电力系统分析 教学课件 作者 刘学军 第6章无功功率平衡和电压调整.ppt

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1、电力系统分析第6章无功功率平衡和电压调整教材配套课件6.1电力系统无功功率平衡和电压变化6.1.1电压调整的必要性6.1.2无功功率负荷和无功功率损耗6.1.3无功功率电源6.1.4无功功率平衡6.2电力系统电压管理和调整6.2.1中枢的电压管理6.2.2电压调整的机泵原理6.2.3电压调整的基本方法和分析计算6.2.4复杂电力系统电压和无功功率的控制6.1电力系统中无功功率平衡和电压变化6.1.1电压调整的必要性电压是衡量电能质量的又一重要指标。它既是电力用户最为关注的目标，也是电力系统本身运行时要控制的重要目

2、标。电力系统中的用电设备都是按照额定电压来设计制造的，因此用电设备工作在额定电压下，各项性能指标发挥的最佳。然而实际上，由于负荷随时都在发生变化，从而网络中的电压也随之变化，这样就造成各节点电压在运行过程中总会有一定的偏移，如果电压偏移值比较小，仍能保证用户及电力系统的正常运行，而如果电压偏移值过大，会影响工农业生产产品的质量和产量，甚至引起系统性的“电压崩溃”，造成大面积停电。1．电压偏移对用电设备的影响(1)电压偏移过大对电力系统本身以及用电设备会带来不良的影响，主要包括以下几点：1）效率下降，经济性变差。2

3、）电压过高，照明设备寿命下降，影响绝缘。3）电压过低，电机发热。4）系统电压崩溃(2)不能使所有节点电压都保持为额定值,主要原因如下：1）设备及线路压降2）负荷波动3)运行方式改变4)无功不足综上所述，要保证电力系统的正常运行，要满足全系统各节点的电压要求，必须对电压进行调整。电力系统的电压调整，即在正常运行状态下，随着负荷变动及运行方式的变化，使各节点的电压偏移值保持在允许范围内。2．用户允许的电压值偏移（1）一般规定节点电压偏移不超过电力网额定电压的5%；（2)220kV用户为-10%~+5%；(3)10kV

4、及以下电压供电的用户7%；(4)35kV及以下电压供电用户0~10%；(5)事故状况下，允许在上述数值基础上再增加5%，但正偏移最大不能超过+10%。6.1.2无功功率负荷和无功功率损耗1．无功功率负荷电力系统中，异步电动机在系统负荷（特别是无功负荷）中占的比重很大。系统无功负荷的电压特性主要由异步电动机决定。异步电动机的简化等值电路如图6-1所示。图6-1中，R1+jX1=Z1为电机定子漏阻抗，X2为转子漏电抗。它所消耗的无功功率为图6-1异步电动机的等值电路其中Qm为励磁功率，它同电压平方成正比，实际上，当电

5、压较高时，由于饱和影响，励磁电抗Xm的数值还有所下降，因此，励磁功率Qm随电压变化的曲线稍高于Xm不变时表示的二次曲线；为定子和转子的漏抗中的无功损耗，如果负载功率不变，则PM=I2R2(1-s)/s为常数，当电压降低时，转差率s将要增大，定子电流随之增大，相应地，漏抗中的无功损耗也要增大。综合这两部分无功功率的变化特点，可绘出图6-2所示的异步电动机的无功功率-电压静态曲线。图6.1简单系统阻抗图图中为电动机的实际负荷同它的额定负荷之比，称为电动机的负载系数。2．电力系统中的无功功率损耗（1）变压器的无功损耗变

6、压器的无功损耗△QT包括励磁损耗△Qm和漏抗中的损耗△QZ。式中S为负荷视在功率，SN为变压器额定容量，I0%为变压器空载电流百分值，一般取0.5~2，Uk%为短路电压百分值，一般取6~15。因此变压器的无功功率损耗相当大。（2）输电线路的无功损耗输电线路用形等值电路表示，线路串联电抗中的无功功率损耗△QL与所通过电流的平方成正比，线路电容的充电功率△QB与电压平方成正比。B/2为型电路中的等值电纳。线路的无功总损耗为：35kV及以下的架空线路的充电功率甚小，因此中长线路都是消耗无功功率的。110kV及以上的架空

7、线路当传输功率较大时，电抗中消耗的无功功率将大于电纳中产生的无功功率，线路成为无功负载；当传输的功率较小（小于线路的电容充电功率）时，电纳中产生的无功功率，除了补偿电抗中的无功功率损耗以外，还有剩余，这时线路就成为无功电源。此外，在长线路中为补偿线路的充电功率而在线路末端装设的并联电抗器也要消耗无功功率。6.1.3无功电源发电机既是电力系统的唯一的有功功率电源，同时也是最基本的无功功率电源。电力系统的无功电源除同步发电机外，还有同步调相机、静电电容器和静止补偿器等。其中同步调相机、静电电容器和静止补偿器又称为无功

8、补偿装置。1、同步发电机同步发电机在额定状态下运行时，发电机的容量得到充分利用。发电机的额定功率通常是指额定的有功功率PGN，发电机的额定视在功率SGN及额定无功功率QGN可表示为（6-4）（6-5）上式中PGN，和分别为发电机的额定有功功率和额定功率因数角。发电机输出的有功功率和无功功率可用6-3说明。图中b点代表发电机的额定运行点，此时发电机运行在额定状态，设备得到最