电力系统自动化教学课件作者李俊瑞第5章.ppt

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1、第5章电力系统电压调节124335.1电力系统电压控制的意义5.2电力系统无功电源及无功功率损耗5.3无功功率的平衡与电压水平的关系5.4电力系统的电压管理返回55.5电力系统电压调节方法5.1电力系统电压控制的意义电压是衡量电力系统电能质量的标准之一。电压过高或过低，都将对人身及其用电设备产生重大的影响。保证用户的电压接近额定值是电力系统运行调度的基本任务之一。当系统的电压偏离允许值时，电力系统必须应用电压调节技术调节系统电压的大小，使其维持在允许值范围内。各种用电设备都是按照额定电压来设计制造的，只有在额定电压下运行才能取得最佳的工作效率。当电压偏离额定值较大时，会对负荷的

2、运行带来不良影响，影响产品的质量和产量，损坏设备，甚至引起电力系统电压崩溃，造成大面积停电。下一页返回5.1电力系统电压控制的意义5.1.1电压对电力用户的影响电力系统实际电压偏高或偏低，对运行中的用电设备都会造成不良的影响。对于异步电动机而言，当电压降低时，转矩随电压的平方成比例下降，便如，当电压降低20%时，转矩会降低到额定转矩的64，电流增加20%~35%,温度升高，造成电动机转速降低，可能导致生产的产品报废，电动机绕组过热，绝缘加速老化，甚至烧毁电动机。当电压过高时，电动机、变压器等设备铁芯会出现饱和、铁耗增大、激磁电流增大，也会导致电机过热，效率降低，波形变坏。对其他

3、电气设备，如电炉的用功功率与电压的平方成正比，炼钢厂中的电炉会因电压降低而增加冶炼时间，从而影响产量。上一页下一页返回5.1电力系统电压控制的意义电压过低时，照明设备的发光频率和亮度会大幅度下降。电压过高将使所有电气设备绝缘受损;使变压器、电动机等的铁芯饱和程度加深，铁芯损耗增大，温升增加，寿命缩短。电压变化也将使其运行性能变坏，甚至发生人身伤亡、设备损坏等事故。5.1.2电压对电力系统的影响电力系统电压偏离额定值过大不仅影响电力用户的正常工作，同时也会影响电力系统本身。电压降低，使网络中的功率损耗和能量损耗加大，电压过低还可能危及电力系统运行的稳定性。电厂中的厂用机械是由电动

4、机驱动的。电压下降会使电动机转速下降、出力减少，并影响厂用机械的出力。上一页下一页返回5.1电力系统电压控制的意义这将直接影响锅炉和汽轮机的运行，严重时会使电厂出力下降，危及电力系统的安全运行。在系统中无功功率不足、电压水平低下的情况下，某些枢纽变电所在母线电压发生微小扰动的情况下，顷刻之间会造成电压大幅度下降的“电压崩溃”现象，其后果是相当严重的，可能导致发电厂之间失去同步，造成整个系统瓦解的重大停电事故。在电力系统的正常运行中，随着用电负荷的变化和系统运行方式的改变，网络中的电压损耗也随之发生变化。要保证用户在任何时刻都能在其额定电压下工作是不现实的。但其电压偏移必须限制在

5、允许的范围内。上一页返回5.2电力系统无功电源及无功功率损耗5.2.1无功电源1.发电机发电机是唯一的有功功率电源，又是最基本的无功功率电源。发电机在额定状态下运行时，可发出的无功功率为:现在讨论发电机在非额定功率因数下运行时可能发出的无功功率。如图5-1所示为发电机运行的P-Q极限图。图5-1中，以A为圆心，以AB为半径的圆弧表示额定视在功率的限制;以O为圆心，以OB为半径的圆弧表示额定转子电流的限制;而水平线DB表示原动机出力限制。下一页返回5.2电力系统无功电源及无功功率损耗从图中可以看出，发电机只有在额定电压、电流和功率因数下运行时，视在功率才能达到额定值，使其容量得到

6、充分利用。发电机以低于额定功率因数运行时，其无功功率输出将受到转子电流的限制。发电机正常运行时以滞后功率因数运行为主，必要时也可以减小励磁电流在超前功率因数下运行，即所谓进相运行，以吸收系统中多余的无功功率。当系统在低负荷运行时，输电线路电抗中的无功功率损耗明显减少，线路电容产生的无功功率将有大量剩余，这将引起系统电压升高。在这种情况下选择部分发电机进相运行将有利于缓解电压调整的困难。在发电机进相运行时，发电机的δ角增大，为保证静态稳定，发电机的有功功率输出应随着电势的下降逐渐减小。上一页下一页返回5.2电力系统无功电源及无功功率损耗图5-1中D-G-H段示意地画出了按静态稳定

7、约束所确定的运行范围。进相运行时，定子端部漏磁增加，定子端部温升是限制发电机功率输出的又一个重要因素。对于具体的发电机一般要通过现场试验来确定其进相运行的容许范围。由上分析可知，发电机供给的无功功率不是无限可调的，当发电厂距用户较远时，无功功率所引起的线损较大，在这种情况下，则应在用户中心设置补偿装置。2.调相机同步调相机相当于空载运行的同步电动机。当它的转子励磁电流刚好为某一特定值时，它发出的无功功率恰好为零。上一页下一页返回5.2电力系统无功电源及无功功率损耗这时仅从电网中吸收少量的有功