无功补偿.ppt

由上可以看出：维持电压稳定，应该尽量减少无由上可以看出：维持电压稳定，应该尽量减少无功的传输，采取就地平衡。功的传输，采取就地平衡。无功功率和电压分布之间的关系无功功率和电压分布之间的关系 无功损耗无功损耗 有功损耗有功损耗;UQXPRU 电压降受无功功率的影响较大电压降受无功功率的影响较大;无功功率的流动从无功功率的流动从UhUL 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡 电压是衡量电压是衡量电能质量电能质量的重要指标。的重要指标。电力系统的电力系统的运行电压水平运行电压水平取决于取决于无功功率的平衡无功功率的平衡。系统中各种无功电源的无功出力应能满足系统负荷系统中各种无功电源的无功出力应能满足系统负荷和网络损耗和网络损耗在额定电压下在额定电压下对无功功率的需求，否则对无功功率的需求，否则电压就会偏离额定值。电压就会偏离额定值。1变压器的无功损耗变压器的无功损耗 220220%100100LTTTTkNNNSQQQU BXUIUSUSSU 假定一台变压器的空载电流假定一台变压器的空载电流I I0 0%=2.5%=2.5，短路电压，短路电压U Uk k%=10.5%=10.5，在额定满载下运行时，无功功率的消耗将达在额定满载下运行时，无功功率的消耗将达额定容量的额定容量的13%13%。如果从电源到用户需要经过好几级变压，则变压器中无。如果从电源到用户需要经过好几级变压，则变压器中无功功率损耗的数值是相当可观的。功功率损耗的数值是相当可观的。一、无功功率损耗 222211222212LPQPQQXXUU 2212()2BBQUU 线路的无功总损耗为线路的无功总损耗为 22221112212LBPQUUQQXBU一般情况下，一般情况下，35kV35kV及以下系统消耗无功功率；及以下系统消耗无功功率；110kV110kV及以上系统，轻载或空载时，成为无功电源及以上系统，轻载或空载时，成为无功电源，传输功率较大时，消耗无功功率。，传输功率较大时，消耗无功功率。2输电线路的无功损耗输电线路的无功损耗 电力系统的无功功率电源有电力系统的无功功率电源有发电机发电机、同步调相机同步调相机、静静电电容器电电容器及及静止补偿器静止补偿器，后三种装置又称为后三种装置又称为无功补偿无功补偿装置装置。1.发电机发电机 发电机在发电机在额定状态下额定状态下运行时运行时，可发出无功功率：可发出无功功率：NGNNGNGNtgPSQ sin二、无功功率电源二、无功功率电源 2.2.同步调相机同步调相机 同步调相机同步调相机相当于空载运行的同步电动机相当于空载运行的同步电动机。在在过励磁过励磁运行时，它向系统供给感性无功功率而起运行时，它向系统供给感性无功功率而起无功电源的作用，能提高系统电压；无功电源的作用，能提高系统电压；在在欠励磁欠励磁运行时（欠励磁最大容量只有过励磁容量运行时（欠励磁最大容量只有过励磁容量的（的（50%50%65%65%）)，它从系统吸取感性无功功率而起，它从系统吸取感性无功功率而起无功负荷作用，可降低系统电压。无功负荷作用，可降低系统电压。它能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸它能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸取）的无功功率，进行电压调节。取）的无功功率，进行电压调节。同步调相机常安装在枢纽变电所同步调相机常安装在枢纽变电所 。静电电容器可按静电电容器可按三角形三角形和和星形接法星形接法连接在变电所连接在变电所母线上母线上。它供给的无功功率它供给的无功功率Q QC C值与所在节点电压的值与所在节点电压的平方成正比平方成正比，即即 优点：优点：静电电容器的装设容量可大可小，既可集静电电容器的装设容量可大可小，既可集中使用，又可分散安装。且投资费用较小，运行时中使用，又可分散安装。且投资费用较小，运行时功率损耗亦较小，维护也较方便。功率损耗亦较小，维护也较方便。缺点：缺点：当节点电压下降时，它供给系统的无功功当节点电压下降时，它供给系统的无功功率也将减小，导致系统电压水平进一步下降；电容率也将减小，导致系统电压水平进一步下降；电容器分组投切，非连续可调。器分组投切，非连续可调。QC=U 2/XC 3.静电电容器静电电容器 静止补偿器由静止补偿器由静电电容器静电电容器与与电抗器电抗器并联组成并联组成 电容器电容器可发出无功功率可发出无功功率，电抗器电抗器可吸收无功功率可吸收无功功率，两者结合起来两者结合起来，再配以适当的再配以适当的调节装置调节装置，就能够平就能够平滑地改变输出滑地改变输出（或吸收或吸收）的无功功率的无功功率。优点：优点：快速平滑地调节无功功率快速平滑地调节无功功率，克服了电容器作克服了电容器作为无功补偿装置只能作电源不能作负荷为无功补偿装置只能作电源不能作负荷、调节不连调节不连续的缺点；与同步调相机相比较续的缺点；与同步调相机相比较，静止补偿器运行静止补偿器运行维护简单维护简单、功率损耗小功率损耗小，能做到分相补偿以适应不能做到分相补偿以适应不平衡的负荷变化平衡的负荷变化，对于冲击性负荷也有较强的适应对于冲击性负荷也有较强的适应性性，因此在电力系统中得到越来越广泛的应用因此在电力系统中得到越来越广泛的应用。4.静止补偿器静止补偿器 图图1 静止无功补偿器的原理图静止无功补偿器的原理图 (a)可控饱和电抗器型；(b)自饱和电抗器型；(c)可控硅控制电抗器型；(d)可控硅控制电抗器和可控硅投切电容器组合型 5.并联电抗器 是感性无功负荷而不是电源，在高压电网中是感性无功负荷而不是电源，在高压电网中用以吸收轻载和空载线路的过剩感性无功。用以吸收轻载和空载线路的过剩感性无功。对高压远距离输电可以提高输送能力，降低对高压远距离输电可以提高输送能力，降低过电压等。过电压等。1电压调整的基本原理电压调整的基本原理 图图2 2 电压调整原理图电压调整原理图 2121/)(kUQXPRkUkUkUUNGGi三、电力系统的电压调整三、电力系统的电压调整（1 1）调节发电机励磁电流以调节发电机励磁电流以改变发电机机端电改变发电机机端电压压U UG G；（2 2）改变变压器的变比改变变压器的变比k k1 1、k k2 2；（3 3）改变功率分布改变功率分布P+jQP+jQ（主要是主要是Q Q），使电压使电压损耗损耗U U变化；变化；（4 4）改变网络参数改变网络参数R+jXR+jX（主要是主要是X X），改变电改变电压损耗压损耗U U。电压调整的措施：电压调整的措施：改变变压器的变比调压实际上就是根据调压要求改变变压器的变比调压实际上就是根据调压要求适当选择分接头适当选择分接头。2 2、变压器分接头的选择、变压器分接头的选择 降压变压器分接头的选择降压变压器分接头的选择 图图6 6-18 18 降压变压器降压变压器 ImaxUImaxUiTNUimaxUImaxtU高压侧母线电压；高压侧母线电压；归算到高压侧的变压器中的电压损耗；归算到高压侧的变压器中的电压损耗；变压器低压侧的额定电压；变压器低压侧的额定电压；低压侧要求的实际电压；低压侧要求的实际电压；应选择的高压侧分接头电压；应选择的高压侧分接头电压；-归算到高压侧的低压母线电压归算到高压侧的低压母线电压 imaxUiUUUUUUTNtImaximaxImaxImaximaximaxUkimaximaxImaxImaxI)(TNitUUUUUiiniinIinIinI)(TNmmmmtUUUUU2minImaxIItttUUU最大负荷下：最大负荷下：最小负荷下：最小负荷下：如果变压器为无载调压变压器，（分接头不能如果变压器为无载调压变压器，（分接头不能在线调节在线调节,取平均值）取平均值）根据根据U UtItI值可选择一个与它最接近的值可选择一个与它最接近的分接头分接头。然后。然后根据所选取的分接头根据所选取的分接头校验校验最大负荷和最小负荷时最大负荷和最小负荷时低压母线上的实际电压是否满足要求。低压母线上的实际电压是否满足要求。tITNimaximaxUUUUitITNiminiminUUUUi（a a）求低压母线电压）求低压母线电压 最大负荷时：最大负荷时：最小负荷时：最小负荷时：将上述结果与调压要求相比较，如果电压偏将上述结果与调压要求相比较，如果电压偏移均在要求范围内，即说明所选分接头合移均在要求范围内，即说明所选分接头合适。适。100%NNimaximaxUUUU100%NNiminiminUUUU（b b）求电压偏移百分数）求电压偏移百分数 最大负荷时：最大负荷时：最小负荷时：最小负荷时：有载调压变压器可以在带负荷的条件下切换分接有载调压变压器可以在带负荷的条件下切换分接头而且调节范围也比较大头而且调节范围也比较大，一般在一般在1515%以上以上。目前我国暂定目前我国暂定，110110kVkV级的调压变压器有级的调压变压器有7 7个分接个分接头头，即即U UN N3 32 2.5 5%；220220kVkV级的有级的有9 9个分接头即个分接头即U UN N4 42 2.0 0%。采用有载调压变压器时采用有载调压变压器时，可以根据最大负荷算得可以根据最大负荷算得的的U U1 1tmaxtmax值和最小负荷算得的值和最小负荷算得的U U1 1tmintmin 分别选择各自合分别选择各自合适的分接头适的分接头。这样就能缩小次级电压的变化幅度这样就能缩小次级电压的变化幅度，甚至改变电压变化的趋势甚至改变电压变化的趋势。有载调压变压器有载调压变压器 三绕组变压器分接头的选择三绕组变压器分接头的选择 三绕组变压器高压侧和中压侧都有分接头，低压侧三绕组变压器高压侧和中压侧都有分接头，低压侧没有。三绕组变压器可看作两个双绕组变压器：没有。三绕组变压器可看作两个双绕组变压器：高、低压侧高、低压侧确定高压绕组的分接头（根据低压确定高压绕组的分接头（根据低压侧要求）侧要求）高、中压侧高、中压侧确定中压绕组的分接头（根据中压确定中压绕组的分接头（根据中压侧要求）。侧要求）。无功功率补偿调压 供电点电压供电点电压U U1 1和负荷功率和负荷功率+jQjQ已给定，线路电容和已给定，线路电容和变压器的励磁功率略去不计。且不计电压降落的横分变压器的励磁功率略去不计。且不计电压降落的横分量。量。图图3 3 简单电力网的无功功率补偿简单电力网的无功功率补偿 一、利用并联补偿调压一、利用并联补偿调压 122PRQXUUU122()cccPRQQXUUU补偿前补偿前 补偿后补偿后 如果补偿前后如果补偿前后V V1 1保持不变，则有保持不变，则有 2222()cccPRQQ XPRQXUUUU归算到高压侧的变电所低压侧电压归算到高压侧的变电所低压侧电压 22222()ccccUPRQXPRQXQUUXUU由上式可解得由上式可解得 222()cccUQUUX2222222()ccccckUk UUQkUUUXXk22ccUkU忽略第二项忽略第二项 由此可见由此可见:补偿容量与调压要求和降压变压器的补偿容量与调压要求和降压变压器的变比选择均有关变比选择均有关。变比变比k k的选择原则：的选择原则：在满足调压的要求下在满足调压的要求下，使无功补偿容量为最小使无功补偿容量为最小。无功补偿设备的性能不同无功补偿设备的性能不同，选择变比的条件选择变比的条件也不相同也不相同 。2222222()ccccckUk UUQkUUUXXk补偿设备为静电电容器补偿设备为静电电容器 原则：为了充分利用补偿容量为了充分利用补偿容量，在最大负荷时电容在最大负荷时电容器应全部投入器应全部投入，在最小负荷时全部退出在最小负荷时全部退出。(1 1)根据调压要求根据调压要求，按最小负荷时没有补偿的情况按最小负荷时没有补偿的情况确定变压器的分接头确定变压器的分接头。222minmintNUUU U于是于是 222minminNtUUUU12tNkUU(据此选择分接头据此选择分接头U U1t1t)（确定变比）（确定变比）分别为最小负分别为最小负荷下低压母线归算到高压侧的荷下低压母线归算到高压侧的电压和低压母线的实际电压电压和低