电力系统分析基础(第六章).pdf

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1、电力工程系第六章电力系统的无功功率与电压调整DepartmentofElectricalEngineering电力系统分析基础本章主要内容：1、无功负荷和无功电源及无功功率平衡PowerSystemAnalysisBasis2、电压降落（损耗、偏移）、功率损耗的计算（六）3、无功功率的经济分布；无功电源的最优分布；无功负荷的最优补偿任建文¾频率调整和电压调整的相同和不同之处频率唯一电压水平各点不同调频集中调整调压调整分散只能调原动机功率手段多样（有多种无功电源）NorthChinaElectricPowerUniversity第一节电力系统无

2、功功率的平衡¾分析无功功率和电压分布之间的关系无功损耗﹥﹥有功损耗;一、概念性问题:PR+QX无功电源Q∆U≈电压降受无功功率的影响较大;GU无功负荷QL¾无功功率无功功率的流动从Uh→UL无功损耗ΔQΣ由上可以看出：维持电压稳定，应该尽量减少无功的传输，采取就地平衡。¾无功运行中的平衡：ΣQG=ΣQL+ΔQΣ功率平衡规划中的平衡：无功容量=无功电源功率+备用无功电源功率（7～8%）二、无功功率负荷和无功功率损耗2)吸收无功（异步电机）'Z1Z21、无功功率负荷2'Q=3I(X+X)'x12I&=−I&122r'1)负荷在端电压变化时，出力、

3、效率影响较大UU&Z2()1−sQ=1U%UXs光通量发光效率U¾白炽灯的电压特性对于Q，当U↑转动力矩增大，S↓→r’（1-s）/s↑→I↓→Q↓U↓5%⇒光通量↓15%效率↓10%100X2X寿命对于QU，由于XU的饱和，XU↓→QU↑↑U↑5%⇒光通量↑10%寿命↓50%U(%)QQQ100110120QX+QUP¾异步电机的电压特性%效率QU带不动1002启动不了功率因素QX转矩∝U,U↓UU烧电机电流U(%)异步电机的无功功率特性综合无功负荷的静态特性1001发电机、调相器2、变压器的无功功率损耗三、无功功率电源静电电容器、静止补偿

4、器V励磁支路—空载电流I0的百分比值，约1-2%进相运行时受定1、发电机子端部发热限制V绕组漏抗—满载时基本上等于短路电压UK的百分受原动机出力限制比值，约10%定子绕组不超V对多级电压网—相当可观，可达负荷的57%过额定电流3、电力线路上的无功功率损耗励磁绕组不超过额定电流V并联电纳—充电功率∝U2，容性留稳定储备V并联电抗—感性∝I2¾发电机只有在额定电压、电流、功率因数下运行时，视在功率才能达到额定值，其容量才能最充分地利用V35KV及以下—感性无功¾系统中有功功率备用容量充裕时，可使靠近负荷中心传输功率较大时—感性无功的发电机在降低有

5、功负荷的条件下运行，这时发电机V110KV及以上的视在功率虽较额定值小，但可利用的无功功率却较传输功率较小时—容性无功在额定有功负荷下大。2、同步调相机3、静电电容器¾实质上是只发无不带有功负荷的同步发电机QC=U2/XC，只能向系统提供无功，不能吸收无功功功率的发电机可集中使用，可分散使用不带机械负荷的同步电动机功耗小，0.3%--0.5%（额定容量）过激运行—向系统发出无功调节不是连续的，不平滑，调节范围小¾运行欠激运行—向系统吸收无功（容量为过激的50%）电压下降时，Q下降，导致U进一步下降C单位容量投资比调相机便宜平滑调节—既发无功，

6、又可吸收无功¾优点装有励磁调节装置时，维持系统电压不变4、静止补偿器装有强磁时，故障情况下，调整电压，维持稳定电容与电抗并联，配以调接装置，可平滑地改变输出消耗一定的有功，容量越小，比重越大(1.5-5%)70年代开始使用，有前途的三种类型为：¾缺点小容量单位投资费用大，宜集中使用直流助磁饱和电抗器型损耗大水轮机有时作调相运行，汽轮机较难内部发热¾类型可控硅控制电抗器型内部膨胀自饱和电抗器型增大系统中短路时的短路电流极好的调节性能可用于冲击性负荷的无功补偿¾优点：维护简单损耗小，不超过1%应用越来越多¾原理：自饱和型同步频率下感性无功功率电源

7、¾共同点：电C和Lf构成谐振，兼作高次谐波滤波器容支路不可控可控硅——————不饱和¾不同点：电可控的直流助磁—————抗器支路饱和电抗器自饱和———不可控2四、无功功率的平衡第二节电力系统无功功率的经济分布系统中功率平衡：ΣQGC-ΣQL-ΔQΣ=0无功电源的最优分布—等网损微增率无功经济分布1)电源：ΣQGC=ΣQG+ΣQC=ΣQG+ΣQC1+ΣQC2+ΣQC3无功负荷的最优补偿—无功经济当量发电机调相机电容器静止补偿器一、无功功率电源的最优分布未改善COSΦ=0.6-0.92)负荷：规程规定不低于0.9,可按此取Q目标函数：ΔPΣ=ΔP

8、Σ(QGi)目的：降低网络中的有功损耗Lnm等约束条件：∑QGi−∑QLj−∆Q∑=0无功平衡i=1j=13)损耗：ΔQΣ=ΔQT+ΔQX+ΔQb变压器线路电抗线路