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1、电力系统稳态分析,第十八讲 电力系统的无功功率与电压调整 （电力系统的电压调整（一） 主讲 刘建华,一、系统电压波动 1、电压波动原因 无功负荷波动 设备及线路压降 运行方式改变 无功不足或过剩 2、电压波动的表示方法与要求 表示方法用电压偏移表示 我国对电压偏移的规定：,35kV及以上电压供电负荷：5%；10kV及以下电压供电负 荷：7%； 低压照明负荷：+5%-10%；农村电网:+7.5%-10%。,3、电压波动分类 由生产、生活和气象变化引起的负荷波动引起的电压波 动（称为电压偏移） 特点：周期长、波及面大 措施：电压调整 由冲击性负荷或间歇性负荷引起的负荷波动引起的电压波动 特点：周期
2、短、波及面较小，但其幅值有时很大，影响也 不容忽略。 措施：电压波动限制,二、电压波动限制措施 由大容量变电所以专用母线或线路单独向这类负荷供电 在发生电压波动的地点和电源之间设置串联电容器 设置电容器前： 较大，影响一般负荷的工 作； 设置电容器后： ，显然同样的负荷变化引起的电压波动要小。如果串联电容器的容抗选择适当，就可将电压偏移限制在允许的范围之内。, 在波动负荷附近装设调相机，并在线路首端串联电抗器 采取措施前： 采取措施后： 若补偿容量选择适当则可将母 线的电压波动限制在允许的范围。 在波动负荷供电线路 上设置静止补偿器,三、电压管理 1、电压管理 对第一类负荷波动引起的电压偏移的
3、调整一般意义上的电压调整。 2、电压管理目的 在系统任何运行方式下，都将系统中各用电设备的电压偏移限制在允 许范围。 3、电压中枢点 电压中枢点 某些可以反映电力系统总体电压水平的发电厂和变电站的母线称为系 统电压中枢点。 运行中只要将电力系统电压中枢点的电压偏移限制在一定范围，就可 以将系统中绝大部分用电设备的电压偏移限制在允许范围。, 运行中电力系统电压中枢点允许电压偏移的确定 根据负荷和电网参数通过计算确定。, 规划设计中的电力系统 根据负荷性质、供电范围确定电压中枢点调压方式。 逆调压方式： 高峰时升高电压，低谷时降低电压的中枢点调压方式。如 高峰时不高于1.05 ,低谷时不低于 。
4、顺调压方式： 高峰时允许电压稍有下降，低谷时略有上升的电压中枢点 调压方式。如高峰时不低于1.02 ,低谷时不高于1.075 . 恒调压方式： 高峰或低谷时，电压基本保持某一数值不变的中枢点调压方式 。, 几种调压方式的比较及适用场合 逆调压要求最高的调压方式，一般需要专门的调压设 备。适用于各供电负荷变化规律大致相同，且供电线路电压 较大的电压中枢点。 顺调压要求最低的调压方式，一般不需要专门的调压设 备。适用于供电线路不长，负荷变动不大，从而 线路压降变化 不大的中枢点。 常调压调压要求介于逆调压和顺调压之间。其适用范围 亦为介于两者之间的电压中枢点。,电力系统稳态分析,第十九讲 电力系统
5、的无功功率与电压调整 （电力系统的电压调整（二） 主讲 刘建华,一、常用调压措施 上一讲我们提出了对电压中枢点的调压要求，如何达到这 些要求呢？即应采取什么样的措施来满足这些要求呢？ 常用的方法有： 改变发电机的励磁电流调压； 改变变压器的变比调压； 无功补偿设备调压； 由三种方式组成的组合调压。,二、改变发电机励磁电流调压 1、调压原理 发电机的等值电路如下： 若保持励磁电流不变，则发电 机空载电动势为常数，负荷电流增 大，发电机以及负荷的端电压降低；负荷电流减小，发电机以及负荷的端电 压升高。显然负荷电压的变化远大于发电机机端电压的变化，当负荷变化较 大时就可能超出允许的范围。 若负荷电流
6、变化时相应地改变发电机的励磁电流，从而改变发电机的 空载电动势、发电机的机端电压,最终将负荷的电压变化限制在允许的范围。 发电机允许的端电压变化范围： 最高电压不得高于105% ； 最低电压不得低于95% 。,改变发电机励磁电流调压的效果分析如下图所示。显然这是一种逆调 压措施。,2、发电机调压的适用场合 孤立运行的向用户性质相似、负荷变动较小的小城市和公企业电力网 供电的发电厂；孤立运行的向范围较小、用户性质相似的农用负荷供电的 发电厂。 对于用户性质不同，或用户距电源远近悬殊时，用此方法不行。 在多电厂大型系统中，只能作为一种辅助手段。,三、改变变压器变比调压 1、变压器的结构及其调压原理
7、 1）结构 2）调压原理 当低压侧电压为 时， 如分接头在主分接头0， 如分接头在主分接头1， 如分接头在主分接头2 因为 ，所以借助于改变变压器的分接头即可改变变压器 的变比，从而改变二次侧电压达到调压的目的。 容量小于等于6300KVA的无励磁调节变压器一般附有三个分接头； 容量大于等于8000KVA的无励磁调节变压器一般附有五个分接头。,2、无励磁调节双绕组变压器分接头的选择 1）降压变压器 按照变比的定义 由变压器的等值电路 注意到：上述两个公式中的变比均代表变压器的实际变比，从而有： 式中： 高压侧实际电压； 归算到高压侧的变压器电压损耗； 低压侧 额定电压； 低压侧实际电压； 高压
8、侧为保证在已知 时得到所 需 应选择的分接头的额定电压。,据此可得变压器在负荷低谷和高峰时应选择的分接头额定电压如下： 2）升压变压器,由于普通变压器不能带负荷调压，所以在最大负荷和最小负荷情况下 应选同一分接头，此分接头必须同时照顾最大负荷和最小负荷情况下的调 压需要。因此 然后据此选择一个最靠近的标准分接头，并进行校验。如校验结果满 足要求，则选择结束；若校验结果不满足要求，则可以选择另一个靠近的 标准分接头，并再次进行校验。若仍不满足要求，则需考虑采用有载调压 变压器。 校验公式为： 降压变压器（低压侧为电压中枢点）,升压变压器（高压侧为电压中枢点） 升压变压器（低压侧为电压中枢点）,3
9、、有载调压双绕组变压器分接头的选择 1）有载调压变压器的结构特点 分接头数量多、调压范围大； 可以带负荷调整分接头。,2）分接头的选择 升压变压器 降压变压器 然后选择在最大负荷和最小负荷情况下的分接头并进行校验。,4、三绕组变压器分接头的选择 三绕组变压器在高压绕组和中压绕组设置有分接头，如下图所示。 三绕组变压器分接头选择可以将其看成 两个双绕组变压器进行。 譬如将高压绕组和低压绕组视为一双绕 组变压器，选择高压绕组分接头；然后再将 高压绕组（分接头已定）和中压绕组选择中 压绕组分接头。 （详见例题4）,5、改变变压器变比调压的适用场所 由于改变变压器变比不能改变电力系统的无功功率供给，即
10、不能改变 电力系统的无功平衡关系，而只是改变电力系统的无功功率分布，所以这 种调压方式不能用于无功不足，而导致系统整体电压水平偏低的电力系 统；只能用于整体电压正常，而局部电压偏低或偏高的电力系统的电压调 整。 例题1、 例题2、 例题3、 例题4,电力系统稳态分析,第二十讲 电力系统的无功功率 与电压调整 （电力系统的电压调整（二） 主讲 刘建华,一、无功补偿设备调压的分类 1、并联补偿调压 利用调相机调压 利用并联电容器调压 利用静止补偿器 2、串联补偿调压 串联补偿电容器调压 二、并联补偿设备调压 1、并联补偿调压接线及工作原理,2、补偿设备容量计算 1）精确计算法 设增加补偿设备的容量
11、为 ，补偿后 点电压归算到高压侧的为 ，则此时 之间的电压降落纵分量、横分量分别为： 展开整理得：,此式为精确式，但不实用。 原因有二：一是计算复杂；二是代入的原始数据未必精确，因而使其 计算并不精确，失去采用的意义。 1）近似计算法 第一简化：略去横分量影响 补偿前： 补偿后： 由于补偿前后 不变，因而有：,第二简化：式中第二项为在电压 与 下， 流经线路时产生 的压降之差。由于 与 相差并不大，所以此一项一般不大，略去此项则 有： 3）最小补偿容量的计算 计及变压器比时： 由上式可见 不仅取决于调压要求 ，而且与所选变压器的变比K有 关，合理选择变压器的变比可以使在达到同样调压效果的情况下
12、补偿设备容 量最小。, 补偿设备为电容器时 最小负荷时，电容器全部退出，通过选择变压器变比达到调压要求。 按选定的变比K和最大负荷下的调压要求确定电容器容量。 补偿设备为调相机时 当充分利用调相机容量的调整范围（ ）时，所选调相机的容 量最小。 最大负荷时 ：,最小负荷时： 两式相除得 利用上式确定变压器变比K后，代入上式中的任意一式即可确定 。 补偿设备为静止补偿器时 设补偿器的容量为 先按 选择变压器变比K。,再按 确定静止补偿器容量 。 例题5 三、各种调压措施的应用 改变发电机励磁电流（改变发电机机端电压）调压，不需要设置任何 附加设备，简单、经济。但可调范围有限，适用于供电范围小、负
13、荷性质 相近的孤立运行的发电厂。在并网运行的情况下只能作为一种辅助的调压 手段。 在系统无功功率充裕，局部电网电压不能满足要求的情况下，可以通 过改变变压器变比调压。由于无励磁调节变压器只能在停电情况下改变分 接头，为避免频繁停电，在最大负荷和最小负荷情况下均采用同一分接 头。所以分接头的选择应照顾最大负荷和最小负荷的需要。利用改变无励,磁调节变压器分接头调压只能实现顺调压；并且只能用于用于负荷性质相 近、供电范围较小、负荷波动较小的情况。对于负荷性质相近，但供电范 围较大、负荷波动较大的电压中枢点，需要采用逆调压或顺调压方式，这 时就需要采用有载调压变压器调压。 对于无功功率缺乏，导致电力系统整体电压水平偏低的电力系统，不 能采用改变变压器变比调压的措施，因为改变变压器变比并不能改善电力 系统无功缺乏的状况，只能改变电力网的无功功率分布。此时应采用增加 无功补偿装置的调压措施。,