第八章對稱分量法應(yīng)用-電力系統(tǒng)分析課件

第六章電力系統(tǒng)無功功率和電壓調(diào)整主要內(nèi)容:電力系統(tǒng)中無功功率的平衡電力系統(tǒng)中無功功率的最優(yōu)分配電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整11/23/2022第六章電力系統(tǒng)無功功率和電壓調(diào)整主要內(nèi)容:11/22/201第一節(jié)電力系統(tǒng)中無功功率的平衡一.無功功率負(fù)荷和無功功率損耗１.無功負(fù)荷：

以滯后功率因數(shù)運(yùn)行的設(shè)備的無功部分２.無功損耗：線路

消耗QL（感性）提供QC（充電功率）11/23/2022第一節(jié)電力系統(tǒng)中無功功率的平衡一.無功功率負(fù)荷和無功功率損2變壓器

消耗QL消耗QC消耗QL11/23/2022消耗QL消耗QC消耗QL11/22/20223二.無功公功率電源１.發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)是目前唯一的有功電源，又是基本的無功電源,發(fā)QG的能力與同時發(fā)出PG有關(guān),由發(fā)電機(jī)的PQ極限曲線決定系統(tǒng)中有備用有功電源時,可將負(fù)荷中心的發(fā)電機(jī)降低功率因數(shù)運(yùn)行，少發(fā)有功、多發(fā)無功,有利于無功的局部平衡，提高系統(tǒng)電壓水平。PQ極限曲線11/23/2022二.無功公功率電源１.發(fā)電機(jī)PQ極限曲線11/22/20224２.電容器和調(diào)相機(jī)電容器優(yōu)點(diǎn)：組合靈活，可分散、集中，可分相補(bǔ)償；投資少、有功損耗少(額定容量的0.3~0.5%)缺點(diǎn)：電壓下降時急劇下降,不利于電壓穩(wěn)定同步調(diào)相機(jī)同步調(diào)相機(jī)是特殊狀態(tài)下的同步電機(jī)可視為不發(fā)pG的同步電機(jī)或不帶PD的同步電機(jī)11/23/2022２.電容器和調(diào)相機(jī)11/22/20225過激運(yùn)行時發(fā)出QG（無功電源)欠激運(yùn)行時吸收QG（無功負(fù)荷）優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)平滑、系統(tǒng)故障時也能調(diào)、可作無功負(fù)荷。缺點(diǎn)：損耗大(額定容量的1.5~5%)，投資大、維護(hù)量大。

11/23/202211/22/20226３.靜止補(bǔ)償器和靜止調(diào)相機(jī)

靜止無功補(bǔ)償器

11/23/2022３.靜止補(bǔ)償器和靜止調(diào)相機(jī)11/22/20227

運(yùn)行在水平區(qū)段：

從無功補(bǔ)償角度來看：優(yōu)點(diǎn):調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，反應(yīng)速度快，特性平滑,可分相補(bǔ)償,維護(hù)簡單,損耗小。缺點(diǎn):最大補(bǔ)償量正比于電壓平方,電壓低時補(bǔ)償量小；諧波對電力系統(tǒng)產(chǎn)生污染。11/23/2022運(yùn)行在水平區(qū)段：從無功補(bǔ)償角度來看：優(yōu)點(diǎn):調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，8靜止調(diào)相機(jī)11/23/2022靜止調(diào)相機(jī)11/22/20229當(dāng)Ua＞UA／K時，調(diào)相機(jī)向系統(tǒng)輸出感性無功功率當(dāng)Ua＜UA/K時，將由系統(tǒng)輸入感性無功功率由于此處換流器交流側(cè)電壓Ua完全可控，不存在靜止補(bǔ)償器因端電壓取決于系統(tǒng)電壓而帶來的缺陷．４.并聯(lián)電抗器（消耗無功）

對高壓遠(yuǎn)距離輸電線路而言，它有提高輸送能力，降低過電壓等作用．

11/23/2022當(dāng)Ua＞UA／K時，調(diào)相機(jī)向系統(tǒng)輸出感性無功功率11/22/10三.無功功率的平衡規(guī)劃設(shè)計：

運(yùn)行中：

電源負(fù)荷損耗備用設(shè)備11/23/2022三.無功功率的平衡規(guī)劃設(shè)計：運(yùn)行中：電源負(fù)荷損耗備用設(shè)備11１.電壓水平的確定

負(fù)荷的無功——電壓靜態(tài)特性

系統(tǒng)的無功——電壓靜態(tài)特性11/23/2022１.電壓水平的確定

負(fù)荷的無功——電壓靜態(tài)特性

系統(tǒng)12電壓水平的確定

δФФU11/23/2022電壓水平的確定δФФU11/22/202213２.無功補(bǔ)償：設(shè)置除發(fā)電機(jī)以外的無功電源以滿足系統(tǒng)電壓要求原因：實(shí)際的負(fù)荷功率因數(shù)低（０.７左右），而發(fā)電機(jī)的高（０.８～０.９）網(wǎng)損中無功損耗＞有功損耗無功功率不能遠(yuǎn)距離輸送所以：就地進(jìn)行補(bǔ)償，另裝無功電源

無功平衡要求：

全系統(tǒng)平衡(運(yùn)行、規(guī)劃設(shè)計)局部地區(qū)基本平衡、避免無功遠(yuǎn)距離輸送。11/23/2022２.無功補(bǔ)償：設(shè)置除發(fā)電機(jī)以外的無功電源以滿足14第二節(jié)無功功率的最優(yōu)分布一.減少系統(tǒng)對無功的需求1.為什么要減少無功的需求

因為面對十分低劣的負(fù)荷自然功率因數(shù)談無功功率的最優(yōu)分布,顯然是舍本逐末的.2.減少無功需求的措施不使電動機(jī)的容量過多地超過被拖動機(jī)械所需的功率在某些設(shè)備上以同步電動機(jī)代替異步電動機(jī)異步機(jī)同步化11/23/2022第二節(jié)無功功率的最優(yōu)分布一.減少系統(tǒng)對無功的需求11/215二.無功功率電源的最優(yōu)分布優(yōu)化無功功率電源分布的目的:降低網(wǎng)絡(luò)中有功功率的損耗數(shù)學(xué)模型:目標(biāo)函數(shù):約束條件:結(jié)論:運(yùn)用拉格朗日乘數(shù)法得出最優(yōu)分布的條件:

1.等網(wǎng)損微增率準(zhǔn)則11/23/2022二.無功功率電源的最優(yōu)分布優(yōu)化無功功率電源分布的目的:降低網(wǎng)162.無功功率電源的最優(yōu)分布:

確立了最優(yōu)分布的等網(wǎng)損微增率準(zhǔn)則然后由條件列出方程組，解出各解，就可得到電源的最優(yōu)分布3.注意:

當(dāng)某點(diǎn)求出的無功容量超過了不等式的約束條件時，應(yīng)取這點(diǎn)的無功即為它的極限，然后由其他點(diǎn)繼續(xù)做計算求出無功功率11/23/20222.無功功率電源的最優(yōu)分布:11/22/202217三.無功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配１.最優(yōu)網(wǎng)損微增率準(zhǔn)則

在系統(tǒng)中某節(jié)點(diǎn)i設(shè)置為無功功率補(bǔ)償?shù)南葲Q條件是由于設(shè)置補(bǔ)償設(shè)備而節(jié)約的費(fèi)用大于為設(shè)置補(bǔ)償設(shè)備而耗費(fèi)的費(fèi)用．以數(shù)學(xué)表示式表示則為：

從而，確定節(jié)點(diǎn)i的最優(yōu)補(bǔ)償設(shè)備的條件是：

11/23/2022三.無功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配11/22/202218由于β為單位電能損耗價格α，γ分別為折舊率和投資回收率ΔPΣ0,ΔPΣ分別為設(shè)置補(bǔ)償設(shè)備前后全網(wǎng)最大負(fù)荷下的有功功率損耗Kc為電容補(bǔ)償設(shè)備投資11/23/2022由于β為單位電能損耗價格α，γ分別為折舊率和投資回收率ΔPΣ19可得：令上式對Qci的偏導(dǎo)數(shù)為零，可得式中等號左側(cè)是節(jié)點(diǎn)i的網(wǎng)損微增率，等號右側(cè)響應(yīng)地就稱最優(yōu)網(wǎng)損微增率，且為負(fù)值，表示每增加單位容量無功補(bǔ)償設(shè)備所能減少的有功損耗。11/23/2022可得：令上式對Qci的偏導(dǎo)數(shù)為零，可得式中等號左側(cè)是節(jié)點(diǎn)i的20

由上式可列出最優(yōu)網(wǎng)損微增率準(zhǔn)則

γeq表示最優(yōu)網(wǎng)損微增效。此準(zhǔn)則表明，只應(yīng)在網(wǎng)損微增率具有負(fù)值，且小于γeq的節(jié)點(diǎn)設(shè)置無功功率補(bǔ)償設(shè)備等網(wǎng)損微增率是無功電源最優(yōu)分布的準(zhǔn)則，而最優(yōu)網(wǎng)損微增率或無功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量則是衡量無功負(fù)荷最優(yōu)補(bǔ)償?shù)臏?zhǔn)則。

11/23/2022由上式可列出最優(yōu)網(wǎng)損微增率準(zhǔn)則γeq表示最優(yōu)網(wǎng)損微增效。此21第三節(jié)電力系統(tǒng)電壓調(diào)整1.電壓偏移對負(fù)荷的影響

照明、電熱、電動機(jī)、家用電器2.電壓偏移對電力系統(tǒng)的影響

功率損耗、電能損耗、設(shè)備絕緣、運(yùn)行穩(wěn)定性、電暈損耗一.調(diào)壓的必要性11/23/2022第三節(jié)電力系統(tǒng)電壓調(diào)整1.電壓偏移對負(fù)荷的影響2.電壓偏22二、調(diào)壓的整體思想1.什么是電壓中樞點(diǎn)

中樞點(diǎn):大型發(fā)電廠的高壓母線、大型變電所的二次母線、有大量地方負(fù)荷的發(fā)電廠母線

如下圖所示:

11/23/2022二、調(diào)壓的整體思想1.什么是電壓中樞點(diǎn)11/22/2022232.調(diào)壓的整體思想

因為很多負(fù)荷都由這些中樞點(diǎn)供電,并且中樞點(diǎn)至各負(fù)荷點(diǎn)在最大最小負(fù)荷時電壓損耗之差不能大于負(fù)荷點(diǎn)允許上下限電壓之差,所以如能控制住這些點(diǎn)的電壓偏移就能控制系統(tǒng)中大部分負(fù)荷的電壓偏移.

三．調(diào)壓方式

１.逆調(diào)壓２.順調(diào)壓３.恒調(diào)壓11/23/20222.調(diào)壓的整體思想11/22/202224逆調(diào)壓:

最大負(fù)荷時保持中樞點(diǎn)電壓比線路額定電壓高5%;最小負(fù)荷時,使中樞點(diǎn)電壓降至線路額定電壓。

適用范圍：中樞點(diǎn)到各負(fù)荷點(diǎn)線路長、負(fù)荷變化較大，變化規(guī)律大致相同。2.順調(diào)壓：

最大負(fù)荷時電壓不低于線路額定電壓102.5%;最小負(fù)荷時電壓不高于線路額定電壓的107.5%。適用范圍:

電壓損耗小,負(fù)荷變動小,用戶允許電壓偏移大。

3.恒調(diào)壓：

中樞點(diǎn)電壓保持在比線路額定電壓高2~5%。適用范圍:

電壓損耗較小,負(fù)荷變動較小。

11/23/2022逆調(diào)壓:11/22/202225四.電壓控制原理UGT1LT2UDR+jX11/23/2022四.電壓控制原理UGT1L26使UD變化的措施：1．調(diào)整UG；2．調(diào)整變比K1、K2；3．改變功率分布(以為主)；4．改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)R+jX(以X為主);怎么實(shí)現(xiàn)？11/23/2022使UD變化的措施：怎么實(shí)現(xiàn)？11/22/202227五．調(diào)壓措施：１.利用發(fā)電機(jī)調(diào)壓２.改變變壓器變比調(diào)壓３.利用無功補(bǔ)償調(diào)11/23/2022五．調(diào)壓措施：11/22/202228１.利用發(fā)電機(jī)調(diào)壓11/23/2022１.利用發(fā)電機(jī)調(diào)壓11/22/202229兩個問題:①對于較長線路、多電壓級輸電,此時僅靠調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)不能滿足要求②多機(jī)系統(tǒng)中,與無功備用、無功的經(jīng)濟(jì)分配有矛盾。①適用于小系統(tǒng)、線路長；②易于實(shí)現(xiàn)逆調(diào)壓③此調(diào)壓僅作輔助措施11/23/2022兩個問題:①對于較長線路、多電壓②多機(jī)系統(tǒng)中,與無功備用、30２.改變變壓器變比調(diào)壓電力變壓器主接頭、分接頭條件:

從整個系統(tǒng)來看,必須無功電源充足。變壓器本身不是無功電源,當(dāng)系統(tǒng)中無功電源不足時,達(dá)不到調(diào)壓要求。雙繞組變壓器無載調(diào)壓降壓變：

UH：高壓側(cè)實(shí)際電壓(由潮流計算獲得)；UL：低壓側(cè)希望電壓(由調(diào)壓要求獲得)；UTH：高壓側(cè)欲選分接頭電壓；UTL：低壓側(cè)固定接頭電壓，UNL。

11/23/2022２.改變變壓器變比調(diào)壓電力變壓器主接頭、分接頭11/22/231如下圖所示：UHZT

P+jQ

UTH/UTL

UL①考慮不同負(fù)荷時的調(diào)壓要求:

最大負(fù)荷時:

最小負(fù)荷時:

②普通雙繞組變壓器,須停電換分接頭,所以取平均值兼顧:11/23/2022如下圖所示：UHZTP+jQUTH/UTLUL①考32③規(guī)格化為UTHN：

④校驗:

誤差應(yīng)小于半個分接頭電壓。

如不合格,一是改變UTHN；二是采用兩個分接頭——帶負(fù)荷調(diào)分接頭(一般用于逆調(diào)壓)11/23/2022③規(guī)格化為UTHN：④校驗:誤差應(yīng)小于半個分接頭33

升壓變壓器

PH+jQHP+jQ

已知低壓希望電壓,求高壓分接頭

UHZTUL

11/23/2022升壓變壓器UHZT34雙繞組變壓器有載調(diào)壓：

當(dāng)無載調(diào)壓不論怎樣選擇分接頭，低壓母線的實(shí)際電壓總不能滿足要求時，這時可使用有載調(diào)壓變壓器．它不僅可在有載情況下更改分接頭，而且調(diào)節(jié)范圍也較大，只是經(jīng)濟(jì)性稍差一些．３.利用無功補(bǔ)償調(diào)壓：并聯(lián)補(bǔ)償原理:減少無功流動，直接減少線路有功損耗，減少電壓損耗，從而提高電壓補(bǔ)償容量的計算設(shè)有下圖所示模型:11/23/2022雙繞組變壓器有載調(diào)壓：３.利用無功補(bǔ)償調(diào)壓：并聯(lián)補(bǔ)償11/235U1K:1U2P+jQ

R+jXjQC無補(bǔ)償時：補(bǔ)償后：

其中，設(shè)補(bǔ)償前、后U1不變：11/23/2022U1K:1U2P+jQR+jXjQ36最小補(bǔ)償容量的確定:

1)電容器:

特點(diǎn):只能發(fā)感性無功,可全部或部分切除，不能平滑調(diào)節(jié).分兩步計算:①最小負(fù)荷時，無功電源不缺，全部切除電容，利用變壓器調(diào)壓滿足要求(確定K)11/23/2022最小補(bǔ)償容量的確定:1)電容器:11/22/202237U2cm:由調(diào)壓要求確定的低壓側(cè)希望電壓(最小負(fù)荷時)規(guī)格化為②最大負(fù)荷時，K已定，確定QC:

U2cm:最大負(fù)荷時，由調(diào)壓要求確定的低壓希望電壓；

U`2M:最大負(fù)荷時，補(bǔ)償前低壓側(cè)歸算到高壓側(cè)的實(shí)際電壓. 規(guī)格化QC，并校驗U2CM、U2Cm是否達(dá)到要求。2)同步調(diào)相機(jī)：

特點(diǎn):能作無功電源(發(fā)感性無功)；又能作無功負(fù)荷(吸感性無功)，但此時最多為容量的50%；能平滑調(diào)節(jié)。

計算:

①最大負(fù)荷時：做無功電源！11/23/2022U2cm:由調(diào)壓要求確定的低壓側(cè)希望電壓(最小負(fù)荷時)②38U2CM、

U2Cm最大最小負(fù)荷時低壓側(cè)希望電壓(調(diào)壓要求)；U`2M、

U`2m補(bǔ)償前，最大最小負(fù)荷時低壓側(cè)歸算到高壓側(cè)的實(shí)際電壓。

②最小負(fù)荷時：

求出K，規(guī)格化，然后求QSC，再規(guī)格化后校驗。

說明：

X：代表電壓恒定點(diǎn)到補(bǔ)償點(diǎn)的電抗之和中途有負(fù)荷點(diǎn)時，該負(fù)荷可不考慮為無功負(fù)荷！11/23/2022U2CM、U2Cm最大最小負(fù)荷時低壓側(cè)希望電壓(調(diào)壓要求39

利用串聯(lián)補(bǔ)償調(diào)壓:

原理:

串聯(lián)補(bǔ)償就是在系統(tǒng)中串入電容，提高電壓水平而減少有功損耗，等容量下不如并補(bǔ)作用強(qiáng)，并且由XC上負(fù)電壓損耗抵償XL上的電壓損耗適用范圍:

用于電壓波動頻繁、功率因數(shù)低的場合

說明:

(1)在考慮各種調(diào)壓措施時，要兼顧經(jīng)濟(jì)性等要求。在高壓線路中，串補(bǔ)還是提高穩(wěn)定性的措施之一。

(2)在離需要調(diào)整電壓的中樞點(diǎn)附近的調(diào)壓設(shè)備的調(diào)節(jié)效應(yīng)好。一般分散調(diào)節(jié)，在此基礎(chǔ)上集中控制。11/23/2022利用串聯(lián)補(bǔ)償調(diào)壓:原理:適用范圍:說明:11/22/240

例題:簡單系統(tǒng)接線如下圖所示.降壓變電所低壓側(cè)母線要求常調(diào)壓,保持10.5kv.試確定下列無功補(bǔ)償設(shè)備時的設(shè)備容量：(１)補(bǔ)償設(shè)備采用電容器;(2)補(bǔ)償設(shè)備采用調(diào)相機(jī)

解法11/23/2022

例題:簡單系統(tǒng)接線如下圖所示.降壓變電所低壓側(cè)母線要求常調(diào)41懇請各位專家指正！

謝謝！11/23/2022懇請各位專家指正！

謝謝！11/22/202242定子繞組溫升約束勵磁繞組溫升約束原動機(jī)功率約束其它約束返回11/23/2022定子繞組溫升約束勵磁繞組溫升約束原動機(jī)功率約束其它約束返回143解:設(shè)置補(bǔ)償前,最大負(fù)荷時變電所低壓側(cè)歸算至高壓側(cè)的電壓為

最小負(fù)荷時為11/23/2022解:設(shè)置補(bǔ)償前,最大負(fù)荷時變電所低壓側(cè)歸算至高壓側(cè)的電441補(bǔ)償設(shè)備采用電容器時按常調(diào)壓要求確定最小負(fù)荷時補(bǔ)償設(shè)備全部退出運(yùn)行條件下應(yīng)選用的分接頭電壓:選用110+2.5﹪即112.75kv的分節(jié)頭，按最大負(fù)荷時的調(diào)壓要求確定11/23/20221補(bǔ)償設(shè)備采用電容器時11/22/202245驗算電壓偏移:最大負(fù)荷時補(bǔ)償設(shè)備全部投入低壓母線實(shí)際電壓為最小負(fù)荷時補(bǔ)償設(shè)備全部退出,已知

可得低壓側(cè)實(shí)際電壓為最大負(fù)荷時電壓偏移為11/23/2022驗算電壓偏移:最大負(fù)荷時補(bǔ)償設(shè)備全部投入低壓母線實(shí)際電壓為最46最小負(fù)荷時電壓偏移為可見選擇的電容器容量能滿足常調(diào)壓的要求．2．補(bǔ)償設(shè)備采用調(diào)相機(jī)時首先確定應(yīng)選用的變比解得k=9.91，從而選用主接頭110kv，按最大負(fù)荷時調(diào)壓要求確定QC11/23/2022最小負(fù)荷時電壓偏移為可見選擇的電容器容量能滿足常調(diào)壓的要求．47選用容量為7.5MVA的調(diào)相機(jī).驗算電壓偏移:最大負(fù)荷時調(diào)相機(jī)過激滿載運(yùn)行,輸出7.5Mvar感性無功功率11/23/2022選用容量為7.5MVA的調(diào)相機(jī).驗算電壓偏移:最大負(fù)荷時調(diào)相48低壓側(cè)實(shí)際電壓為最小負(fù)荷時,調(diào)相機(jī)欠激滿載運(yùn)行,吸取3.75Mvar感性無功功率低壓母線實(shí)際電壓為11/23/2022低壓側(cè)實(shí)際電壓為最小負(fù)荷時,調(diào)相機(jī)欠激滿載運(yùn)行,吸取3.7549最大負(fù)荷時的電壓偏移為最小負(fù)荷時電壓偏移為可見選用的調(diào)相機(jī)容量是恰當(dāng)?shù)?最小負(fù)荷時適當(dāng)減小吸取的無功功率就可使低壓母線電壓達(dá)到10.5kv.換言之,選用的調(diào)相機(jī)容量還有一定的裕度.返回11/23/2022最大負(fù)荷時的電壓偏移為最小負(fù)荷時電壓偏移為可見選用的調(diào)相機(jī)容50第六章電力系統(tǒng)無功功率和電壓調(diào)整主要內(nèi)容:電力系統(tǒng)中無功功率的平衡電力系統(tǒng)中無功功率的最優(yōu)分配電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整11/23/2022第六章電力系統(tǒng)無功功率和電壓調(diào)整主要內(nèi)容:11/22/2051第一節(jié)電力系統(tǒng)中無功功率的平衡一.無功功率負(fù)荷和無功功率損耗１.無功負(fù)荷：

以滯后功率因數(shù)運(yùn)行的設(shè)備的無功部分２.無功損耗：線路

消耗QL（感性）提供QC（充電功率）11/23/2022第一節(jié)電力系統(tǒng)中無功功率的平衡一.無功功率負(fù)荷和無功功率損52變壓器

消耗QL消耗QC消耗QL11/23/2022消耗QL消耗QC消耗QL11/22/202253二.無功公功率電源１.發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)是目前唯一的有功電源，又是基本的無功電源,發(fā)QG的能力與同時發(fā)出PG有關(guān),由發(fā)電機(jī)的PQ極限曲線決定系統(tǒng)中有備用有功電源時,可將負(fù)荷中心的發(fā)電機(jī)降低功率因數(shù)運(yùn)行，少發(fā)有功、多發(fā)無功,有利于無功的局部平衡，提高系統(tǒng)電壓水平。PQ極限曲線11/23/2022二.無功公功率電源１.發(fā)電機(jī)PQ極限曲線11/22/202254２.電容器和調(diào)相機(jī)電容器優(yōu)點(diǎn)：組合靈活，可分散、集中，可分相補(bǔ)償；投資少、有功損耗少(額定容量的0.3~0.5%)缺點(diǎn)：電壓下降時急劇下降,不利于電壓穩(wěn)定同步調(diào)相機(jī)同步調(diào)相機(jī)是特殊狀態(tài)下的同步電機(jī)可視為不發(fā)pG的同步電機(jī)或不帶PD的同步電機(jī)11/23/2022２.電容器和調(diào)相機(jī)11/22/202255過激運(yùn)行時發(fā)出QG（無功電源)欠激運(yùn)行時吸收QG（無功負(fù)荷）優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)平滑、系統(tǒng)故障時也能調(diào)、可作無功負(fù)荷。缺點(diǎn)：損耗大(額定容量的1.5~5%)，投資大、維護(hù)量大。

11/23/202211/22/202256３.靜止補(bǔ)償器和靜止調(diào)相機(jī)

靜止無功補(bǔ)償器

11/23/2022３.靜止補(bǔ)償器和靜止調(diào)相機(jī)11/22/202257

運(yùn)行在水平區(qū)段：

從無功補(bǔ)償角度來看：優(yōu)點(diǎn):調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，反應(yīng)速度快，特性平滑,可分相補(bǔ)償,維護(hù)簡單,損耗小。缺點(diǎn):最大補(bǔ)償量正比于電壓平方,電壓低時補(bǔ)償量?。恢C波對電力系統(tǒng)產(chǎn)生污染。11/23/2022運(yùn)行在水平區(qū)段：從無功補(bǔ)償角度來看：優(yōu)點(diǎn):調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，58靜止調(diào)相機(jī)11/23/2022靜止調(diào)相機(jī)11/22/202259當(dāng)Ua＞UA／K時，調(diào)相機(jī)向系統(tǒng)輸出感性無功功率當(dāng)Ua＜UA/K時，將由系統(tǒng)輸入感性無功功率由于此處換流器交流側(cè)電壓Ua完全可控，不存在靜止補(bǔ)償器因端電壓取決于系統(tǒng)電壓而帶來的缺陷．４.并聯(lián)電抗器（消耗無功）

對高壓遠(yuǎn)距離輸電線路而言，它有提高輸送能力，降低過電壓等作用．

11/23/2022當(dāng)Ua＞UA／K時，調(diào)相機(jī)向系統(tǒng)輸出感性無功功率11/22/60三.無功功率的平衡規(guī)劃設(shè)計：

運(yùn)行中：

電源負(fù)荷損耗備用設(shè)備11/23/2022三.無功功率的平衡規(guī)劃設(shè)計：運(yùn)行中：電源負(fù)荷損耗備用設(shè)備61１.電壓水平的確定

負(fù)荷的無功——電壓靜態(tài)特性

系統(tǒng)的無功——電壓靜態(tài)特性11/23/2022１.電壓水平的確定

負(fù)荷的無功——電壓靜態(tài)特性

系統(tǒng)62電壓水平的確定

δФФU11/23/2022電壓水平的確定δФФU11/22/202263２.無功補(bǔ)償：設(shè)置除發(fā)電機(jī)以外的無功電源以滿足系統(tǒng)電壓要求原因：實(shí)際的負(fù)荷功率因數(shù)低（０.７左右），而發(fā)電機(jī)的高（０.８～０.９）網(wǎng)損中無功損耗＞有功損耗無功功率不能遠(yuǎn)距離輸送所以：就地進(jìn)行補(bǔ)償，另裝無功電源

無功平衡要求：

全系統(tǒng)平衡(運(yùn)行、規(guī)劃設(shè)計)局部地區(qū)基本平衡、避免無功遠(yuǎn)距離輸送。11/23/2022２.無功補(bǔ)償：設(shè)置除發(fā)電機(jī)以外的無功電源以滿足64第二節(jié)無功功率的最優(yōu)分布一.減少系統(tǒng)對無功的需求1.為什么要減少無功的需求

因為面對十分低劣的負(fù)荷自然功率因數(shù)談無功功率的最優(yōu)分布,顯然是舍本逐末的.2.減少無功需求的措施不使電動機(jī)的容量過多地超過被拖動機(jī)械所需的功率在某些設(shè)備上以同步電動機(jī)代替異步電動機(jī)異步機(jī)同步化11/23/2022第二節(jié)無功功率的最優(yōu)分布一.減少系統(tǒng)對無功的需求11/265二.無功功率電源的最優(yōu)分布優(yōu)化無功功率電源分布的目的:降低網(wǎng)絡(luò)中有功功率的損耗數(shù)學(xué)模型:目標(biāo)函數(shù):約束條件:結(jié)論:運(yùn)用拉格朗日乘數(shù)法得出最優(yōu)分布的條件:

1.等網(wǎng)損微增率準(zhǔn)則11/23/2022二.無功功率電源的最優(yōu)分布優(yōu)化無功功率電源分布的目的:降低網(wǎng)662.無功功率電源的最優(yōu)分布:

確立了最優(yōu)分布的等網(wǎng)損微增率準(zhǔn)則然后由條件列出方程組，解出各解，就可得到電源的最優(yōu)分布3.注意:

當(dāng)某點(diǎn)求出的無功容量超過了不等式的約束條件時，應(yīng)取這點(diǎn)的無功即為它的極限，然后由其他點(diǎn)繼續(xù)做計算求出無功功率11/23/20222.無功功率電源的最優(yōu)分布:11/22/202267三.無功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配１.最優(yōu)網(wǎng)損微增率準(zhǔn)則

在系統(tǒng)中某節(jié)點(diǎn)i設(shè)置為無功功率補(bǔ)償?shù)南葲Q條件是由于設(shè)置補(bǔ)償設(shè)備而節(jié)約的費(fèi)用大于為設(shè)置補(bǔ)償設(shè)備而耗費(fèi)的費(fèi)用．以數(shù)學(xué)表示式表示則為：

從而，確定節(jié)點(diǎn)i的最優(yōu)補(bǔ)償設(shè)備的條件是：

11/23/2022三.無功功率負(fù)荷的最優(yōu)分配11/22/202268由于β為單位電能損耗價格α，γ分別為折舊率和投資回收率ΔPΣ0,ΔPΣ分別為設(shè)置補(bǔ)償設(shè)備前后全網(wǎng)最大負(fù)荷下的有功功率損耗Kc為電容補(bǔ)償設(shè)備投資11/23/2022由于β為單位電能損耗價格α，γ分別為折舊率和投資回收率ΔPΣ69可得：令上式對Qci的偏導(dǎo)數(shù)為零，可得式中等號左側(cè)是節(jié)點(diǎn)i的網(wǎng)損微增率，等號右側(cè)響應(yīng)地就稱最優(yōu)網(wǎng)損微增率，且為負(fù)值，表示每增加單位容量無功補(bǔ)償設(shè)備所能減少的有功損耗。11/23/2022可得：令上式對Qci的偏導(dǎo)數(shù)為零，可得式中等號左側(cè)是節(jié)點(diǎn)i的70

由上式可列出最優(yōu)網(wǎng)損微增率準(zhǔn)則

γeq表示最優(yōu)網(wǎng)損微增效。此準(zhǔn)則表明，只應(yīng)在網(wǎng)損微增率具有負(fù)值，且小于γeq的節(jié)點(diǎn)設(shè)置無功功率補(bǔ)償設(shè)備等網(wǎng)損微增率是無功電源最優(yōu)分布的準(zhǔn)則，而最優(yōu)網(wǎng)損微增率或無功功率經(jīng)濟(jì)當(dāng)量則是衡量無功負(fù)荷最優(yōu)補(bǔ)償?shù)臏?zhǔn)則。

11/23/2022由上式可列出最優(yōu)網(wǎng)損微增率準(zhǔn)則γeq表示最優(yōu)網(wǎng)損微增效。此71第三節(jié)電力系統(tǒng)電壓調(diào)整1.電壓偏移對負(fù)荷的影響

照明、電熱、電動機(jī)、家用電器2.電壓偏移對電力系統(tǒng)的影響

功率損耗、電能損耗、設(shè)備絕緣、運(yùn)行穩(wěn)定性、電暈損耗一.調(diào)壓的必要性11/23/2022第三節(jié)電力系統(tǒng)電壓調(diào)整1.電壓偏移對負(fù)荷的影響2.電壓偏72二、調(diào)壓的整體思想1.什么是電壓中樞點(diǎn)

中樞點(diǎn):大型發(fā)電廠的高壓母線、大型變電所的二次母線、有大量地方負(fù)荷的發(fā)電廠母線

如下圖所示:

11/23/2022二、調(diào)壓的整體思想1.什么是電壓中樞點(diǎn)11/22/2022732.調(diào)壓的整體思想

因為很多負(fù)荷都由這些中樞點(diǎn)供電,并且中樞點(diǎn)至各負(fù)荷點(diǎn)在最大最小負(fù)荷時電壓損耗之差不能大于負(fù)荷點(diǎn)允許上下限電壓之差,所以如能控制住這些點(diǎn)的電壓偏移就能控制系統(tǒng)中大部分負(fù)荷的電壓偏移.

三．調(diào)壓方式

１.逆調(diào)壓２.順調(diào)壓３.恒調(diào)壓11/23/20222.調(diào)壓的整體思想11/22/202274逆調(diào)壓:

最大負(fù)荷時保持中樞點(diǎn)電壓比線路額定電壓高5%;最小負(fù)荷時,使中樞點(diǎn)電壓降至線路額定電壓。

適用范圍：中樞點(diǎn)到各負(fù)荷點(diǎn)線路長、負(fù)荷變化較大，變化規(guī)律大致相同。2.順調(diào)壓：

最大負(fù)荷時電壓不低于線路額定電壓102.5%;最小負(fù)荷時電壓不高于線路額定電壓的107.5%。適用范圍:

電壓損耗小,負(fù)荷變動小,用戶允許電壓偏移大。

3.恒調(diào)壓：

中樞點(diǎn)電壓保持在比線路額定電壓高2~5%。適用范圍:

電壓損耗較小,負(fù)荷變動較小。

11/23/2022逆調(diào)壓:11/22/202275四.電壓控制原理UGT1LT2UDR+jX11/23/2022四.電壓控制原理UGT1L76使UD變化的措施：1．調(diào)整UG；2．調(diào)整變比K1、K2；3．改變功率分布(以為主)；4．改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)R+jX(以X為主);怎么實(shí)現(xiàn)？11/23/2022使UD變化的措施：怎么實(shí)現(xiàn)？11/22/202277五．調(diào)壓措施：１.利用發(fā)電機(jī)調(diào)壓２.改變變壓器變比調(diào)壓３.利用無功補(bǔ)償調(diào)11/23/2022五．調(diào)壓措施：11/22/202278１.利用發(fā)電機(jī)調(diào)壓11/23/2022１.利用發(fā)電機(jī)調(diào)壓11/22/202279兩個問題:①對于較長線路、多電壓級輸電,此時僅靠調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)不能滿足要求②多機(jī)系統(tǒng)中,與無功備用、無功的經(jīng)濟(jì)分配有矛盾。①適用于小系統(tǒng)、線路長；②易于實(shí)現(xiàn)逆調(diào)壓③此調(diào)壓僅作輔助措施11/23/2022兩個問題:①對于較長線路、多電壓②多機(jī)系統(tǒng)中,與無功備用、80２.改變變壓器變比調(diào)壓電力變壓器主接頭、分接頭條件:

從整個系統(tǒng)來看,必須無功電源充足。變壓器本身不是無功電源,當(dāng)系統(tǒng)中無功電源不足時,達(dá)不到調(diào)壓要求。雙繞組變壓器無載調(diào)壓降壓變：

UH：高壓側(cè)實(shí)際電壓(由潮流計算獲得)；UL：低壓側(cè)希望電壓(由調(diào)壓要求獲得)；UTH：高壓側(cè)欲選分接頭電壓；UTL：低壓側(cè)固定接頭電壓，UNL。

11/23/2022２.改變變壓器變比調(diào)壓電力變壓器主接頭、分接頭11/22/281如下圖所示：UHZT

P+jQ

UTH/UTL

UL①考慮不同負(fù)荷時的調(diào)壓要求:

最大負(fù)荷時:

最小負(fù)荷時:

②普通雙繞組變壓器,須停電換分接頭,所以取平均值兼顧:11/23/2022如下圖所示：UHZTP+jQUTH/UTLUL①考82③規(guī)格化為UTHN：

④校驗:

誤差應(yīng)小于半個分接頭電壓。

如不合格,一是改變UTHN；二是采用兩個分接頭——帶負(fù)荷調(diào)分接頭(一般用于逆調(diào)壓)11/23/2022③規(guī)格化為UTHN：④校驗:誤差應(yīng)小于半個分接頭83

升壓變壓器

PH+jQHP+jQ

已知低壓希望電壓,求高壓分接頭

UHZTUL

11/23/2022升壓變壓器UHZT84雙繞組變壓器有載調(diào)壓：

當(dāng)無載調(diào)壓不論怎樣選擇分接頭，低壓母線的實(shí)際電壓總不能滿足要求時，這時可使用有載調(diào)壓變壓器．它不僅可在有載情況下更改分接頭，而且調(diào)節(jié)范圍也較大，只是經(jīng)濟(jì)性稍差一些．３.利用無功補(bǔ)償調(diào)壓：并聯(lián)補(bǔ)償原理:減少無功流動，直接減少線路有功損耗，減少電壓損耗，從而提高電壓補(bǔ)償容量的計算設(shè)有下圖所示模型:11/23/2022雙繞組變壓器有載調(diào)壓：３.利用無功補(bǔ)償調(diào)壓：并聯(lián)補(bǔ)償11/285U1K:1U2P+jQ

R+jXjQC無補(bǔ)償時：補(bǔ)償后：

其中，設(shè)補(bǔ)償前、后U1不變：11/23/2022U1K:1U2P+jQR+jXjQ86最小補(bǔ)償容量的確定:

1)電容器:

特點(diǎn):只能發(fā)感性無功,可全部或部分切除，不能平滑調(diào)節(jié).分兩步計算:①最小負(fù)荷時，無功電源不缺，全部切除電容，利用變壓器調(diào)壓滿足要求(確定K)11/23/2022最小補(bǔ)償容量的確定:1)電容器:11/22/202287U2cm:由調(diào)壓要求確定的低壓側(cè)希望電壓(最小負(fù)荷時)規(guī)格化為②最大負(fù)荷時，K已定，確定QC:

U2cm:最大負(fù)荷時，由調(diào)壓要求確定的低壓希望電壓；

U`2M:最大負(fù)荷時，補(bǔ)償前低壓側(cè)歸算到高壓側(cè)的實(shí)際電壓. 規(guī)格化QC，并校驗U2CM、U2Cm是否達(dá)到要求。2)同步調(diào)相機(jī)：

特點(diǎn):能作無功電源(發(fā)感性無功)；又能作無功負(fù)荷(吸感性無功)，但此時最多為容量的50%；能平滑調(diào)節(jié)。

計算:

①最大負(fù)荷時：做無功電源！11/23/2022U2cm:由調(diào)壓要求確定的低壓側(cè)希望電壓(最小負(fù)荷時)②88U2CM、

U2Cm最大最小負(fù)荷時低壓側(cè)希望電壓(調(diào)壓要求)；U`2M、

U`2m補(bǔ)償前，最大最小負(fù)荷時低壓側(cè)歸算到高壓側(cè)的實(shí)際電壓。

②最小負(fù)荷時：

求出K，規(guī)格化，然后求QSC，再規(guī)格化后校驗。

說明：

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