4电力系统优化调整.ppt

第四章 电力系统运行状况的优化和调整 电力系统运行状况优化和调整就是保证电力系统正常稳态运行时的电能质量和经济性的问题 优化：指对系统中的有功功率和无功功率的优化分配。 调整：指对系统的电压和频率进行调整，以保证正常稳态运行时的电能质量。 电压调节主要通过无功功率的调节来实现，频率调节主要通过有功功率的调节来实现。 系统运行的稳定性与供电可靠性 电力系统运行的根本目的是对负荷提供可靠的供电能力。 供电可靠性一方面体现在不间断供电上，另一方面则体现在对供电质量的保证上。 理想情况下，电力系统在任何时候都必须以恒定的电压和频率向负荷供电，实际系统中则是要求电压和频率必须维持在很小的偏差内。 广义的电力系统稳定性实际上指的就是电力系统的供电可靠性。在现代大电网中，各区域、各部分互相联系、密切相关、在运行过程中互相影响。如果电网结构不完善，缺少必要的安全措施，一个局部的小扰动或异常运行也可能引起全系统的连锁反应，甚至造成大面积的系统瓦解。 第一节 电力系统无功功率的平衡和电压调整 由于一般高压输电线路中RX，因而可认为线路中的电压降主要决定于线路上传输的无功功率。无功功率会朝电压低的母线一侧流动，电网中某点的无功不足时，该点的电压必将降低；反之，无功过剩时电压将升高。要保证系统的电压水平，系统中应该有充足的无功电源以维持无功功率的平衡。 无功损耗 1。无功功率负荷：主要是指用电设备所吸收的“感性”无功功率。这类用电设备包括异步电机、同步电机、电炉、整流设备等。 漏抗损耗 励磁损耗 外加U1↑→转动力矩↑→转差率s↓→等值电阻r2/s↑→I1↓→Qx↓ 外加U1↑→ Qu↑由于励磁电抗Xu与电机饱和特性有关，电压升高电机饱和程度越大，导磁率下降， Xu减小，Qu会很快增大 对于异步电机如图4－2；对于电力系统的综合无功负荷有图4－3关系： 2。变压器无功功率损耗 励磁损耗（由空载电流百分数I0%求） 电抗损耗（由短路电压百分数Uk %求） 3。电力线路的无功功率损耗 并联电纳损耗（容性，又称充电损耗） 串联电抗损耗（感性） 容性大于感性，则向系统输送无功；感性大于容性，则向系统吸收无功。35KV以下架空线路△Qb小，主要是△Qx ；110KV及以上架空线路，输送功率大时△Qx△Qb ，输送功率小时△Qx△Qb 。 无功电源 1。同步发电机 是唯一的有功电源，也是最基本的无功电源。根据同步电机原理知，过励磁时发电机可发出感性无功功率，欠励磁时会吸收感性无功功率。 发电机供给的无功功率容量要受励磁电流不过载、原动机出力等条件限制，不是无限可调的。而且由电厂发出的无功功率经过长距离的输电线路传输必定要引起较大的无功、有功的损耗，经济上不合理。因为无功电源不消耗一次能源，在用户中心设置无功补偿装置将更加经济合理。 额定功率因素为cosφN，额定无功功率为 2。同步调相机 是专门用来生产无功功率的一种同步电机。过励磁时可发出感性无功功率，欠励磁时会吸收感性无功功率。通过改变它的励磁，可平滑地调节无功功率的大小和方向。一般装设自动励磁调节装置自动地根据系统电压进行调节。 由于调相机属于转动设备，会产生较大的有功功率损耗，目前使用逐渐减少。 3。静电电容器 只能向系统供给无功功率，即只能作为无功电源 不足之处：其供给无功与其端电压的平方成正比，故当节点电压下降时，电容器供给系统的无功功率反而减小，导致系统电压水平继续下降。 4。静止补偿器（简称SVC） 由电容器组和电抗器组并联组成。容性的电容器发出无功来补偿系统中的感性无功损耗，感性的电抗器来吸收系统中的容性充电无功，从而可同时作为系统的一种动态无功电源和无功负荷。可利用晶闸管等电力电子元件所组成的电子开关来分别控制电容器组和电抗器组的快速投切。 不足：由于使用电力电子开关投切电抗器和电容器，会使电力系统产生一些附加的高次谐波。 目前较为完善的SVC有以下三种类型，它们都有电抗器支路（吸Q）和电容器支路（发Q）两个支路，不同点主要集中在电抗器支路侧 当U≥UN时，电抗器L自行饱和，相当于空芯电抗器，此时所选的串联Cs的容抗与其漏抗绝对值相等而进行完全补偿，使得电抗器支路总感抗很小， I2增大，所吸收Q增加，使母线电压降低。 UUN时，L不饱和，电容器的容抗不足以补偿L的漏抗，故L－Cs的总感抗很大，I2很小，基本不消耗Q，此时C发出Q使母线电压升高。 无功功率平衡 如果无功功率不能维持平衡，就不能保证系统的电压质量 在无功平衡的基础上，应有一定的无功备用容量，一般为无功负荷的7％～8％ 补偿系统无功不能过多的依靠电源，而应在电压较低的负荷节点增加无功补偿装置 电力系统的电压偏移 用电设备在额定电压下运行性能最好，系统的电压波动会使设备的性能受到影响。