備的利用率，降低生產(chǎn)成本電能損耗。在電力供應(yīng)出現(xiàn)缺口時(shí)，有利于形成有序的用電秩序，使有限的電力資源最大限度地滿足社會(huì)的需要。 電網(wǎng)備用容量電網(wǎng)中電源容量大于發(fā)電負(fù)荷的部分稱為電網(wǎng)備用容量。電網(wǎng)備用容量是為了保證電力系

7、統(tǒng)的調(diào)頻調(diào)峰、發(fā)電設(shè)備能定期檢修及機(jī)組發(fā)生事故時(shí)不至于對(duì)用戶停電，并滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。電網(wǎng)備用容量分為有功功率備用容量和無(wú)功功率備用容量，只有有了備用容量，電網(wǎng)才能在各種情況下對(duì)用戶可靠供電；才能及時(shí)調(diào)整電網(wǎng)頻率和供電電壓，保證電能質(zhì)量和電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行；也才有可能按最優(yōu)化準(zhǔn)則在各發(fā)電機(jī)組間進(jìn)行有功功率的經(jīng)濟(jì)分配。電網(wǎng)備用容量的設(shè)置目的和標(biāo)準(zhǔn)電網(wǎng)有功備用容量按設(shè)置的目的可分為負(fù)荷備用、事故備用、檢修備用和國(guó)名經(jīng)濟(jì)發(fā)展備用，一般系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使電力系統(tǒng)的裝機(jī)容量大于最高負(fù)荷的15%20%。各種備用容量宜采用如下標(biāo)準(zhǔn)：負(fù)荷備用容量一般為最大負(fù)荷的2%5%，低值適用于大電網(wǎng)，高值適用小電網(wǎng)

8、。事故備用容量一般為最大發(fā)電負(fù)荷的10%左右，但不小于電網(wǎng)中一臺(tái)最大機(jī)組的容量。檢修備用容量一般應(yīng)結(jié)合電網(wǎng)負(fù)荷特點(diǎn)，水、火點(diǎn)比例，設(shè)備質(zhì)量，檢修水平等情況確定，一般為最大發(fā)電負(fù)荷的8%15%。4、負(fù)荷曲線分析： 電網(wǎng)日負(fù)荷曲線由基荷、腰荷、峰荷三部組成。電網(wǎng)負(fù)荷最小負(fù)荷以下（A點(diǎn)）部分為基荷，最小負(fù)荷與平均負(fù)荷之間部分之間部分叫腰荷（A與B之間），平均負(fù)荷與最大負(fù)荷之間部分叫峰荷（D與B之間）。高峰負(fù)荷：又稱為尖峰負(fù)荷，指在一定時(shí)間內(nèi)發(fā)生的最大負(fù)荷值，高峰負(fù)荷一般依據(jù)季節(jié)的不同出現(xiàn)每天上午911時(shí)（早峰，C點(diǎn)）和1722時(shí)（晚峰，D點(diǎn)），因?yàn)檫@段時(shí)間是生產(chǎn)用電和生活用電最集中的時(shí)間，因此出現(xiàn)電

9、網(wǎng)高峰負(fù)荷，此時(shí)在日負(fù)荷曲線上出現(xiàn)高峰。低谷負(fù)荷：指在一定時(shí)間內(nèi)發(fā)生的最小負(fù)荷值。低谷負(fù)荷一般出現(xiàn)在晚上23時(shí)次日5時(shí)（A點(diǎn)），這段時(shí)間生產(chǎn)負(fù)荷和生活負(fù)荷都較低，在日負(fù)荷曲線上出現(xiàn)低谷。平均負(fù)荷指在某一段確定的時(shí)間段內(nèi)（如日、月、季、年）負(fù)荷的平均值。5、負(fù)荷率 負(fù)荷率是電網(wǎng)一定時(shí)間內(nèi)的平均有功負(fù)荷與最高有功負(fù)荷的百分比，用以衡量平均負(fù)荷與最高負(fù)荷之間的差異程度。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，負(fù)荷率越接近1，表明電網(wǎng)和設(shè)備的利用率越高，越經(jīng)濟(jì)，它反映了發(fā)、供、用電設(shè)備的使用狀況。提高負(fù)荷率對(duì)發(fā)、供、用、電網(wǎng)四方都有好處，對(duì)發(fā)電廠而言提高負(fù)荷率可以滿發(fā)多供，較低煤耗。對(duì)大宗動(dòng)力用戶來(lái)說(shuō)，可以減少受電變壓器容量

10、，降低高峰用電負(fù)荷，減少基本電費(fèi)開(kāi)支，降低生產(chǎn)成本；對(duì)電網(wǎng)而言，除由于電網(wǎng)輸送潮流穩(wěn)定而降低各個(gè)環(huán)節(jié)的電能損耗外，可以降低對(duì)負(fù)荷調(diào)整的成本，還可以減少或推遲國(guó)家用于電力工業(yè)的基本建設(shè)投資。 楚雄電網(wǎng)2009年8月31日供電量6818.07MW*H，最高供電負(fù)荷萬(wàn)kW，求當(dāng)日負(fù)荷率。楚雄電網(wǎng)2009年8月31日平均負(fù)荷萬(wàn)kW楚雄電網(wǎng)2009年8月31日負(fù)荷率萬(wàn)萬(wàn)kW=76.47%6、負(fù)荷分級(jí)：按對(duì)供電可靠性要求，一般將負(fù)荷分為以下三級(jí)：第一級(jí)負(fù)荷：一級(jí)負(fù)荷中斷供電將造成人身事故、設(shè)備損壞，產(chǎn)生大量廢品，生產(chǎn)秩序長(zhǎng)期不能恢復(fù)，使市政生活的重要部門(mén)發(fā)生混亂。一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由兩個(gè)電源供電。兩個(gè)電源的要求是

11、：1、兩個(gè)電源間無(wú)聯(lián)系；2、兩個(gè)電源間有聯(lián)系，但符合下列要求：（1）發(fā)生任何一種故障時(shí)，兩個(gè)電源的任何部分應(yīng)不致同時(shí)受到損壞；（2）發(fā)生任何一種故障且保護(hù)裝置正常時(shí)，有一個(gè)電源不中斷供電，并且在發(fā)生任何一種故障且主保護(hù)裝置失靈以至兩電源均中斷供電后，應(yīng)能在有人值班的處所完成各種必要操作，迅速恢復(fù)一個(gè)電源供電。 第二級(jí)負(fù)荷：二級(jí)負(fù)荷中斷供電將造成大量減產(chǎn)，影響人民生活。二級(jí)負(fù)荷應(yīng)盡量做到當(dāng)發(fā)生電力變壓器故障或電力線路常見(jiàn)故障時(shí)不致中斷供電（或中斷后能迅速恢復(fù)）。因此當(dāng)?shù)貐^(qū)供電條件允許且投資不高時(shí)，二級(jí)負(fù)荷宜由兩個(gè)電源供電。在負(fù)荷較小或地區(qū)供電條件困難時(shí)，二級(jí)負(fù)荷可由6kv及以上專用架空線供電。如

12、采用電纜時(shí)，應(yīng)敷設(shè)備用電纜并經(jīng)常處于運(yùn)行狀態(tài)。二類高層民用建筑有自備發(fā)電設(shè)備時(shí)，當(dāng)采用自動(dòng)啟動(dòng)有困難時(shí)，可采用手動(dòng)啟動(dòng)裝置。 第三級(jí)負(fù)荷：不屬于第一、第二級(jí)的，停電影響不大的其他負(fù)荷。三級(jí)負(fù)荷的供電一般應(yīng)設(shè)有兩臺(tái)變壓器，一用一備。五、頻率相關(guān)知識(shí)1、電力系統(tǒng)低頻運(yùn)行的危害 電力系統(tǒng)低頻運(yùn)行是非常危險(xiǎn)的,因?yàn)殡娫磁c負(fù)荷在低頻率下重新平衡很不牢固,也就是說(shuō)穩(wěn)定性很差,甚至產(chǎn)生頻率崩潰,會(huì)嚴(yán)重威脅電網(wǎng)的安全運(yùn)行,并對(duì)發(fā)電設(shè)備和用戶造成嚴(yán)重?fù)p壞,主要表現(xiàn)為以下幾方面:1)引起汽輪機(jī)葉片斷裂。在運(yùn)行中,汽輪機(jī)葉片由于受不均勻汽流沖擊而發(fā)生振動(dòng)。在正常頻率運(yùn)行情況下,汽輪機(jī)葉片不發(fā)生共振。當(dāng)?shù)皖l率運(yùn)行時(shí),

13、末級(jí)葉片可能發(fā)生共振或接近于共振,從而使葉片振動(dòng)應(yīng)力大大增加,如時(shí)間過(guò)長(zhǎng),葉片可能損傷甚至斷裂。2)使發(fā)電機(jī)出力降低,頻率降低,轉(zhuǎn)速下降,發(fā)電機(jī)兩端的風(fēng)扇鼓進(jìn)的風(fēng)量減小,冷卻條件變壞,如果仍維持出力不變,則發(fā)電機(jī)的溫度升高,可能超過(guò)絕緣材料的溫度允許值,為了使溫升不超過(guò)允許值,勢(shì)必要降低發(fā)電機(jī)出力。3)使發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓下降。因?yàn)轭l率下降時(shí),會(huì)引起機(jī)內(nèi)電勢(shì)下降而導(dǎo)致電壓降低,同時(shí),由于頻率降低,使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速降低,同軸勵(lì)磁電流減小,使發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓進(jìn)一步下降。4)對(duì)廠用電安全運(yùn)行的影響。當(dāng)?shù)皖l運(yùn)行時(shí),所有廠用交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速都相應(yīng)的下降,因而火電廠的給水泵、風(fēng)機(jī)、磨煤機(jī)等輔助設(shè)備的出力也將下降,

14、從而影響電廠的出力。其中影響最大的是高壓給水泵和磨煤機(jī),由于出力的下降,使電網(wǎng)有功電源更加缺乏,致使頻率進(jìn)一步下降,造成惡性循環(huán)。5)對(duì)用戶的危害:頻率下降,將使用戶的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降,出力降低,從而影響用戶產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。另外,頻率下降,將引起電鐘不準(zhǔn),電氣測(cè)量?jī)x器誤差增大,安全自動(dòng)裝置及繼電保護(hù)誤動(dòng)作等。2、電網(wǎng)頻率同有功功率的關(guān)系 當(dāng)電網(wǎng)發(fā)出的有功功率等于用戶有功負(fù)荷時(shí)，頻率保持不變；小于有功負(fù)荷時(shí)，頻率下降；大于有功負(fù)荷時(shí)，頻率上升。因此，改變發(fā)電機(jī)輸出的有功功率可以調(diào)整電網(wǎng)頻率。在系統(tǒng)有旋轉(zhuǎn)備用容量（運(yùn)行備用容量）的情況下，發(fā)電廠出力能通過(guò)頻率調(diào)節(jié)器較快地適應(yīng)負(fù)荷的變化，因此負(fù)荷變化

15、引起的頻率偏差值較小。一般運(yùn)行備用容量要求達(dá)到1%3。 3、調(diào)整頻率的方法一次調(diào)頻：是指由發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的頻率特性所固有的能力,隨頻率變化而自動(dòng)進(jìn)行頻率調(diào)整。其特點(diǎn)是頻率調(diào)整速度快,但調(diào)整量隨發(fā)電機(jī)組不同而不同,且調(diào)整量有限,值班調(diào)度員難以控制。二次調(diào)頻：是指當(dāng)電力系統(tǒng)負(fù)荷或發(fā)電出力發(fā)生較大變化時(shí),一次調(diào)頻不能恢復(fù)頻率至規(guī)定范圍時(shí)采用的調(diào)頻方式。二次調(diào)頻分為手動(dòng)調(diào)頻及自動(dòng)調(diào)頻:手動(dòng)調(diào)頻：在調(diào)頻廠,由運(yùn)行人員根據(jù)系統(tǒng)頻率的變動(dòng)來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的出力,使頻率保持在規(guī)定范圍內(nèi),手動(dòng)調(diào)頻的特點(diǎn)是反映速度慢,在調(diào)整幅度較大時(shí),往往不能滿足頻率質(zhì)量的要求,同時(shí)值班人員操作頻繁,勞動(dòng)強(qiáng)度大。自動(dòng)調(diào)頻：這是現(xiàn)代

16、電力系統(tǒng)采用的調(diào)頻方式,自動(dòng)調(diào)頻是通過(guò)裝在發(fā)電廠和調(diào)度中心的自動(dòng)裝置隨系統(tǒng)頻率的變化自動(dòng)增減發(fā)電機(jī)的發(fā)電出力,保持系統(tǒng)頻率在較小的范圍內(nèi)波動(dòng),自動(dòng)調(diào)頻是電力系統(tǒng)調(diào)度自動(dòng)化的組成部分,它具有完成調(diào)頻、系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)線交換功率控制、和經(jīng)濟(jì)調(diào)度等綜合功能。4、電網(wǎng)頻率異常及事故處理云南電網(wǎng)獨(dú)立網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)頻率異常及事故處理的一般原則： (1).當(dāng)電網(wǎng)頻率降至 以下時(shí)，主調(diào)頻電廠和第二調(diào)頻電廠無(wú)須等待調(diào)度指令，應(yīng)立即自行增加出力直至頻率恢復(fù)到合格范圍內(nèi)或至設(shè)備允許過(guò)負(fù)荷出力。 (2).當(dāng)電網(wǎng)頻率降至 以下，經(jīng)電廠增加出力，且備用水電機(jī)組均已并網(wǎng)而頻率仍不能回升到合格范圍時(shí)： ：如須限電拉閘，省調(diào)值班調(diào)度

17、員須在 10分鐘內(nèi)將限電負(fù)荷數(shù)分配給各地調(diào)，地調(diào)應(yīng)在接令后 10分鐘內(nèi)完成。如遇執(zhí)行不力，省調(diào)越級(jí)執(zhí)行。 以下：各地調(diào)和發(fā)電廠、變電站的運(yùn)行值班人員應(yīng)立即匯報(bào)省調(diào)值班調(diào)度員，各地調(diào)立即執(zhí)行省調(diào)值班調(diào)度員指令，按“事故拉閘限電序位表”進(jìn)行拉閘，使頻率恢復(fù)至合格范圍內(nèi)。 (3).當(dāng)電網(wǎng)頻率下降到危及發(fā)電廠廠用電安全運(yùn)行時(shí)，發(fā)電廠可按調(diào)度機(jī)構(gòu)認(rèn)可的保廠用電規(guī)定，執(zhí)行保廠用電措施。 (4).當(dāng)電網(wǎng)頻率超過(guò) 以上時(shí)，各發(fā)電廠必須按省調(diào)指令相應(yīng)將出力降低使系統(tǒng)頻率恢復(fù)到合格范圍以內(nèi)，必要時(shí)省調(diào)值班調(diào)度員應(yīng)發(fā)布停機(jī)、停爐指令或采取水電廠短時(shí)棄水運(yùn)行，在 20分鐘內(nèi)使頻率恢復(fù)正常。(5).為保證電網(wǎng)頻率質(zhì)量，

18、水電廠應(yīng)做到： 低頻自啟動(dòng)機(jī)組正常投入。 在接到調(diào)度機(jī)構(gòu)值班調(diào)度員開(kāi)機(jī)指令后備用機(jī)組 10分鐘以內(nèi)并網(wǎng)運(yùn)行。 當(dāng)調(diào)頻廠運(yùn)行機(jī)組出力將達(dá)到最大或最小技術(shù)出力時(shí)，及時(shí)向調(diào)度機(jī)構(gòu)值班調(diào)度員匯報(bào)。(6).低頻減載動(dòng)作切除的線路，未得調(diào)度機(jī)構(gòu)值班調(diào)度員同意不得送電（事先規(guī)定的保安電力線和裝置誤動(dòng)切除的線路除外）。六、無(wú)功及電壓相關(guān)知識(shí)1、無(wú)功功率無(wú)功功率比較抽象，它是用于電路內(nèi)電場(chǎng)與磁場(chǎng)的交換，并用來(lái)在電氣設(shè)備中建立和維持磁場(chǎng)的電功率。它不對(duì)外作功，而是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?。凡是有電磁線圈的電氣設(shè)備，要建立磁場(chǎng)，就要消耗無(wú)功功率。比如40瓦的日光燈，除需40多瓦有功功率(鎮(zhèn)流器也需消耗一部分有功功率)來(lái)

19、發(fā)光外，還需80乏左右的無(wú)功功率供鎮(zhèn)流器的線圈建立交變磁場(chǎng)用。由于它不對(duì)外做功，才被稱之為“無(wú)功”。無(wú)功功率的符號(hào)用Q表示，單位為乏(Var)或千乏(kVar)。 無(wú)功功率不是無(wú)用功率，它的用處很大。電動(dòng)機(jī)需要建立和維持旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)就是靠從電源取得無(wú)功功率建立的。變壓器也同樣需要無(wú)功功率，才能使變壓器的一次線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，在二次線圈感應(yīng)出電壓。因此，沒(méi)有無(wú)功功率，電動(dòng)機(jī)就不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，變壓器也不能變壓，交流接觸器不會(huì)吸合。 在正常情況下，用電設(shè)備不但要從電源取得有功功率，同時(shí)還需要從電源取得無(wú)功功率。如果電網(wǎng)中的無(wú)功功率供不應(yīng)求，用電設(shè)備就沒(méi)有足夠的無(wú)功功

20、率來(lái)建立正常的電磁場(chǎng)，那么，這些用電設(shè)備就不能維持在額定情況下工作，用電設(shè)備的端電壓就要下降，從而影響用電設(shè)備的正常運(yùn)行。 無(wú)功功率對(duì)供、用電產(chǎn)生一定的不良影響，主要表現(xiàn)在： (1)降低發(fā)電機(jī)有功功率的輸出。 (2)降低輸、變電設(shè)備的供電能力。 (3)造成線路電壓損失增大和電能損耗的增加。 (4)造成低功率因數(shù)運(yùn)行和電壓下降，使電氣設(shè)備容量得不到充分發(fā)揮。 2、電壓對(duì)系統(tǒng)的影響當(dāng)電壓過(guò)高時(shí)：會(huì)對(duì)負(fù)荷的運(yùn)行帶來(lái)不良影響；影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，損壞設(shè)備；各種電氣設(shè)備絕緣會(huì)損壞，在超高壓輸電線路中還將增加電暈損耗；甚至?xí)痣娏ο到y(tǒng)電壓崩潰，造成大面積停電。電壓降低時(shí)：會(huì)使電網(wǎng)中的有功功率損耗和能量

21、損耗增加，過(guò)低還會(huì)危及電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。無(wú)論是作為負(fù)荷用電設(shè)備還是電力系統(tǒng)本身，都要求能在一定的額定電壓水平下工作。3、功率因素 功率因素是實(shí)際消耗的功率與電力供給容量之比值.所以功率因素越高,電力在傳輸過(guò)程中即可減少無(wú)謂的損失并提高電力的利用率。 相關(guān)公式：提高系統(tǒng)功率因素的好處：（1）、減少電力網(wǎng)中輸電線路上的有功功率損耗和電能損耗。（2） 、使電力系統(tǒng)內(nèi)的電氣設(shè)備容量更能充分利用。（3） 、使線路的電壓損耗減小。4、電壓中樞點(diǎn) 電力系統(tǒng)是一個(gè)龐大的系統(tǒng)，其中的負(fù)荷難以計(jì)數(shù)，無(wú)法對(duì)其中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓進(jìn)行監(jiān)視和調(diào)整，通常的做法是選擇一些關(guān)鍵性的母線作為電壓監(jiān)視點(diǎn)，如果將這些母線的電壓偏

22、差控制在允許范圍內(nèi)，系統(tǒng)中其他節(jié)點(diǎn)的電壓及負(fù)荷電壓就能基本滿足要求，這些電壓監(jiān)視點(diǎn)稱為電壓中樞點(diǎn)；一般選擇系統(tǒng)內(nèi)裝機(jī)容量較大的發(fā)電廠高壓母線，容量較大的變電所低壓母線，以及有大量地方負(fù)荷的發(fā)電機(jī)母線作為電壓中樞點(diǎn)。 5、 “逆調(diào)壓”“逆調(diào)壓”即在最大負(fù)荷時(shí)使中樞點(diǎn)電壓保持比線路電壓高5%，最小負(fù)荷時(shí)將中樞點(diǎn)電壓下降至額定電壓?！绊樥{(diào)壓”即在最大負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓低一些（但不得低于線路額定電壓的102.5%）,在最小負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓高一些（但不得高于線路額定電壓的107.5%）。 “恒調(diào)壓”無(wú)論在最大負(fù)荷還是最小負(fù)荷，保持中樞點(diǎn)電壓為線路電壓102%-105%。 6、無(wú)功電源及電壓調(diào)整電力

23、系統(tǒng)的無(wú)功電源除了同步電機(jī)外，還有靜電電容器、靜止無(wú)功補(bǔ)償器以及靜止無(wú)功發(fā)生器，這4種裝置又稱為無(wú)功補(bǔ)償裝置。除電容器外，其余幾種既能吸收容性無(wú)功又能吸收感性無(wú)功。(1)同步電機(jī)：同步電機(jī)中有發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)及調(diào)相機(jī)3種。同步發(fā)電機(jī)：同步發(fā)電機(jī)是唯一的有功電源，同時(shí)又是最基本的無(wú)功電源，當(dāng)其在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，可以發(fā)出無(wú)功功率：Q=Ssin=Ptg其中:Q、S、P、是相對(duì)應(yīng)的無(wú)功功率、視在功率、有功功率和功率因數(shù)角。 現(xiàn)代同步發(fā)電機(jī)在端電壓偏離額定值不超過(guò) 土5%的范圍內(nèi)，能夠以額定功率運(yùn)行。大中型同步發(fā)電機(jī)都裝有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置，可以根據(jù)運(yùn)行情況調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來(lái)改變其端電壓。對(duì)于不同類型的供電網(wǎng)

24、絡(luò)，發(fā)電機(jī)調(diào)壓作用是不同的。 由孤立發(fā)電廠不經(jīng)升壓直接供電的小型電力網(wǎng)，因供電線路不長(zhǎng)，線路上電壓損耗不大，故改變發(fā)電機(jī)端電壓就可以滿足負(fù)荷點(diǎn)的電壓質(zhì)量要求。 對(duì)于線路較長(zhǎng)、供電范圍較大、有多級(jí)變壓的供電系統(tǒng)，從發(fā)電機(jī)端到最遠(yuǎn)處負(fù)荷點(diǎn)之間，在最大運(yùn)行方式和最小運(yùn)行方式下的電壓變化差異較大（可達(dá)20%）。因而僅靠發(fā)電機(jī)調(diào)壓難以滿足要求。發(fā)電機(jī)調(diào)壓主要是為了滿足近處地方負(fù)荷的電壓要求。 對(duì)于有若干發(fā)電廠并列運(yùn)行的電力系統(tǒng)，利用發(fā)電機(jī)調(diào)壓會(huì)出現(xiàn)新的問(wèn)題。例如：兩個(gè)發(fā)電廠相距約60km，由110kV線路相聯(lián)，如果要把一個(gè)電廠的110kV母線電壓提高5%，大約要該廠多輸出25Mvar的無(wú)功功率。因而要求

25、進(jìn)行電壓調(diào)整的電廠需由充裕的無(wú)功容量?jī)?chǔ)備，一般難以滿足。此外在系統(tǒng)內(nèi)并列運(yùn)行的發(fā)電廠中，調(diào)整個(gè)別發(fā)電廠的母線電壓，會(huì)引起系統(tǒng)中無(wú)功功率的重新分配，還可能同無(wú)功功率的經(jīng)濟(jì)分配相矛盾。所以在大型電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)調(diào)壓一般只作為一種輔助性的調(diào)壓措施。發(fā)電機(jī)的進(jìn)相運(yùn)行：發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí),向系統(tǒng)提供有功的同時(shí)還提供無(wú)功,定子電流滯后于端電壓一個(gè)角度,此種狀態(tài)即遲相運(yùn)行.當(dāng)逐漸減少勵(lì)磁電流使發(fā)電機(jī)從向系統(tǒng)提供無(wú)功而變?yōu)閺南到y(tǒng)吸收無(wú)功,定子電流從滯后而變?yōu)槌鞍l(fā)電機(jī)端電壓一個(gè)角度,此種狀態(tài)即進(jìn)相運(yùn)行.進(jìn)相運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)定子端部漏磁較遲相運(yùn)行時(shí)增大.特別是大型發(fā)電機(jī)線負(fù)荷高,正常運(yùn)行時(shí)端部漏磁比較大,端部鐵芯壓指

26、連接片溫升高,進(jìn)相運(yùn)行時(shí)因?yàn)槁┐旁龃?溫升加劇.進(jìn)相運(yùn)行時(shí)發(fā)電機(jī)端部電壓降低,廠用電電壓也相應(yīng)降低,如果超出10%,將影響廠用電運(yùn)行.因此,同步發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行要通過(guò)試驗(yàn)確定進(jìn)相運(yùn)行深度.即在供給一定有功狀態(tài)下,吸收多少無(wú)功才能保持系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定,各部件溫升不超限,并能滿足電壓的要求.發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行受哪些因素限制.當(dāng)系統(tǒng)供給的感性無(wú)功功率多于需要時(shí),將引起系統(tǒng)電壓升高,要求發(fā)電機(jī)少發(fā)無(wú)功甚至吸收無(wú)功,此時(shí)發(fā)電機(jī)可以由遲相運(yùn)行轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)相運(yùn)行.制約發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行的主要因素有:(1)系統(tǒng)穩(wěn)定的限制(2)發(fā)電機(jī)定子端部件溫度的限制(3)定子電流的限制(4)廠用電電壓的限制 同步調(diào)相機(jī):同步調(diào)相機(jī)

27、是空載運(yùn)行的同步電機(jī)，它能在欠勵(lì)或過(guò)勵(lì)的情況下向系統(tǒng)吸收或供出無(wú)功，裝有自勵(lì)裝置的同步電機(jī)能根據(jù)電壓平滑地調(diào)節(jié)輸入或輸出的無(wú)功功率，這是其優(yōu)點(diǎn)。但它的有功損耗大、運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜、響應(yīng)速度慢，近來(lái)已逐漸退出電網(wǎng)運(yùn)行。并聯(lián)電容器：并聯(lián)電容器補(bǔ)償是目前使用最廣泛的一種無(wú)功電源，由于通過(guò)電容器的交變電流在相位上正好超前于電容器極板上的電壓，相反于電感中的滯后，由此可視為向電網(wǎng)發(fā)出無(wú)功功率：Q=U*U/Xc其中：Q、U、Xc分別為無(wú)功功率、電壓、電容器容抗。并聯(lián)電容器本身功耗很小，裝設(shè)靈活，節(jié)省投資；由它向系統(tǒng)提供無(wú)功可以改善功率因數(shù)，減少由發(fā)電機(jī)提供的無(wú)功功率。靜止無(wú)功補(bǔ)償器：靜止無(wú)功補(bǔ)償器是由晶閘管所

28、控制投切電抗器和電容器組成，由于晶閘管對(duì)于控制信號(hào)反應(yīng)極為迅速，而且通斷次數(shù)也可以不受限制。當(dāng)電壓變化時(shí)靜止補(bǔ)償器能快速、平滑地調(diào)節(jié)，以滿足動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)男枰?，同時(shí)還能做到分相補(bǔ)償；對(duì)于三相不平衡負(fù)荷及沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)性；但由于晶閘管控制對(duì)電抗器的投切過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高次諧波，為此需加裝專門(mén)的濾波器。靜止無(wú)功發(fā)生器：它的主體是一個(gè)電壓源型逆變器，由可關(guān)斷晶閘管適當(dāng)?shù)耐〝啵瑢㈦娙萆系闹绷麟妷恨D(zhuǎn)換成為與電力系統(tǒng)電壓同步的三相交流電壓，再通過(guò)電抗器和變壓器并聯(lián)接入電網(wǎng)。適當(dāng)控制逆變器的輸出電壓，就可以靈活地改變其運(yùn)行工況，使其處于容性、感性或零負(fù)荷狀態(tài)。與靜止無(wú)功補(bǔ)償器相比，靜止無(wú)功發(fā)生器響應(yīng)速度更

29、快，諧波電流更少，而且在系統(tǒng)電壓較低時(shí)仍能向系統(tǒng)注入較大的無(wú)功。利用無(wú)功功率補(bǔ)償調(diào)壓 無(wú)功功率的產(chǎn)生基本上不消耗能源，但是無(wú)功功率沿電力網(wǎng)傳送卻要引起有功功率損耗和電壓損耗。合理配置無(wú)功功率補(bǔ)償容量，以改變電力網(wǎng)的無(wú)功潮流分布，可以減少網(wǎng)絡(luò)中的有功功率損耗和電壓損耗，從而改善用戶處的電壓質(zhì)量。電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償原則： 電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑瓌t是電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)基本上按分層分區(qū)和就地平衡原則考慮，并應(yīng)能隨負(fù)荷和電壓進(jìn)行調(diào)整，保證系統(tǒng)各中樞點(diǎn)的電壓在正常和事故后均能滿足規(guī)定的要求，避免經(jīng)長(zhǎng)距離線路或多級(jí)變壓器傳送無(wú)功。變壓器調(diào)壓的應(yīng)用：改變變壓器的變比可以升高或降低次級(jí)繞組的電壓。為實(shí)現(xiàn)調(diào)壓，在雙繞組變壓器的高

30、壓繞組上設(shè)有若干個(gè)分接頭以供選擇，其中對(duì)應(yīng)額定電壓Vn的稱為主接頭。三繞組變壓器一般在高壓繞組和中壓繞組設(shè)置分接頭。變壓器的低壓繞組不設(shè)分接頭。改變變壓器的變比調(diào)壓實(shí)際上就是根據(jù)調(diào)壓要求適當(dāng)選擇分接頭。普通的雙繞組變壓器的分接頭只能在停電情況下改變。在正常運(yùn)行中無(wú)論端電壓、負(fù)荷怎樣變化只能使用一個(gè)固定的分接頭。這時(shí)可以分別計(jì)算出不同變比下該系統(tǒng)最高電壓和最低電壓對(duì)應(yīng)的二次電壓值然后與所需要的電壓范圍進(jìn)行比較，選擇分接頭。各種調(diào)壓措施的合理應(yīng)用及分析電壓質(zhì)量問(wèn)題，從全局來(lái)講是電力系統(tǒng)的電壓水平問(wèn)題。為了確保運(yùn)行中的系統(tǒng)具有正常電壓水平，系統(tǒng)擁有的無(wú)功功率電源必須滿足在正常電壓水平下的無(wú)功需求。利

31、用發(fā)電機(jī)調(diào)壓不需要增加費(fèi)用，是發(fā)電機(jī)直接供電的小系統(tǒng)的主要調(diào)壓手段。當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功功率供應(yīng)比較充裕時(shí)，各變電站的調(diào)壓?jiǎn)栴}可以通過(guò)選擇變壓器的分接頭來(lái)解決。當(dāng)最大負(fù)荷和最小負(fù)荷兩種情況下的電壓變化幅度不大時(shí)，普通變壓器選擇合適的檔位一般就可以滿足要求。當(dāng)電壓變化幅度較大或要求逆調(diào)壓是，宜采用帶負(fù)荷調(diào)壓的變壓器。有載調(diào)壓變壓器可以裝設(shè)在樞紐變電站，也可以裝在大容量的用戶處。在系統(tǒng)無(wú)功不足的條件下，不宜采用調(diào)整變壓器分接頭的辦法來(lái)提高電壓。因?yàn)楫?dāng)某一地區(qū)的電壓由于變壓器分接頭的改變而升高后，該地區(qū)所需的無(wú)功功率也增大了，這就可能擴(kuò)大系統(tǒng)的無(wú)功缺額，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的電壓水平更加下降。從全局來(lái)看，這樣做的

32、效果是不好的。輸電線路的自然功率運(yùn)行中的輸電線路既能產(chǎn)生無(wú)功功率（由于分布電容的存在）又消耗無(wú)功功率（由于串聯(lián)阻抗）。當(dāng)線路中輸送某一數(shù)值的有功功率時(shí)，線路上的這兩種無(wú)功功率恰好能相互平衡，送端感受到得線路阻抗為一純電阻性負(fù)載，我們把這個(gè)有功功率的數(shù)值叫做線路的自然功率。自然功率用于比較不同電壓等級(jí)輸電線路的輸電能力和分析電壓及無(wú)功調(diào)節(jié)，當(dāng)線路按自然功率輸送負(fù)荷時(shí)不需要無(wú)功負(fù)荷的輸入和輸出，最經(jīng)濟(jì)合理。當(dāng)線路輸送功率大于自然功率時(shí)，送端的電源必須向線路輸入無(wú)功才能保持無(wú)功平衡和電壓穩(wěn)定；相反，當(dāng)線路輸送功率小于自然功率時(shí)，則線路電納（容抗）產(chǎn)生的無(wú)功將大于線路電抗消耗的無(wú)功，使送端和受端電壓升

33、高。110kV單導(dǎo)線的自然功率一般約為3040MW。220kV單導(dǎo)線的自然功率一般約為130140MW。220kV雙分裂導(dǎo)線的自然功率一般約為140160MW。7、頻率調(diào)整和電壓調(diào)整的關(guān)系電力系統(tǒng)有功功率和無(wú)功功率需求即同電壓有關(guān)，也同頻率有關(guān)。頻率或電壓的變化都將通過(guò)系統(tǒng)的負(fù)荷特性同時(shí)影響到有功功率和無(wú)功功率的平衡。當(dāng)系統(tǒng)頻率下降時(shí)，發(fā)電機(jī)發(fā)出的無(wú)功功率將要減少；變壓器和異步電動(dòng)機(jī)勵(lì)磁所需的無(wú)功功率將要增加，繞組漏抗的無(wú)功功率損耗將要減小；線路電容充電功率和電抗的無(wú)功損耗都要減少?？偟膩?lái)說(shuō)，頻率下降時(shí)，系統(tǒng)的無(wú)功需求略有增加。如果系統(tǒng)的無(wú)功電源不足，則在頻率下降時(shí)，系統(tǒng)的無(wú)功需求略有增加。如

34、果系統(tǒng)無(wú)功電源不足，則在頻率下降時(shí)，將很難維持電壓的正常水平。通常頻率下降1%，電壓將下降（0.82）%。如果系統(tǒng)的無(wú)功電源充足，則在頻率下降時(shí)，為滿足正常電壓下的無(wú)功平衡，發(fā)電機(jī)將輸出更多的無(wú)功功率。當(dāng)系統(tǒng)頻率增高時(shí)，發(fā)電機(jī)的電勢(shì)將要增高，系統(tǒng)的無(wú)功需求略有減少，因此系統(tǒng)的電壓將要上市。為維持電壓的正常水平，發(fā)電機(jī)的無(wú)功出力可略為減少。當(dāng)電網(wǎng)電壓水平提高時(shí)，負(fù)荷所需的有功功率將要增加，電力網(wǎng)中的損耗略減，系統(tǒng)有功需求有所增加。如果有功電源不很充裕，將引起頻率的下降。當(dāng)電壓水平降低時(shí)，系統(tǒng)總的有功需求將要減少，從而導(dǎo)致頻率的升高。在事故后的運(yùn)行方式下，由于某些發(fā)電機(jī)（或電廠）退出運(yùn)行，系統(tǒng)的有

35、功和無(wú)功功率都不足時(shí)，電壓的下降將減少有功的缺額，從而在一定程度上阻止頻率的急劇下降。當(dāng)系統(tǒng)由于有功不足和無(wú)功不足因而頻率和電壓都偏低時(shí)，應(yīng)該首先解決有功功率平衡的問(wèn)題，因?yàn)轭l率的提高能減少無(wú)功功率的缺額，這對(duì)于調(diào)整電壓時(shí)有利的。如果首先去提高電壓，就會(huì)擴(kuò)大有功的缺額，導(dǎo)致頻率更加下降，無(wú)助于改善系統(tǒng)的運(yùn)行條件。電力系統(tǒng)在額定參數(shù)（電壓和頻率）附近運(yùn)行時(shí)，電壓變化對(duì)有功平衡的影響和頻率變化對(duì)無(wú)功平衡的影響都是次要的。正因?yàn)槿绱?，才有可能分別處理調(diào)壓和調(diào)頻的問(wèn)題。此外，調(diào)頻和調(diào)壓也有所區(qū)別。全系統(tǒng)的頻率是統(tǒng)一的，調(diào)頻涉及整個(gè)系統(tǒng)；而無(wú)功功率平衡和電壓調(diào)整則有可能按地區(qū)解決。當(dāng)線路有功潮流不超過(guò)允許范圍時(shí)，有功電源的任意分布不會(huì)妨礙頻率的調(diào)整，而無(wú)功平衡和調(diào)壓則同無(wú)功電源的合理分布有著密切的關(guān)系。1、已知一臺(tái)雙繞組降壓變的調(diào)檔范圍為：，高壓側(cè)的電壓變化范圍為114117kV,要求低壓側(cè)母線電壓變化范圍的范圍，試選擇合適的檔位。（不考慮變壓器的阻抗） 1檔：n(變比114117kV對(duì)應(yīng)的二次電壓為不滿足要求。2、題目：按照南方電網(wǎng)的低