电压调整及AVC课件.ppt
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1、电压调整及AVC 国网技术学院 电网运行培训部,1,本课程介绍了国家电网无功和电压调整相关规定、电力系统无功与电压的关系、无功负荷电压特性、无功电压的监控与调整以及AVC系统。本课程从专业和实践的角度讲述了无功电压调整的方法和基本操作。,2,主 要 内 容 一. 国家电网无功电压调整新规定 二. 电压调整的相关知识 三. 电力系统的无功功率特性和无功平衡 四. 电压控制的策略 五. 电压调整的方法 AVC介绍 操作案例,3,3,值班监控员负责受控站功率因数、母线电压的运行监视和调整,加强电网监视,及时投切变电站电容器、电抗器,遥控变压器分接开关,进行电压调整。,1、监视电网功率因数,35-22
2、0kV变压器高压侧功率因数高峰时段不小于0.95;低谷时段不应高于0.95(放宽到0.98),不低于0.92。,监视各级电网功率因数,满足系统对功率因数的要求,一、国家电网无功电压调整新规定,4,(1)高峰负荷期间功率因数可以接近于1,但应不引起系统谐波明显放大,并避免无功倒送。, 要使功率因数接近于1,需额外增加电容器组,由此带来的安装、控制、保护和安措等资金投入,远大于功率因数微升所能获得的收益,得不偿失,意义不大。, 功率因数接近于1时,负荷波动减低,会出现无功倒送。,电容器对电网谐波电压起放大作用。电容器容量过大,导致其谐波电流更加增大,流经电网使电压的畸变更加扩大,给电网带来严重危害
3、。谐波使电气设备损耗增加,加速其绝缘老化过热损坏,特别当高次谐波发生谐振时,最易使电容器过载过热,甚至损坏。,5,(2)低谷负荷期间,功率因数不高于0.95,是防止下一级电压的电容器组未及时切除,导致上一级电压过高。, 设定上限,主要是考虑防止无功倒送和电压过高。, 考虑实际运行时,电容器组投退会过于频繁,而将功率因数放宽到0.98。,(3)变电站无功补偿到功率因数为1时,变压器无功损耗以及所供无功负荷完全由电容器组所供给,属于系统的无功平衡,并非电容C、电感L参数决定的谐振状态。,6,电压棒图,2、监视受控站母线电压,监视各受控站各级母线电压不超允许偏差值,7,发电厂和500kV变电所的22
4、0kV母线电压 正常运行方式,电压允许偏差为 010 即:220242kV, 220kV母线电压允许偏差,其他变电所220kV母线电压 正常运行方式,电压允许偏差为37 即:213.4235.4kV,8,110kV母线电压允许偏差为3 7% 即:106.7117.7kV, 11035kV母线电压允许偏差,10kV母线电压允许偏差为 07% 即: 1010.7kV,35kV母线电压允许偏差为3 7% 即:33.9537.45kV, 10kV母线电压允许偏差,9,1、系统中的电压偏移 正常运行中,随着用电负荷的变化和运行方式的改变,网络中的电压损耗也将发生变化。要严格保证所有用户在任何时刻都有额定
5、电压是不可能的 因此,系统运行中各节点出现电压偏移是不可避免的。 实际上,大多数用电设备在稍许偏离额定值的电压下运行,仍有良好的技术性能。,二、电压调整的相关知识,10,2、电压偏移的不利影响 各种用电设备都是按额定电压来设计制造的。这些设备在额定电压下运行将能取得最佳的效果,电压过大的偏离额定值将对用户和电力系统本身都有不利影响。,11,常见的用电设备:异步电动机、电热设备、 照明灯、家用电器,异步电动机:电磁转矩与电压的平方成正比,低压运行电流大、温度高、绝缘老化、寿命缩短、甚至堵转,电炉等电热设备:出力大致与电压的平方成正比,低压运行将延长冶炼时间,降低生产率,照明设备:电压低发光不足、
6、寿命缩短,12,电压偏移过大,对电力系统本身不利,电压降低:会使网络中的功率损耗加大 电压过低:能危及系统运行的稳定性 电压过高:设备绝缘受到损坏,在超高压 电网中还将增加电晕损耗,13,3、电网电压偏低及偏高的原因,14,14,影响电压的因素,15,15,4、用户允许电压偏移 (1)35kV及以上供电电压正、负偏差的绝对值之和不超过额定的10; (2)10kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的7%; (3)220V允许偏差为额定电压的5%、-10%,16,1、电压过低或过高有什么危害? 2、影响电压的因素有哪些? 3、电压偏高偏低的危害有哪些?,课堂小结,17,电力系统的运行电压水平取决
7、于系统的无功功率。,三、电力系统的无功特性和无功平衡,18,电力系统电压调整需要通过调节无功功率来实现。,电力系统的运行电压水平取决于无功功率的平衡。系统中各种无功电源的无功功率输出应能满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的需求,否则电压就会偏离额定值。,18,异步电动机是系统中无功功率的主要消耗者,它决定着系统无功负荷的电压特性。 除电动机外,变压器、输电线路也消耗一部分无功功率。系统的无功负荷电压静态特性实际上是各种无功无功负荷的综合电压静态特性。,(一)负荷的电压特性,无功负荷与电压之间的变化关系较为重要,因为在电压变化时,无功负荷的变化远远大于有功负荷的变化,而且无功负荷变化引
8、起的电压波动也比有功负荷引起的变化大。,19,U,jxm,I0,jx,.,.,U,Q,1,0.9,0.7,0.8,1、异步电动机无功功率,包括: 励磁功率 、漏抗中的无功损耗 Q与U:呈二次曲线关系,U,=0.3,=0.6,=0.8,1,0.9,0.7,0.8,(二)无功负荷与无功损耗,20,在额定电压附近,无功功率随电压升降而增减,当电压明显低于额定值时,无功功率主要由漏抗中的无功损耗决定,随电压下降反而上升,.,励磁功率与电压平方成正比,电压降低时,转差率增大,定子电流增大,漏抗中的无功损耗也要增大,U,Q,1,0.9,0.7,0.8,U,=0.3,=0.6,=0.8,1,0.9,0.7,
9、0.8,21,包括:励磁损耗 和漏抗损耗,2、变压器无功损耗,励磁功率 大致与电压的平方成正比 (铁损与电压平方成正比, 因其占总网损的的一小部分,可忽略),无功损耗电压特性与异步电动机的相似,(无功消耗达到额定容量的12%),U,I0,jx,.,.,R,漏抗中的功率损耗与电压的平方成反比,22,无功损耗也有两部分组成: 并联导纳中的无功损耗 (容性) 串联阻抗中的无功损耗 (感性),3、输电线路的无功损耗,U1,jB/2,R+jX,.,U2,.,P1+jQ1,P2+jQ2,jB/2,线路电抗无功功率损耗 与电流的平方成正比,线路电容充电功率 与电压的平方成正比,23,35kV及以下架空线路充
10、电功率甚小,消耗无功功率,110kV及以上架空线路,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,线路成为无功负荷。 330kV及以上架空线路,电纳中产生无功功率大于电抗中消耗的无功功率 ,线路成为无功电源,24,(三)无功电源,25,1、发电机 唯一的有功电源 又是最基本的无功功率电源,调节励磁电流,可以 改变发电机输出的无功功率 (与无穷大系统并列时) 或者改变发电机端电压 (单机运行时),25,U,Eq,.,I,.,jXdI,.,.,IN,.,jXd,.,UN,.,发电机输出功率,Eq sin =IXd cos Icos= Eq sin/Xd Eq cos=U+IXd
11、 sin Isin= Eqcos/XdU/Xd,Eq,P=UIcos Q=UIsin,P=UIcos =U Eq sin / Xd Q=UIsin =U Eq cos/XdU2/Xd,输出的无功等于主磁通转换的无功减去电枢绕组电感的无功损耗。,26,U,Eq,.,I,.,jXdI,.,.,P=UIcos =U Eq sin / Xd Q=UIsin =U Eq cos/XdU2/Xd,如以电压相量端点为坐标原点O建立一直角坐标系统,改以(Xd/U)作该系统的长度单位,并记OC在该系统中的长度为oc=oc /(Xd/U)=(Eq cosU)/(Xd/U)=Q 同理有ac=ac / (Xd/U)=
12、(Eq sin/(Xd/U)=P,调节发电机励磁是调节无功的主要手段,o,o,c,a,Q (Xd/U),P (Xd/U),27,U,Eq,I,.,jXdI,.,.,o,o,c,a,Q (Xd/U),P (Xd/U),Eq1,Eq2,Eq3,c2,c1,c3,a1,a2,a3,Icos,b1,b,b3,b2,jXdI1,jXdI2,jXdI3,调节励磁, Eq端点a沿AA移动 相电流端点b沿BB移动。 减少励磁,使Eq端点至a时,Q=0,对应cos =1,A,A,B,B,a,I3,I2,I1,.,.,.,调节励磁原理,28,U,Eq,I,.,jXdI,.,.,o,o,c,a,Q (Xd/U),P
13、 (Xd/U),Eq1,Eq2,Eq3,c2,c1,c3,a1,a2,a3,Icos,b1,b,b3,b2,jXdI1,jXdI2,jXdI3,减少励磁,使Eq端点移至a以左,Q0,电流I超前电压U,为进相运行状态。 当系统低负荷时,线路电容产生的无功大量剩余引起系统电压升高,这种情况下,有选择地安排部分发电机进相运行,将有助于缓解电压调整的困难。,A,A,B,B,a,I3,I2,I1,.,.,.,进相运行,Eq,29,UN,E,.,IN,.,jXdIN,.,.,Q,P,C,B,A,D,IN,.,jXd,E,.,UN,.,当改变功率因数时,有功P、无功Q 要受定子电流额定值AC(额定视在功率)
14、、转子电流额定值OC(空载电势)、原动机出力AD(额定有功功率)的限制。,发电机非额定功率因数下 运行时可能发出的无功功率,o,30,UN,E,.,IN,.,jXdIN,.,.,Q,P,C,B,A,D,IN,.,jXd,E,.,UN,.,发电机只有在额定电压、电流和功率因数(运行点C)下运行时,视在功率才能达到额定值,使其容量得到最充分的利用。降低功率因数运行时,其无功输出将受转子电流的限制。,o,31,32,32,3.电容器,优点:运行维护简单,有功损耗小(约为容量的0.30.5),成本低,灵活方便。 缺点:调节性能差。,33,4.静止无 功补偿器,动态无功补偿电源。电容器发出无功,电抗器吸
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