电力系统分析5章.ppt

第5章 电力系统无功功率和电压调整 5.1 电压调整的必要性 5.2 电力系统的无功功率平衡 5.3 电力系统的电压管理与调整 5.4 利用发电机和变压器调压 5.5 无功功率补偿调压 5.6 电力系统综合调压 5.1 电压调整的必要性 1986年巴西：在一些交流输电线路跳开后，系统电压降低。Sao Roque逆变站的交流电压降低到0.85pu,持续数秒，造成多次换相失败。当加大直流传输时，换流站的无功损耗更大，最后直流系统停运，交流系统解列。 1983年12月27日 瑞典：斯德哥尔摩西部一座变电站断路器发生故障，导致变电站两回400kV线路一起跳开。大约8s之后，一条220kV线路因过载而断开。带负荷调压变压器动作降低了输电系统的电压水平，造成其余的由北向南的输电线路电流增加。大约在故障发生50s之后，又有一条400kV线路跳开。接着瑞典南部发生了连续的开断，并形成了电气孤岛。在事故演变过程中，低频减载没有防止系统发生频率和电压崩溃。 1982年 美国佛罗里达州：4次扰动情况相似，均由佛罗里达州中部或南部的一台大型发电机组跳开而引发。由于系统输入功率的减少，经过1－3min后系统电压降低，并发生解列。在发生电气孤岛后低频减载切除了2000MW负荷。这些事故促使在多个230kV变电站安装了由电压继电器投切的并联电容器组。 1987年日本东京：夏。异常高的负荷量使系统电压过度降低。500kV电压在13:15分降至460kV，在13:19分降至370kV。13:19分电压崩溃。 5.2 电力系统的无功功率平衡 1.无功负荷和无功损耗 2.无功电源 3.无功平衡 4.无功平衡与电压水平的关系 5.2.1 无功功率负荷和无功功率损耗 1． 无功功率负荷 2．变压器的无功损耗 3．输电线路的无功损耗 35kV及以下架空线路的充电功率很小，一般，这种线路都是消耗无功功率的。110kV及以上的架空线路当传输功率较大时，电抗中消耗的无功功率将大于电纳中产生的无功功率，线路成为无功负载；当传输的功率较小（小于自然功率）时，电纳中产生的无功功率，除了抵偿电抗中的损耗以外，还有多余，这时线路就成为无功电源。 5.2.2 无功功率电源 1. 发电机: 既是唯一的有功功率电源，又是最基本的无功功率电源. 2. 同步调相机 同步调相机相当于空载运行的同步电动机。在过励磁运行时，它向系统供给感性无功功率而起无功电源的作用，能提高系统电压；在欠励磁运行时，它从系统吸取感性无功功率而起无功负荷作用，可降低系统电压。 3. 静电电容器 静电电容器一般连接在变电所负荷侧母线上。它供给的无功功率QC值与所在节点电压的平方成正比 5. STATCOM（Static Synchronous Compensator） 它是今年来发展的一种新型静止无功发生器装置。起输入来自一组储能电容器上的直流电压，其输出的三相交流电压与电力系统电压同步。STATCOM的功能要优越于SVC。例如，当电网连接无功补偿装置的母线电压下降时SVC的最大无功输出也会随之下降，因为其最大无功输出与电压的平方成正比。而STATCOM的输出犹如发电机的电势般不会下降。仍能加大其无功输出。 5.2.3 无功功率平衡 无功功率平衡的基本要求：系统中的无功电源可以发出的无功功率应该大于或至少等于负荷所需的无功功率和网络中的无功损耗。为了保证运行可靠性和适应无功负荷的增长，系统还必须配置一定的无功备用容量。 需注意的问题： 无功备用； 用户侧功率因数； 无功就地平衡； 无功补偿措施； 5.2.4 无功功率平衡和电压水平的关系 无功平衡与电压水平 5.3 电力系统的电压管理与调整 适应负荷的波动； 适应运行方式的调整； 保证节点电压及变电站功率因数符合规定； 保证事故状态下的电压水平； 提高电压的自动控制水平； 调整负荷经济型原则； 保证系统的电压稳定； 。。。。 5.3.1 电力系统电压偏移的原因及影响 1．造成电压偏移的原因(负荷、故障、运方等）; 2．电压偏移的影响; 3．电力系统允许的电压偏移; 5.3.2 中枢点的电压管理 电压中枢点是指那些能够反映和控制整个系统电压水平的点（母线）。 1．电压中枢点的选择 大型发电厂的高压母线（高压母线上有多回出线）； 枢纽变电所的二次母线； 有大量地方性负荷的发电厂母线。 2．中枢点电压和负荷电压的关系 中枢点O 电压容许变化范围 3．中枢点电压调整的方式 根据中枢点所管辖的电力网中负荷分布的远近及负荷变化的程度，对中枢点的电压调整方式提出原则性要求，以确定一个大致的电压变化范围。这种电压调整方式一般分为三类：逆调压、顺调压和常