培训内容——无功补偿专题.ppt
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1、无功补偿专题,培训内容之, 1 引言 电网中大多数网络元件需要消耗无功功率(如不特别说明,本文专指感性无功功率),而且大多数用户的负荷要消耗无功功率,无功电力的生产同有功电力的生产一样同等重要。 电网运行时,电网各节点的电压与无功潮流的分布密切相关,无功潮流的分布又和无功电源的分布有关。由于无功电力不提倡长距离输送,进行相应的无功补偿,提高电压质量,进行功率因数校正,对于电力系统运行来说是必备的手段。 无功电压综合控制,与多数无功补偿设备的性能、特点息息相关,在建立无功电压控制模型之前,必须先了解电压和无功的关系以及各种无功补偿设备的特性。,无功补偿专题, 2 电压与无功的关系, 2.1 PQ
2、解耦特性,图2-1 电力线路的电压和功率,图 2-2 向量图,显然,向量图中可得:,无功补偿专题,在高压输电系统中,可以近似的认为XR,于是由式可得:,可以得出在高压配电系统中:,线路(变压器)两端电压幅值差,主要是由于输送的无功功率产生的(或电压幅值差是传送无功功率的条件,V-Q强耦合,V-P弱耦合),无功从电压幅值高的节点流向电压幅值低的节点; 线路(变压器)两端电压相角差,主要是由输送的有功功率产生的(电压相角差是传送有功功率的条件, -P强耦合, -Q弱耦合),有功从电压相角超前节点流向电压相角滞后节点。,因此,适度地进行无功补偿,可以有效地提高补偿点的电压质量。,无功补偿专题, 2.
3、2 系统无功电压静态特性,图 2-3 简单电源系统,图 2-4 无功-电压静态特性曲线,如图 2-3 为一电源系统:,根据不同的E值可以绘出不同的U-Q曲线,如图 2-4。从图中可以看出,随着E增加,曲线的顶点( )也升高, U不会低于顶点;负荷端电压U值越高,由电源通过线路(变压器)输送到负荷端的无功将减少。, 2.3 负荷无功电压静态特性,负荷无功电压静态特性曲线与系统无功电压静态特性曲线相对应,如图25曲线组。曲线负荷大于曲线1。,无功补偿专题, 2.4 负荷无功电压平衡过程,如图2-6,假使初始运行点在 ,此时对应为负荷无功电压特性曲线1与系统无功电压静态特性曲线2;负荷无功突然增加,
4、由于电源的无功不能突变,因此负荷点无法维持原来的电压,负荷点电压沿曲线2下降到 ,这是负荷点牺牲电压平衡无功缺额的过程,此时无功负荷水平为曲线 ;随着发电机励磁电流增大,系统增发无功,E值不断变化,系统无功电压特性曲线也同时变化,负荷点电压逐步回复,负荷点电压沿曲线 上升,直到与曲线 相交,到达无功电压新的平衡点。,图 2-6负荷无功电压平衡过程,无功补偿专题, 3 无功与损耗的关系,电力网的线损一直以来是衡量电力系统建设和完善化以及运行管理水平高低的一项综合性指标,进行合理的无功补偿,不但可以调节电压,也是降低网络损耗的有效措施。 功率损耗计算公式 (2-8) 从式(2-8)可见,当有功功率
5、和无功功率通过网络电阻时,会造成有功功率损耗。一方面,当输送功率( )一定时,功率损耗与网络电阻(R)成正比,即网络电阻越大,功率损耗越大;另一方面,当输送的有功功率一定时,输送的无功功率越多,总的有功损耗就越大,反之输送的无功功率越少时,总的有功损耗就越小。 但通常情况下网络电阻由固有的网络结构决定,改造费用比较大,因此总的功率损耗的增加或减少决定于输送的无功功率的变化。 例如,当cos=0.7时,Q=P,则有 ,即由输送无功功率Q造成的有功损耗与输送有功功率P所造成的有功损耗相等。,无功补偿专题, 4 电网中的无功电源, 4.1同步发电机,发电机是目前唯一的有功电源,又是基本的无功电源。发
6、无功的能力与同时发出的有功有关系,由发电机的PQ极限曲线决定。,在地区电网的无功调度中,一般来说发电机不是主要的无功补偿手段。与省网环网不同,地区一级电网中发电机数量不多,而且许多发电机不能直接AGC控制,无法体现发电机无功快速调节的特点;发电机不能长期低功率因数运行;发电机的无功也不适宜于长距离传送;从电压稳定和保持电网冗余以增加抗故障的能力,应该尽可能保证发电机的无功冗余度。因此,在地区一级的无功电压控制中不大用发电机作为无功补偿手段。 但对于发电机控制方便,且临近变电所的负荷波动频繁的地区,可以利用发电机的快速、连续可调的特点进行无功补偿,以减少电容器等无功设备的投切次数,不失为可行的办
7、法。,无功补偿专题, 4.2并联电容器,在地区电网无功补偿中,并联电容器广泛应用于功率因数校正和馈电电压校正,是应用最多的无功补偿装置,通常安装在10kV母线上。一般来说,每个变电所安装14组左右,对于负荷较大的110kV变电所和220kV变电所,则安装更多组数的电容器。,如图,假定补偿前后, 不变。,补偿前:,补偿后:,得到:,其优点:可分散、集中、分相补偿;投资少、功损耗少,无旋转部件,维护量小,可根据负荷情况分组投切; 缺点:电压急剧下降, 不利于电压稳定,投入时会产生尖峰电压脉冲。,特点:只发感性无功, 可全部或部分切除,不能平滑调节,因此,当无功优化模型和控制模型加入后使得数学方程不
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