第五章供配电系统的无功补偿和电压调整.doc
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1、个人收集整理 勿做商业用途第五章 供配电系统的无功补偿和电压调整VAR compensation and voltage adjustment of power supply and distribution system5-1 供配电系统的电压偏移与无功平衡Voltage deviation and VAR balance of power supply and distribution system一、 电压偏移影响 influence of voltage deviation1.电力系统的负荷:电动机、照明设备、电热器具、家用电器、冲击性负荷(电弧炉、轧钢机等)2.所有的用电设备都是以额
2、定电压为条件制造的,最理想的工作电压是额定电压。3。电压偏移的影响:1 对用电设备的影响a 异步电动机(电力系统负荷中占较大比重,如起重机、磨煤机、碎石机)转矩与端电压平方成正比。 端电压降低太多,使带额定负荷的电动机可能停止,重载电机可能无法起动。且带负载的电动机电流增大,使绕组温升,加速绝缘老化。 电压过高,对绝缘不利.b 白炽灯端电压低于额定电压,会使发光效率和光通量下降.端电压高于额定电压5,则寿命会减少一半,但发光效率会提高。c 电热器具 (阻抗值不随电压变化的负荷)电压变化会影响其出力;d 精密仪器加工业如电子元件加工业,电压大幅波动会产生大量不合格产品。综上所述,电压偏移越小越好
3、。但由于电力系统节点多,结构复杂,负荷分布不均又经常变动,故保证所有节点电压都是额定电压是不可能的。 2 对电力系统本身电压降低,使网络中功率损耗和电能损耗加大,可能危及电力系统稳定性;电压过高,电气设备绝缘易受损。二、电压偏移标准正常情况下:35Kv及以上 ; 10Kv及以下 ;低压照明 +5,10 ; 低压照明与动力混合使用 +5%,7事故情况下:电压偏移允许值比正常值多5%,但电压的正偏移不大于10.三、 负荷的电压静态特性 static voltage characteristic of load -系统频率一定时,负荷功率随电压变化的关系。一 有功负荷的电压静态特性 static v
4、oltage characteristic of active load取决于负荷性质及各类负荷所占的比重.1.电动机同步电动机的有功功率与电压无关。异步电动机的有功功率基本上电压无关。2.白炽灯其电阻值随温度而变化,PKU1。63。阻抗不随电压变化的负荷如电热、电炉、整流负荷P二 无功负荷的电压静态特性static voltage characteristic of reactive load1。异步电动机励磁功率Qm与电压平方成正比,电压比较高时,由于磁饱和曲线的影响,Xm有所下降,则Qm随电压变化曲线略高于二次曲线。电压降低时,负载不变的情况下,定子电流增大,则漏抗中损耗也增大。故:在额
5、定电压附近,电动机的无功随电压升降而增减。当电压显著低于额定电压时,漏抗损耗占主要部分,随电压降低而升高。2.阻抗不随电压变化的负荷 四、无功功率平衡 reactive balance一、 基本知识 basic knowledge1. 无功功率平衡:无功功率电源发出的无功功率用户所需的无功系统无功损耗2。 无功功率电源: 发电机、调相机、静电电容器、静止补偿器等。3。 无功负荷: 除白炽灯和纯电阻性加热设备外的其它用电设备均需要无功,其中异步电动机占很大比重.4。 无功损耗:线路和变压器上的无功损耗。5. 据统计:用户需要的无功50100用户需要的有功。6. 由负荷无功功率电压静止特性可知:要
6、维持负荷点电压在额定值附近就必须提供足够的无功,否则电压会降低.、 电力系统中的无功电源 reactive power sources1、发电机 generator发电机作为无功源即可发出感性无功,又可发出容性无功。在进行无功调整时,首先应充分利用发电机的无功输出能力。2、 调相机 synchronous condenser(1)是只发无功功率的同步发电机.过励磁运行时,向系统发出感性无功功率;欠励磁运行时,从系统吸收感性无功。(2) 欠励磁运行时的容量约为过励磁运行时容量的50。(3) 带励磁调节装置的调相机,可根据其所在点的电压自动平滑的改变出力;有强行励磁装置时,系统故障情况下也可维持该
7、机的出口电压.(4) 特点:a) 运行维护复杂.b) 有功损耗大,满载时达额定容量的1。5%3,容量越小,损耗占的比重越大。故容量小于5Mvar时,不宜用调相机.c) 可平滑调整无功出力,系统故障时也可按要求输出无功.3、静电电容器 static capacitor(1)按三角形或星形接法并联在线路上。(2)只能向系统提供感性无功,当端口电压下降时,出力会显著下降.(3)特点:1)无功输出调节能力差,输出无功受端口电压限制.2)单位容量成本低,且与总容量大小无关,安装维护方便。3)有功损耗小,满载时仅为额定容量的0。3%0.5。4)可集中使用,也可分散就地供应无功,从而减少网络电能损耗.4、静
8、止补偿器SVC static VAR compensator可控硅控制的电抗器与电容器并联组成的.(1) 吸收或发出感性无功。(2)快速跟踪负荷,响应速度快。(3)运行时有功损耗小,满载时不超过额定容量的1%。(4)可靠性高,维护工作量小.(5)不增加短路电流。(6)可控硅控制电抗器时,电网中产生高次谐波。、电力系统的无功负荷和无功功率损耗 reactive load and VAR losses无功负荷 reactive load 除白炽灯等少数纯阻性用电设备外大部分用电设备都需要无功。无功损耗 VAR losses1。变压器变压器中的无功功率损耗分两部分,即励磁支路损耗和绕组漏抗中的损耗。
9、其中,励磁支路损耗的百分值基本上等于空载电流的百分值,约为12%;绕组漏抗中损耗,在变压器满载时,基本上等于短路电压的百分值,约为10%。对于一台变压器或一级变压的网络而言,变压器中的无功损耗并不大,满载时约为它额定容量的百分之十几.但对多电压级网络,变压器中的无功损耗就相当可观。2电力线路上的无功损耗 线路上的无功损耗也分两部分,即并联电纳和串联电抗中的无功损耗。并联电纳中的这种损耗又称充电功率,与线路电压的平方成正比,呈容性。串联电抗中的这种损耗与负荷电流的平方成正比,呈感性。 35KV及以下架空线的充电功率较小,总体上是消耗无功的; 110KV及以上架空线,当输送功率较大时,电抗总消耗的
10、无功大于电纳中产生的无功,总体上是无功负载;输送功率较小时,为无功电源。第二节 无功功率补偿Reactive power compensation一、无功补偿原理 theory of reactive power compensation可提高电力网功率因数。详见图5-5.二、无功补偿的意义 meaning of reactive power compensation 1提高电网输送能力,减少系统元件容量; 2降低网络功率损耗和电能损耗; 3改善电压质量。三、高压电力网的无功补偿 reactive power compensation of high voltage power system
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