4.第四章电力系统稳态运行与控制(第十二讲无功功率及电压控制2)

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Q
Q
双绕组变压器：降压变
UH P+jQ
Q
UL
已知条件：
X X X
低压侧固定接头电压：UNL 实际高压侧电压UH(由潮流计算获得)； 希望通过调压，低压侧电压为UL；
Q
待求量：高压侧分接头电压UTH？ 负荷：P+jQ，变压器串联阻抗：RT+jXT (忽略励磁）
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Q
双绕组变压器：降压变
UH Z
T
UL K:1
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U1m − ∆U m = U NL U 2Cm
Q
利用无功补偿控制电压（并联电容器）
Q
② 最大负荷时，K已定，确定QC:
U 2CM：最大负荷时，由调压要求确定的低压希望电压
U 2CM U ′2M 2 (U 2CM − )K QC = X K
Q
Q
U′2M ：最大负荷时，补偿前低压侧归算到高压侧的实 际电压
Q
规格化QC，并校验U2CM、U2Cm是否达到要求
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利用无功补偿控制电压（同步调相机）
Q
特点: 能作无功电源；又能作无功负荷，但此时最 多为容量的50%；能平滑调节 ① 最大负荷时：作无功电源（QSC调相机容量）
Q SC U 2CM U ′2M 2 (U 2CM − = )K X K
Q
Q
② 最小负荷时：作无功负荷
(1) 调整UG； (2) 调整变比K1、K2； & (以Q 为主)； (3) 改变功率分布 S D D (4) 改变网络参数R+jX(以X为主)。 怎 么 做
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Q
Q Q
Q
§4 电力系统电压控制主要措施？ 一、利用发电机控制电压
Q
调节励磁电压：
X X
适用于直接由发电机供电小系统、线路不长； 易于逆调压, 实质上是调节系统中发电机无功输出
Q
两个问题：
X
机端负荷电压调整范围为5%~0,但满足不了远方负 荷要求：通过较长线路、多电压级, 最大、最小负 荷时电压损耗之差往往大于5% 多机系统中, 实际上是改变发电机间无功分配, 与 无功备用、无功的经济分配有矛盾。
6
X
Q
因此, 发电机调压仅作辅助措施
二、改变变压器变比控制电压
Q
改变电力变压器分接头（改变变比）、主接 头（对应UN） 分接头通常设在高压或中/高压绕组侧，如： 110±2×2.5%/10.5KV,主接头？分接头几个？ 变比分别是多少？110×（1+2.5%）/10.5KV 如何选择分接头？
主变 A 电源变 加压调压变压器 串联变 A’
&′ U A & U A
& dU A
&′ U A & dU
A
& U A
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环网中的加压调压变压器
Q
& =△ U + jδU 附加电势 dU
& = S C
U Nd U Z∑
*
*
SC & dU = Z∑ UN
*
& S C
Z Σ = jX Σ
Pc − jQc XΣ XΣ ∆U + jδU = jXΣ = Qc + j Pc UN UN UN
3
Q
Q
三、电压控制原理
UG T1
1:K1
L
T2
K2 :1
UD
PD +jQD
R+jX
PD R + Q D X 1 1 U D = (U G K 1 −△ U) = (U G K 1 − ) K2 UN K2
可能有几种控制措施？
4
电压控制原理
PD R + Q D X 1 1 U D = (U G K 1 −△ U) = (U G K 1 − ) K2 UN K2
2
§4 现代电力系统电压是如何管理和控制？
二、中枢点电压的控制方式（原则）
Q
(1)逆调压（难）: 最大负荷，高电压（线路额定 电压+5%）；最小负荷, 低电压（线路额定电压）。 适用：中枢点到各负荷点远、负荷变化较大。 (2)顺调压（易）：最大负荷时，低电压（不低于 线路额定电压+2.5%）；最小负荷时，高电压（不 高于线路额定电压+7.5%）。适用:中枢点到各负 荷点近, 负荷变动小。 (3)恒调压（中）：保持在比线路额定电压高2~5%。 适用: 介于上述两者之间。
第四章 电力系统稳态运行与控制 （Power System Steady State Operation and Control） （第二讲 无功功率及电压控制）（之二） （Reactive Power and Voltage Control） （回顾）
1
问题
1、中枢点电压的控制方式有哪些？ 2、电力系统电压控制主要措施有哪些？ 3、如何利用发电机进行电压控制？ 4、如何利用变压器变比进行电压控制？ 5、如何利用调相机进行电压控制？ 6、如何利用电容器进行电压控制？
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有载调压变压器
Q
如果选定的分头不能兼顾不同负荷水平，则需要 有载调压变压器（工作原理，在不同负荷下，可 不停电选不同分头？）
有载调压 变压器
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加压调压变压器
Q
依电源变、串联变的不同接法, 功能有所不同， 可具有复数变比，有：纵向调压、横向调压、混 合型调压3种加压调压变压器
& dU A
& &′ U U A A
U ′2C
Q
PR + (Q − Q C )X 补偿后： U1 = U ′2C +
Z=R+jX
PR + (Q − Q C )X PR + QX = U ′2C + U ′2 + U ′2 U ′2C
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利用无功补偿控制电压
PR + (Q − Q C )X PR + QX = U ′2C + U ′2 + U ′2 U ′2C
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误差应小于半个分接头电压,如不合格,应采用有载调压
双绕组变压器：升压变
Q
已知低压侧实际电压UL和高压侧希望电压UH, 求高压分接头UTHN？ 与降压变不同之处: UH Z UL
T
Q
P2 + Q2 △PT = RT 2 UN P2 + Q2 △Q T = XT 2 UN PH R T + Q H X T △U = UH
加拿大 串联电容 补偿 瑞典可控 串联电容 补偿 美国可控 串联电容 补偿
并 补 串 补 减少无功流动，直接 通过提高电压水平而减少有功损 减少线路有功损耗 耗，等容量下不如并补作用强 通过减少无功流动而 由XC上负电压损耗抵偿XL上的电 减少电压损耗，不如 压损耗，适用于电压波动频繁、 串补明显（无功变化）功率因数低的场合（极端情况）
PR T + QX T △U = UH
P+jQ
U TH U H −△U k= = U NL UL
U TH
Q
U H −△U = U NL UL
规格化为UTHN
普通双绕组变压器, 须停电换分接头, 这时,选定的分接头应当兼顾各种负荷 水平?
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双绕组变压器：降压变
U TH
最大负荷
U THM
U H −△U = U NL UL
PH+jQH K:1 P+jQ
U TH U H +△U k= = U NL UL U H +△U U TH = U NL UL
规格化为UTHN
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三绕组变压器
分接头在高、中压侧, 两次套用双绕组算法
X 由高——低压侧, X 由高——中压侧,
Q
Q
定高压侧分接头； 定中压侧分接头。
注意点:三个绕组功率不一样, 计算△U时, 须计算O点电压
U ′2C QC = X PR + QX PR + QX − ) (U ′2C − U ′2 ) + ( U ′2C U ′2
U′2C QC ≈ (U′2C − U′2 ) X Q 引入K： U 2C K U 2C U′2 2 QC = (U 2C K − U′2 ) = )K (U 2C − X X K Q 补偿量Q 取决于补偿前后的电压U’ 、U 及变比K 2 2C C
最小负荷
U THm U Hm −△U m U NL = U Lm
U HM −△U M U NL = U LM
U THa
1 = (U THM + U THm ) 取平均值兼顾! 2
规格化为UTHN 校验:
U LM U HM −△U M U NL = U THN
U Lm
U Hm −△U m U NL = U THN
UN ∆U 纵向电势，改变无功分布 QC = XΣ UN PC = δU 横向电势，改变有功分布 XΣ
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三、利用无功补偿控制电压
Q
无功补偿：按调压要求；按经济要求。 与变压器调压配合，充分利用变压器作用 U1 K:1 U2
Q
Q
假定补偿前后，U1不变
P+jQ jQC
Q
PR + QX U 1 = U ′2 + 补偿前： U ′2
2 PS2 + QS ∆PS = R 2 US
QS X ∆U S ≈ US
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作业
Q
习题集:5-1、5-8 研究专题深化：调机端电压、变比，补 偿电容等，考察和分析电压变化
Q
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U 2Cm U′2m 2 − (0.5 ~ 0.6)QSC = (U 2Cm − )K X K
U 2Cm (KU 2Cm − U′2m ) − (0.5 ~ 0.6) = U 2CM (KU 2CM − U′2M )