第六章电力系统的无功功率和 电压调整
第六章 电力系统的无功功率和 电压调整
电压调整问题的提出 ·与调频一样，针对电力系统优质和经济的要求 ·电压偏移是衡量电能质量的又一个重要指标。电压偏 移过大可能带来很多负面影响甚至严重后果 ·电力系统中电压和无功功率的关系： 一节点电压的大小对无功功率的分布有决定性影响 一输电网的电压损耗主要由无功功率的传输产生 一大多数用电设备吸收的无功功率与电压有关，随端电 压上升，综合负荷的无功需求增加 2014-12-29 电力系统的无功功率和电压调整 2
电压调整问题的提出 • 与调频一样，针对电力系统优质和经济的要求 • 电压偏移是衡量电能质量的又一个重要指标。电压偏 移过大可能带来很多负面影响甚至严重后果 • 电力系统中电压和无功功率的关系： – 节点电压的大小对无功功率的分布有决定性影响 – 输电网的电压损耗主要由无功功率的传输产生 – 大多数用电设备吸收的无功功率与电压有关，随端电 压上升，综合负荷的无功需求增加 2014-12-29 电力系统的无功功率和电压调整 2
电压调整和频率调整的区别 ● 稳态条件下交流系统的频率具有同一性，而系统中各节点 电压不同； 频率与有功功率分布关系密切，电压与无功功率的分布关 系密切； ·保证频率质量的首要条件是有充足的有功备用，保证电压 质量的首要条件是有充足的无功备用； ·有功电源单一、无功电源多种多样； ·无功电源不消耗一次能源，而影响有功损耗；有功电源则 需要消耗一次能源； ·电网中无功损耗远大于有功损耗(>R) B 调频手段单一，集中进行；调压手段多种多样，分散进行。 无功电压调整的基本原则：分层分区调整、无功就地平衡 2014-12-29 电力系统的无功功率和电压调整
电压调整和频率调整的区别 • 稳态条件下交流系统的频率具有同一性，而系统中各节点 电压不同； • 频率与有功功率分布关系密切，电压与无功功率的分布关 系密切； • 保证频率质量的首要条件是有充足的有功备用，保证电压 质量的首要条件是有充足的无功备用； • 有功电源单一、无功电源多种多样 ； • 无功电源不消耗一次能源，而影响有功损耗；有功电源则 需要消耗一次能源； • 电网中无功损耗远大于有功损耗（X>>R）； • 调频手段单一，集中进行；调压手段多种多样，分散进行。 无功电压调整的 无功电压调整的基本原则 基本原则：：分层分区 分层分区调整、无功 调整、无功就地平衡 就地平衡 2014-12-29 电力系统的无功功率和电压调整 3
目录 61电力系统无功功率的平衡 6.2电力系统中无功功率的最优分布 负荷的自然功率因数及提高措施 6.3电力系统的电压调整 本章小结 作业 2014-12-29 电力系统的无功功率和电压调整 4
目 录 6.1 电力系统无功功率的平衡 6.2 电力系统中无功功率的最优分布 负荷的自然功率因数及提高措施 6.3 电力系统的电压调整 本章小结 作业 2014-12-29 电力系统的无功功率和电压调整 4
6.1电力系统无功功率的平衡衡→ ·无功功率负荷与无功功率损耗 ·无功功率电源 ·无功功率的平衡 2014-12-29 电力系统的无功功率和电压调整 5
6.1 电力系统无功功率的平衡 • 无功功率负荷与无功功率损耗 • 无功功率电源 • 无功功率的平衡 2014-12-29 电力系统的无功功率和电压调整 5
无功功率负荷 白炽灯、 电热器等负荷 消耗少量感性无功 同步电动机 过励运行发无功；欠励运行吸无功 异步电动机 消耗大量无功（主要的无功负荷） 综合负荷 吸收感性无功，自然功率因数0.6-0.9（滞后） 2014-12-29 电力系统的无功功率和电压调整
无功功率负荷 白炽灯、 电热器等负荷 消耗少量感性无功 同步电动机 过励运行发无功；欠励运行吸无功 异步电动机 消耗大量无功（主要的无功负荷） 综合负荷 吸收感性无功，自然功率因数0.6-0.9（滞后） 2014-12-29 电力系统的无功功率和电压调整 6
无功功率损耗 线路的无功损耗 R 一阻抗支路消耗（感性）无功 A0 P2+Q2 U2 X, 一对地电容发出（感性）无功（消耗容性无功) △Q红≈-BUR(全线充电功率) -总无功损耗：△QL=△Q+△Qm 线路消耗无功的净效应：消耗感性无功（△Q>0)？消耗容性无 功/发出感性无功（△Q<0)? ·取决于传输功率的大小 ·对比第二章无损导线传输自然功率的情况 2014-12-29 电力系统的无功功率和电压调整
无功功率损耗 • 线路的无功损耗 – 阻抗支路消耗（感性）无功 – 对地电容发出（感性）无功（消耗容性无功） – 总无功损耗： 2 2 ZL L 2 P Q Q X U 2 Q B U YL L N （全线充电功率） 线路消耗无功的净效应：消耗感性无功(ΔQL>0)？消耗容性无 功/发出感性无功(ΔQL<0) ？ • 取决于传输功率的大小 • 对比第二章无损导线传输自然功率的情况 Q Q Q L ZL YL 2014-12-29 电力系统的无功功率和电压调整 7
无功功率损耗个 变压器的无功损耗 一绕组漏抗消耗感性无功 P2+j2 AC- S2 U%UU%Sx U2 100 Sx 100 一励磁支路消耗感性无功 Q=8.-02g*63 100U2 100 -总无功损耗△QL=△QzL+△Qm 1,%=1~2,U%=10≈14→当S2=Sw,△0≈13%Sw 多级电网中变压器的无功损耗相当可观。 2014-12-29 电力系统的无功功率和电压调整
无功功率损耗 • 变压器的无功损耗 – 绕组漏抗消耗感性无功 – 励磁支路消耗感性无功 – 总无功损耗 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 % % 100 100 k N k N T T N N P Q S S U U U S Q X U U S S 2 2 0 0 0 1 1 2 % % 100 100 N m N N I S I Q B U U S U % 1~ 2, % 10 ~ 14 I 0 Uk 2 N 13% N 当S S ， Q S 多级电网中变压器的无功损耗相当可观。 2014-12-29 电力系统的无功功率和电压调整 Q Q Q L ZL YL 8
无功功率电源个 ● 凡是可以发出（感性）无功功率的设备或装置，都可以称 为无功功率电源。 ·无功电源的分类 。同步发电机(Synchronous Generator) 传统无功电源 ·同步调相机(Synchronous Condenser) 。 并联电容器(Capacitor) ·并联电抗器(Reactor) 。静止无功补偿器(Static Var Compensator, 新型无功电源 SVC) 静止调相机(Static Condenser,Statcon) 2014-12-29 电力系统的无功功率和电压调整 9
无功功率电源 • 凡是可以发出（感性）无功功率的设备或装置，都可以称 为无功功率电源。 • 无功电源的分类 2014-12-29 电力系统的无功功率和电压调整 9
同步发电机个 最主要的有功电源，最基本的无功电源 ·通过调节励磁，可以双向、连续调节无功出力， 无功出力范围受运行极限约束 ·无需附加投资，应优先考虑 2014-12-29 电力系统的无功功率和电压调整 10
同步发电机 • 最主要的有功电源，最基本的无功电源 • 通过调节励磁，可以双向、连续调节无功出力， 无功出力范围受运行极限约束 • 无需附加投资，应优先考虑 2014-12-29 电力系统的无功功率和电压调整 10