PPT《天津理工大学中环信息学院》

天津理工大学中环信息学院 裴胜利 电力系统分析

第六章 电力系统的无功功率与电压调整 本章主要内容:

1、无功负荷和无功电源及无功功率平衡

2、电压降落(损耗、偏移)、功率损耗的计算

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 频率调整和电压调整的相同和不同之处 调频 频率唯一 集中调整 只能调原动机功率 调压 电压水平各点不同 调整分散 手段多样(有多种无功电源) 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.

分析无功功率和电压分布之间的关系 无功损耗 有功损耗;

电压降受无功功率的影响较大;

无功功率的流动从Uh→UL

第一节电力系统无功功率的平衡

一、概念性问题: 无功功率 无功电源QG 无功负荷QL 无功损耗ΔQΣ 无功功率平衡 运行中的平衡:ΣQG=ΣQL+ΔQΣ 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

1、无功功率负荷 负荷在端电压变化时,出力、效率影响较大 白炽灯的电压特性 异步电机的电压特性 转矩∝U2,U↓ 带不动 启动不了 烧电机 吸收无功(异步电机) 对于QX,当U↑转动力矩增大,S↓→r'

2(1-s)/s↑→I↓→ QX↓ 对于QU,由于XU的饱和, XU ↓→ QU↑↑ 异步电机的无功功率特性 综合无功负荷的静态特性

2、变压器的无功功率损耗 励磁支路―空载电流I0的百分比值,约1-2% 绕组漏抗―满载时基本上等于短路电压UK的百分 比值,约10% 对多级电压网―相当可观,可达负荷的57%

3、电力线路上的无功功率损耗 并联电纳―充电功率∝U2,容性 并联电抗―感性∝I2 35KV及以下―感性无功 110KV及以上 传输功率较大时―感性无功 传输功率较小时―容性无功

三、无功功率电源 定子绕组不超过额定电流 励磁绕组不超过额定电流 受原动机出力限制 进相运行时受定子端部发热限制 留稳定储备 发电机、调相器 静止电容器、静止补偿器

1、发电机 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 系统中有功功率备用容量充裕时,可使靠近负荷中心的发电机在降低有功负荷的条件下运行,这时发电机的视在功率虽较额定值小,但可利用的无功功率却较在额定有功负荷下大. 实质上是只发无功功率的发电机

2、同步调相机 不带有功负荷的同步发电机 不带机械负荷的同步电动机 运行 过激运行―向系统发出无功 欠激运行―向系统吸收无功(容量为过激的50%) 优点 平滑调节―既发无功,又可吸收无功 装有励磁调节装置时,维持系统电压不变 装有强磁时,故障情况下,调整电压,维持稳定 缺点 消耗一定的有功,容量越小,比重越大(1.5-5%) 小容量单位投资费用大,宜集中使用 水轮机有时作调相运行,汽轮机较难 损耗大 内部发热 内部膨胀 增大系统中短路时的短路电流

3、静电电容器 QC=U2/XC,只能向系统提供无功,不能吸收无功 可集中使用,可分散使用 功耗小,0.3%--0.5%(额定容量) 调节不是连续的,不平滑,调节范围小 电压下降时, QC下降,导致U进一步下降 单位容量投资比调相机便宜

4、静止补偿器 电容与电抗并联,配以调接装置,可平滑地改变输出 70年代开始使用,有前途的三种类型为: 类型 直流助磁饱和电抗器型 可控硅控制电抗器型 自饱和电抗器型 共同点:电容支路 同步频率下感性无功功率电源 C和Lf构成谐振,兼作高次谐波滤波器 不可控 不同点: 电抗器支路 可控硅―――――― 直流助磁――――― 自饱和―――不可控 饱和电抗器 可控的 不饱和 优点: 极好的调节性能 可用于冲击性负荷的无功补偿 维护简单 原理:自饱和型 损耗小,不超过1% 应用越来越多