孙莹编)第四章电力系统电压调整和无功功率控制技术.pptxVIP

第四章 电力系统电压调整和无功功率控制技术本讲主要内容电力系统电压控制的意义；无功功率的产生、消耗与平衡1、有功和无功的不同特点产生：有功功率电源是集中在各类发电厂中的发电机；无功功率电源除发电机外，还有调相机、电容器和静止补偿器等，它们分散安装在各个变电所。运行：有功功率电源需要消耗能源;无功功率电源工作时基本不消耗能源；由于电网中的线路以及变压器等设备均以感性元件为主，因此系统中无功功率损耗远远大于有功功率损耗。调整：电力系统正常稳定运行时，全系统频率相同。频率调整集中在发电厂，调频控制手段只有调整原动机功率一种。电压水平在全系统各点不同，并且电压控制可分散进行，调节控制电压手段也多种多样。2、电压控制的意义 电力系统的电压和频率一样，都是电能质量的重要指标。用电设备只有在额定电压下运行才能取得最佳的工作效率。当电压偏离额定值较大时，会对负荷的运行带来不良影响。影响产品的质量和产量，损坏设备，甚至引起电力系统电压崩溃，造成大面积停电。A、对发电机和变压器的影响 电力系统电压降低时，为了维持恒定功率，发电机的定子电流增大。为了使发电机定子绕组不致过热，不得不减少发电机所发有功功率。类似的，电力系统电压降低后，也不得不减少变压器所带的有功负荷。 B、对电动机的影响电压降低，异步电动机的转差率将增大。因而，电动机各绕组中的电流也将增大，温升将增加，效率将降低，寿命会缩短。 转差增大?转速下降?输出功率减少?影响锅炉、汽轮机的工作?最终影响发电厂所发出的功率。电压降低?电动机启动过程增加，可能在启动过程中因温度过高而烧毁。电压偏高将加速设备绝缘老化，影响电动机寿命。C、对电热设备的影响 电炉等电热设备的发热量与电压平方成正比，电压降低将大大降低发热量，使效率降低。 照明负荷，对电压变化反应灵敏。电压过高，白炽灯的寿命将大为缩短；电压过低，亮度和发光效率要大幅度下降。D、损耗和绝缘 电压降低时，会使电网中的有功功率损耗和无功损耗增加，过低还会危及电力系统运行的稳定性； 而电压过高，各种电气设备的绝缘会受到损坏，在超高压输电线路中还将增加电晕损耗。 10kV及以下电压供电的负荷35kV及以上电压供电的负荷低压照明负荷农村电网（正常）（事故）我国规定在正常运行情况下各类用户允许电压偏移为：在事故后运行状态下，由于电力系统部分设备退出运行，电压损耗比正常时大。考虑故障时间较短，电压偏移允许比正常值再多5％，但电压的正偏移不应超过10％。 3、无功的产生（1）同步发电机 同步发电机目前是电力系统中惟一的有功功率电源，它又是基本的无功功率电源。 它所提供给电力系统的无功功率与同时输出的有功功率有一定的关系，由同步发电机的P-Q曲线决定。图4-4 同步发电机的P-Q 曲线 发电机以超前功率因数运行时，定子电流和励磁电流大小都不再是限制条件，而此时并联运行的稳定性或定子端部铁芯发热成了限制条件。 当电力系统中有一定备用有功电源时，可以将离负荷中心近的发电机低于额定功率因数运行，适当降低有功功率输出而多发一些无功功率，这样有利于提高电力系统电压水平。 （4-6） 式中—电容器的容抗；—交流电的角频率; C —电容器的电容量。（2）并联电容器基本工作原理人工投入，自动切除优点：提供无功功率和电压支持最廉价的方法设在负荷区附近，通过提高受端负荷功率因数可以有效地扩大其电压稳定极限容量可大可小，既可集中使用，又可分散使用，并且可以分相补偿，随时投入、切除部分或全部电容器组，运行灵活。电容器的有功损耗小（约占额定容量的0.3％一0.5％），投资也节省。允许附近的发电机在功率因数为1.0附近运行，增加了系统快速响应的无功储备，对电压稳定有利。缺点：其产生的无功功率正比于电压的平方，在系统低电压期间无功输出反而下降，这是一个恶性循环问题。 一个大量应用并联电容器补偿无功的系统，电压调节能力反而变差；图4-5 静止无功补偿器工作原理（3）静止无功功率补偿器（SVC） 静止无功功率补偿器（Static VAR Compensator，简称SVC）是一种发展很快的无功功率补偿装置，其工作原理下图所示。 静止无功补偿器不仅用于传输网络，而且广泛用于配电系统中。如在大型电动机的启动中应用SVC可以降低电压跌落值；SVC亦可应用于单相负荷入电焊机和电气化铁路供电系统中。SVC能快速、平滑的调节无功功率的大小和方向，以满足动态无功功率补偿要求，尤其是对冲击性负荷适应性较好。与同步调相机比较，运行维护简单，功率损耗较小，能够作到分相补偿以适应不平衡的负荷变化。其缺点是最大无功补偿量正比于端电压的平方，在电压很低时，无功补偿量将大大降低。 （4）同步调相机及同步电动机同步调相机是特殊运行状态下的同步电动机，可视为不带有功负荷的同步发电机或是不带机械负荷的同步电动机。当过激运