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1、單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,*,*,五、電力系統(tǒng)電壓與無功功率調(diào)節(jié),本章要點,1、電壓控制的意義和特點；,2、電壓控制的基本原理；,3、電源的電壓-無功特性；,4、負荷的電壓-無功特性；,5、電力系統(tǒng)電壓控制方法；,6、電力系統(tǒng)無功補償設(shè)備；,5.1 電壓控,制,制的意義與特點,意義：電壓是電,能,能質(zhì)量指標之一,；,；,特點：,（1）電壓偏移,是,是無功功率不平,衡,衡的表現(xiàn)；,（2）（與有功,電,電源相比）無功,電,電源種類多，布,置,置靈活；,（3）電力系統(tǒng),各,各節(jié)點電壓可以,允,允許存在一定偏,差,差（送端允許高,于,于額定

2、電壓5,，,，受端允許低于,額,額定電壓5）,；,；,（4）電力系統(tǒng),調(diào),調(diào)壓主要是通過,調(diào),調(diào)節(jié)無功電源的,出,出力與合理改變,無,無功功率潮流的,分,分布進行的；,（5）電壓和無,功,功功率控制與降,低,低網(wǎng)損關(guān)系緊密,；,；,（6）無功補償,設(shè),設(shè)備不消耗有功,功,功率，卻可以降,低,低有功功率損耗,；,；,5.2 電壓控,制,制的基本原理,電壓偏差的起因,：,：傳輸路徑的阻,抗,抗與電流不為零,是,是引起電壓偏離,額,額定值的根本原,因,因，而且不可,避,避免；,有功電流和線路,電,電阻對電壓影響,較,較小，而無功電,流,流和線路電抗對,電,電壓的影響較大,（,（理論證明如下,）,）；

3、,電壓偏差分析,以受端電壓,U,2,作為參考方向，U,2,是,U,2,的幅值。負荷功,率,率S,2,等于受端電壓與,線,線路電流的共軛,相,相乘：,線路傳輸功率與,線,線路電壓降落的,關(guān),關(guān)系：,縱分量,橫分量,電壓降落,名詞：電壓降落,（,（矢量）及其縱,分,分量和橫分量、,電,電壓損耗（標量,）,）、電壓偏移；,根據(jù)理論分析及,其,其矢量圖可見，,電,電壓降落中，與U2同向的縱分,量,量對電壓偏移影,響,響較大，而與U2垂直的橫分量,對,對電壓偏移影響,較,較小，工程上常,可,可忽略橫分量的,影,影響；,又由于在傳輸路,徑,徑上的各元件阻,抗,抗（發(fā)電機，變,壓,壓器，輸電線路,，,，異步

4、電動機等,）,）均是感抗遠大,于,于電阻，通常在,簡,簡化分析與計算,中,中，可將電阻忽,略,略而只考慮感抗,的,的作用；,調(diào)壓方程,負荷端電壓Ub,（,（孫瑩圖4-6,）,）：,由上式可見，影,響,響負荷端電壓的,因,因素有：UG，K1（升壓比）,，,，K2（降壓比,）,），R，X等線,路,路參數(shù)，負荷功,率,率P，Q等運行,參,參數(shù)，對它們實,施,施行之有效的控,制,制，就能達到控,制,制受端電壓之目,的,的。,電力系統(tǒng)電壓與,無,無功功率調(diào)節(jié)手,段,段,調(diào)整發(fā)電機端電,壓,壓；,改變變壓器變比,，,，以此改變無功,功,功率潮流分布，,用,用無功富裕支路,支,支援無功不足支,路,路，合理分

5、配無,功,功；,就地進行無功補,償,償，提高負荷運,行,行的功率因數(shù)，,減,減少無功功率傳,輸,輸；,改變線路參數(shù)和,結(jié),結(jié)構(gòu)，減小阻抗,（,（串聯(lián)電容器）,和,和不合理的無功,流,流動；,電力系統(tǒng)電壓控,制,制應(yīng)遵循的原則,和,和約束條件,（1）無功功率,就,就地、就近平衡,，,，減小無功流動,引,引起的無功損耗,和,和有功損耗；,（2）線路不過,載,載（安全性）；,（3）兼顧經(jīng)濟,性,性；,（4）確保穩(wěn)定,性,性。,5.3 電力系,統(tǒng),統(tǒng)無功電源的電,壓,壓無功功率特,性,性,電力系統(tǒng)無功功,率,率源有：,（1）同步電機,，,，包括同步發(fā)電,機,機，同步電動機,和,和同步調(diào)相機；,（2）電

6、力電容,器,器；,（3）靜止無功,補,補償器（SVC,）,）等；,同步電機的電壓-無功特性,同步發(fā)電機的電,壓,壓-無功特性取,決,決于同步發(fā)電機,的,的無功調(diào)差特性,，,，是一條下傾直,線,線，具有自動平衡無功的調(diào)節(jié)效應(yīng)；,同步調(diào)相機可視,為,為有功功率為零,的,的同步發(fā)電機，,同,同步電動機可視,為,為有功功率為負,的,的同步發(fā)電機，,它,它們的電壓-無,功,功特性與同步發(fā),電,電機類似，由勵,磁,磁調(diào)節(jié)器中的調(diào),差,差單元決定；,電力電容器的電,壓,壓無功功率特,性,性,電容器輸出無功,功,功率：Q,C,U,2,/X,C,與其端電壓的平,方,方成正比，是一,條,條上翹的二次曲,線,線。,

7、電容器的特點：,（1）電容器具,有,有“負調(diào)節(jié)特性,”,”；電容器的電,壓,壓無功功率特,性,性曲線是上翹的,，,，這一點與同步,電,電機相反。這就,意,意味著當電力系,統(tǒng),統(tǒng)無功功率缺乏,使,使電容器安裝處,的,的電壓下降時，,電,電容器輸出的無,功,功功率反而減少,，,，使無功功率缺,額,額加?。环粗?，,當,當電力系統(tǒng)無功,功,功率過剩電,壓,壓升高電容,器,器輸出無功功率,增,增加，使無功功,率,率更加過剩，這,種,種不利于無功功,率,率平衡的調(diào)節(jié)特,性,性稱為負調(diào)節(jié)特,性,性；,（2）電容器只,能,能成組地投入或,切,切除，對無功功,率,率進行有級調(diào)節(jié),；,；,（3）電容器是,靜,靜止

8、元件；,（4）有功損耗,小,??；,（5）適合于分,散,散安裝。,靜止無功補償器SVC的電壓,無,無功功率特性,靜止無功補償器,（,（SVC：Static VAR Compensator）,是,是由可調(diào)電抗器,與,與固定電容器并,聯(lián),聯(lián)構(gòu)成，其外特,性,性如孫瑩P105圖4-5所示,。,。,SVC能夠快速,、,、平滑地調(diào)節(jié)無,功,功功率的大小和,方,方向，對沖擊負,荷,荷的適應(yīng)性較好,，,，與同步調(diào)相機,相,相比，維護簡單,，,，損耗小，并且,可,可以分相補償。,缺,缺點是無功功率,補,補償量正比于端,電,電壓的平方，在,系,系統(tǒng)電壓很低時,，,，無功功率補償,量,量將大大降低。,5.4電力系統(tǒng)

9、,負,負荷的電壓無,功,功功率特性,異步電動機在電力系統(tǒng)負荷,中,中占很大的比重,，,，故電力系統(tǒng)的,無,無功負荷與電壓,的,的靜態(tài)特性主要,由,由異步電動機決,定,定。異步電動機,的,的無功消耗為：,電力系統(tǒng)中的變,壓,壓器和輸電線路,在,在運行中也消耗,無,無功功率，在考,慮,慮無功功率平衡,時,時也可以將其視,作,作為無功負荷。變壓器的無功損耗為：,電力系統(tǒng)負荷的,電,電壓-無功特性,輸電線路的無功功率損耗,分,分為兩部分，其,串,串聯(lián)電抗中的無,功,功功率損耗與通,過,過線路的功率或,電,電流的平方成正,比,比，而其并聯(lián)電,納,納中發(fā)出的無功,功,功率與電壓平方,成,成正比：,與變壓器

10、不同的,是,是，其并聯(lián)部分,發(fā),發(fā)出無功功率而,不,不是吸收無功功,率,率。輸電線路重,載,載時呈感性，輕,載,載時呈容性，需,要,要并聯(lián)可調(diào)電抗,器,器吸收多余無功,功,功率。,電力系統(tǒng)電壓,無,無功功率控制,電源與負荷共同,決,決定了電力系統(tǒng),電,電壓-無功的工,作,作點；,固定電容器和高,壓,壓輸電線路的無,功,功功率負調(diào)節(jié)特,性,性如配合可調(diào)電,抗,抗器使用，可以,改,改變控制性能；,重點控制中樞點,電,電壓；,中樞點是指能夠,反,反映電力系統(tǒng)電,壓,壓水平的發(fā)電廠,或,或變電站的母線,，,，系統(tǒng)中大部分,負,負荷由這些節(jié)點,供,供電，它們的電,壓,壓一經(jīng)確定，其,它,它各點的電壓也,

11、就,就大致確定了；,多種調(diào)壓措施綜,合,合使用，力求最,經(jīng),經(jīng)濟有效；,5.5電壓無,功,功自動控制裝置,靜止無功補償裝,置,置SVC，包括,：,：,（1）晶閘管控,制,制電抗器（TCR：Thyristor Controlled Reator）；,（2）晶閘管投,切,切電容器（TSC：Thyristor SwitchedCapacitor）；,（3）TCR,固,固定電容器（FC：FixedCapacitor）等類型,。,。,晶閘管控制電抗,器,器（TCR：Thyristor Controlled Reator）,TCR工作原理,簡,簡介,是晶閘管的,導,導通角。當控制,角,角 在90,180,

12、之,之間移相時，導,通,通角在0（,全,全關(guān)）180（全開）之,間,間變化。,晶閘管全開時吸,收,收的感性電流最,大,大，全關(guān)時不吸,收,收感性電流，改,變,變控制角就可以,改,改變電抗器吸收,感,感性電流的大小,；,；,控制器按,的,的外特性方程控,制,制電抗器電流IL，就可得到如,圖,圖所示的補償器,特,特性。,晶閘管投切電容,器,器（TSC：Thyristor Switched Capacitor）,TSC控制特點,（1）零電壓投,入,入，防止產(chǎn)生沖,擊,擊電流；,（2）零電流切,除,除；,（3）只有投入,和,和切除兩種狀態(tài),，,，沒有類似可調(diào),電,電抗器那樣的通,過,過改變控制角,的,

13、的相控工作方式,，,，即沒有可調(diào)電,容,容器運行方式。,混合型SVC（TCRTSC,）,）,變電站有載調(diào)壓,變,變壓器和電力電,容,容器綜合控制,VQC；,九區(qū)圖：,主變高壓側(cè)分接,頭,頭調(diào)整與主變低,壓,壓側(cè)電容器投切,操作,主變低壓側(cè)電壓,與無功負荷,工作點,移動方向,升主變分接頭,電壓下降，無功減小,左下,降主變分接頭,電壓上升，無功增加,右上,投電容器,電壓上升，無功減小,左上,切電容器,電壓下降，無功增加,右下,九區(qū)VQC控制,策,策略,0區(qū):電壓、無,功,功均合格,不控,制,制；,1區(qū):電壓越上,限,限,無功補償合,適,適,發(fā)降壓指令,；,；,2區(qū):電壓越上,限,限,無功越上限,先

14、發(fā)降壓指令,再發(fā)投電容器,組,組指令；,3區(qū):電壓合格,無功越上限,發(fā),發(fā)投電容器組指,令,令；,4區(qū):電壓越下,限,限,無功越上限,先發(fā)投電容指,令,令,再發(fā)升壓指,令,令；,5區(qū):電壓越下,限,限,無功補償合,適,適,發(fā)升壓指令,；,；,6區(qū):電壓越下,限,限,無功越下限,先發(fā)升壓指令,再發(fā)切電容指,令,令；,7區(qū):電壓合格,無功越下限,發(fā),發(fā)切電容的指令,；,；,8區(qū):電壓越上,限,限,無功越下限,先發(fā)切電容的,指,指令,再發(fā)降壓,指,指令；,九區(qū)控制原則,保證電壓合格、,無,無功基本平衡、,盡,盡量減少變壓器,分,分接頭調(diào)整次數(shù),和,和電容器投切次,數(shù),數(shù)。,變壓器分接頭動,作,作次數(shù)限制：每,天,天調(diào)節(jié)次數(shù)35KV主變不超過20次，110,220KV不,超,超過10次；,機械開關(guān)投切電,容,容器，因?qū)﹄娙?器,器有沖擊，所以,也,也有投切次數(shù)限,制,制，而SCR投,切,切電容器可以沒,有,有投切次數(shù)限制,。,。,本章結(jié)束,思考題：,（1）為什么說,，,，電力系統(tǒng)電壓,偏,偏離額定值是電,力,力系統(tǒng)無功功率,不,不平衡的表現(xiàn)？,（2）無功功率,平,平衡為何要強調(diào),“,“就地平衡”和,“,“就近平衡”？,（3）對比有功,功,功率_頻率調(diào)整,與,與無功功率_電,壓,壓調(diào)整的異同點,。,。,