第四章電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況的優(yōu)化和調(diào)整

1、 基本概念：基本概念： 電力系統(tǒng)無(wú)功功率平衡，電壓中樞點(diǎn)，調(diào)壓電力系統(tǒng)無(wú)功功率平衡，電壓中樞點(diǎn)，調(diào)壓方式，調(diào)壓措施；頻率調(diào)整，有功功率平衡，有功功率方式，調(diào)壓措施；頻率調(diào)整，有功功率平衡，有功功率-頻率靜態(tài)特性，頻率的一次調(diào)整，頻率的二次調(diào)整。頻率靜態(tài)特性，頻率的一次調(diào)整，頻率的二次調(diào)整。 重點(diǎn)：電力系統(tǒng)無(wú)功功率平衡，中樞點(diǎn)電壓的調(diào)整方式及重點(diǎn)：電力系統(tǒng)無(wú)功功率平衡，中樞點(diǎn)電壓的調(diào)整方式及調(diào)整措施；有功功率平衡及其對(duì)系統(tǒng)頻率的影響，頻率的調(diào)整措施；有功功率平衡及其對(duì)系統(tǒng)頻率的影響，頻率的一次調(diào)整和二次調(diào)整過(guò)程一次調(diào)整和二次調(diào)整過(guò)程 難點(diǎn)：電壓調(diào)整的分析計(jì)算；頻率的一次調(diào)整和二次調(diào)整難點(diǎn)：電壓調(diào)

2、整的分析計(jì)算；頻率的一次調(diào)整和二次調(diào)整過(guò)程過(guò)程第四章第四章 電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況的優(yōu)化和調(diào)整電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況的優(yōu)化和調(diào)整第一節(jié) 電力系統(tǒng)無(wú)功功率的平衡和電壓調(diào)整電力系統(tǒng)無(wú)功功率的平衡和電壓調(diào)整電壓偏移的影響 電力系統(tǒng)的電壓需要經(jīng)常調(diào)整。由于電壓偏移過(guò)大時(shí)，會(huì)影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，損壞設(shè)備，甚至引起系統(tǒng)性的“電壓崩潰”，造成大面積停電。影響電力系統(tǒng)電壓的主要因素是無(wú)功功率。無(wú)功功率與電壓的關(guān)系所謂優(yōu)化，是指對(duì)系統(tǒng)中有功功率和無(wú)功功率的優(yōu)化分配。所謂調(diào)整，是指調(diào)整系統(tǒng)中的電壓和頻率2、變壓器的無(wú)功功率損耗 變壓器中的無(wú)功功率損耗分兩部分，即勵(lì)磁支路損耗和繞組漏抗中損耗。其中勵(lì)磁支路損耗的百分

3、值基本上等于空載電流的百分值，約為1一2；繞組漏抗中損耗,在變壓器滿載時(shí)，基本上等于短路電壓UK的百分值，約為10。一、電力系統(tǒng)一、電力系統(tǒng) 無(wú)功功率的平衡無(wú)功功率的平衡（一）、無(wú)功功率負(fù)荷和無(wú)功功率損耗1、無(wú)功功率負(fù)荷 無(wú)功功率負(fù)荷是以滯后功率因數(shù)運(yùn)行的用電設(shè)備（主要是異步電動(dòng)機(jī)，特別是當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)輕載時(shí)，所吸收的無(wú)功功率較多。 ）所吸收的無(wú)功功率。一般綜合負(fù)荷的功率因數(shù)為0.6-0.9。 電力線路的無(wú)功損耗也分兩部分：并聯(lián)電納和串聯(lián)電抗中的無(wú)功功率損耗。 并聯(lián)電納中的無(wú)功損耗又稱(chēng)充電損耗，與電力線路電壓的平方成正比，呈容性。 串聯(lián)電抗中的無(wú)功功率與負(fù)荷電流的平方成正比，呈感性。 對(duì)線路不長(zhǎng)

4、，長(zhǎng)度不超過(guò)100Km，電壓等級(jí)為220Kv電力線路，線路將消耗感性無(wú)功功率；對(duì)線路較長(zhǎng)，其長(zhǎng)度為300Km左右時(shí)，對(duì)220Kv電力線路，線路基本上既不消耗感性無(wú)功功率也不消耗容性無(wú)功功率，呈電阻性；線路大于300Km時(shí)，線路為電容性的。3、電力線路的無(wú)功損耗（二）無(wú)功功率電源 電力系統(tǒng)的無(wú)功功率電源包括發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容器和靜止補(bǔ)償器等。1、發(fā)電機(jī) 發(fā)電機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，可發(fā)出無(wú)功功率：NGNNGNGNtgPSQ sin圖4-1 發(fā)電機(jī)的P-Q極限 當(dāng)系統(tǒng)中無(wú)功電源不足，而有功備用容量又較充足時(shí)，可利用靠近負(fù)荷中心的發(fā)電機(jī)降低功率因數(shù)運(yùn)行，多發(fā)無(wú)功功率以提高電力系統(tǒng)的電壓水平。但是

5、發(fā)電機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)不應(yīng)越出P-Q極限曲線的范圍。 發(fā)電機(jī)供給的無(wú)功不是無(wú)限可調(diào)的2. 同步補(bǔ)償機(jī)（調(diào)相機(jī)） 它是專(zhuān)門(mén)用來(lái)生產(chǎn)無(wú)功功率的一種同步電機(jī)。在過(guò)勵(lì)磁、欠勵(lì)磁的不同情況下，它可分別發(fā)出或吸收感性無(wú)功功率。而且，只要改變它的勵(lì)磁，就可以平滑地調(diào)節(jié)無(wú)功功率輸出，單機(jī)容量也可以做得較大。通常，它可以直接裝設(shè)在用戶附近就近供應(yīng)無(wú)功功率，從而減少輸送過(guò)程中的損耗。但由于它是旋轉(zhuǎn)電機(jī)，故有功功率損耗較大。 靜電電容器可按三角形和星形接法連接在變電所母線上。它供給的無(wú)功功率QC值與所在節(jié)點(diǎn)電壓的平方成正比，即：ccXUQ/2缺點(diǎn)：電容器的無(wú)功功率調(diào)節(jié)性能比較差。優(yōu)點(diǎn)：靜電電容器的裝設(shè)容量可大可小，既可集中

6、使 用，又可以分散安裝。且電容器每單位容量的投資費(fèi)用較小，運(yùn)行時(shí)功率損耗亦較小，維護(hù)也較方便。3、并聯(lián)電容器、并聯(lián)電容器4. 4. 靜止補(bǔ)償器靜止補(bǔ)償器 靜止補(bǔ)償器是靜止補(bǔ)償器是2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代起發(fā)展起來(lái)的一種新型可控的靜止無(wú)功年代起發(fā)展起來(lái)的一種新型可控的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置，它簡(jiǎn)稱(chēng)為補(bǔ)償裝置，它簡(jiǎn)稱(chēng)為SVCSVC。其特點(diǎn)是：利用晶閘管電力電子元件所組成的。其特點(diǎn)是：利用晶閘管電力電子元件所組成的電子開(kāi)關(guān)來(lái)分別控制電容器組與電抗器的投切，這樣它的性能完全可以電子開(kāi)關(guān)來(lái)分別控制電容器組與電抗器的投切，這樣它的性能完全可以做到和同步補(bǔ)償機(jī)一樣，做到和同步補(bǔ)償機(jī)一樣，既可發(fā)出感性無(wú)功，又可

7、發(fā)出容性無(wú)功，并能既可發(fā)出感性無(wú)功，又可發(fā)出容性無(wú)功，并能依靠自身裝置實(shí)現(xiàn)快速調(diào)節(jié)，依靠自身裝置實(shí)現(xiàn)快速調(diào)節(jié)，從而可以作為系統(tǒng)的一種動(dòng)態(tài)無(wú)功電源，從而可以作為系統(tǒng)的一種動(dòng)態(tài)無(wú)功電源，對(duì)穩(wěn)定電壓、提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性以及減弱動(dòng)態(tài)電壓閃變等均能起著對(duì)穩(wěn)定電壓、提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性以及減弱動(dòng)態(tài)電壓閃變等均能起著較大的作用。較大的作用。（1） FC-TCR型靜止補(bǔ)償器（2）TSC-TCR型靜止補(bǔ)償器補(bǔ)償器的原理接線圖圖 TSC-TCR型靜止圖 FC-TCR型靜止（3） 飽和電抗器型靜止補(bǔ)償器（三)無(wú)功功率的平衡 電力系統(tǒng)無(wú)功功率平衡的基本要求：系統(tǒng)中的無(wú)功電源可以發(fā)出的無(wú)功功率應(yīng)該大于或至少等于負(fù)荷所

8、需的無(wú)功功率和網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功損耗。 0表示系統(tǒng)中無(wú)功功率可以平衡且有適量的備用； 0表示系統(tǒng)中無(wú)功功率不足，應(yīng)考慮加設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置。resQresQCGGCBLLTLresLLDGCQQQQQQQQQQQ要保持節(jié)點(diǎn)的電壓水平就必須維持無(wú)功平衡，因而保持充足的無(wú)功電源是維持電壓質(zhì)量的關(guān)鍵。由于負(fù)荷的綜合功率因數(shù)一般在0.60.9之間，多數(shù)在0.70.8之間，加之線路無(wú)功損耗約為總無(wú)功負(fù)荷的25%，變壓器的總無(wú)功損耗最多可達(dá)總無(wú)功負(fù)荷的75%。因而，需要由系統(tǒng)中各類(lèi)無(wú)功電源所供給的無(wú)功負(fù)荷最多可達(dá)系統(tǒng)總無(wú)功負(fù)荷的兩倍左右，而從數(shù)量級(jí)上看甚至與有功負(fù)荷的兩倍相接近。絕大多數(shù)電力系統(tǒng)必須采取專(zhuān)門(mén)的無(wú)功功

9、率補(bǔ)償措施，才能達(dá)到維持電壓水平的目的。三、電力系統(tǒng)的電壓管理 電力系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)壓的目的，就是要采取各種措施，使用戶處的電壓偏移保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。 由于電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，負(fù)荷較多，如對(duì)每個(gè)用電設(shè)備電壓都進(jìn)行監(jiān)視和調(diào)整，不僅不經(jīng)濟(jì)而且無(wú)必要。因此，電力系統(tǒng)電壓的監(jiān)視和調(diào)整可通過(guò)監(jiān)視、調(diào)整電壓中樞點(diǎn)電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。 電壓中樞點(diǎn)是指那些可以反映和控制整個(gè)系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠或樞紐變電所母線。因?yàn)楹芏嘭?fù)荷都由這些中樞點(diǎn)供電，如能控制住這些電的電壓偏移，也就控制住了系統(tǒng)中大部分負(fù)荷的電壓偏移。于是，電力系統(tǒng)電壓調(diào)整問(wèn)題也就轉(zhuǎn)變?yōu)楸ＷC各中樞點(diǎn)的電壓偏移不超出給定范圍的問(wèn)題。1、電壓中樞點(diǎn)的選擇順調(diào)壓：順調(diào)

10、壓：負(fù)荷變動(dòng)小，供電線路不長(zhǎng)，負(fù)荷變動(dòng)小，供電線路不長(zhǎng)，大負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓低一大負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓低一些，但不低于線路額定電壓的些，但不低于線路額定電壓的102.5102.5；小負(fù)荷時(shí)允許其電壓高一些，；小負(fù)荷時(shí)允許其電壓高一些，但不超過(guò)線路額定電壓的但不超過(guò)線路額定電壓的107.5107.5的調(diào)壓模式?？梢圆捎眠@種調(diào)壓方的調(diào)壓模式?？梢圆捎眠@種調(diào)壓方式。式。常調(diào)壓（恒調(diào)壓）：常調(diào)壓（恒調(diào)壓）：負(fù)荷變動(dòng)小，供電線路電壓損耗也較小的網(wǎng)絡(luò)，負(fù)荷變動(dòng)小，供電線路電壓損耗也較小的網(wǎng)絡(luò)，無(wú)論最大或最小負(fù)荷時(shí)，只要中樞點(diǎn)電壓維持在允許電壓偏移范圍無(wú)論最大或最小負(fù)荷時(shí)，只要中樞點(diǎn)電壓維持在允許電壓偏移

11、范圍內(nèi)某個(gè)值或較小的范圍內(nèi)（如內(nèi)某個(gè)值或較小的范圍內(nèi)（如1.025UN1.05UN），就可保證各負(fù)），就可保證各負(fù)荷點(diǎn)的電壓質(zhì)量。這種調(diào)壓方式荷點(diǎn)的電壓質(zhì)量。這種調(diào)壓方式在任何負(fù)荷情況下，中樞點(diǎn)電壓保在任何負(fù)荷情況下，中樞點(diǎn)電壓保持基本不變持基本不變。逆調(diào)壓：在大負(fù)荷時(shí)升高電壓，小負(fù)荷時(shí)降低電壓的調(diào)壓方式。逆調(diào)壓：在大負(fù)荷時(shí)升高電壓，小負(fù)荷時(shí)降低電壓的調(diào)壓方式。在最大負(fù)荷時(shí)可保持中樞點(diǎn)電壓比線路額定電壓高在最大負(fù)荷時(shí)可保持中樞點(diǎn)電壓比線路額定電壓高5 5，在最小，在最小負(fù)荷時(shí)保持為線路額定電壓。供電線路較長(zhǎng)、負(fù)荷變動(dòng)較大的中負(fù)荷時(shí)保持為線路額定電壓。供電線路較長(zhǎng)、負(fù)荷變動(dòng)較大的中樞點(diǎn)往往要求采

12、用這種調(diào)壓方式。樞點(diǎn)往往要求采用這種調(diào)壓方式。2、中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式、中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式分為分為逆調(diào)壓、順調(diào)壓和恒調(diào)壓逆調(diào)壓、順調(diào)壓和恒調(diào)壓三類(lèi)。三類(lèi)。中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式最大負(fù)荷最小負(fù)荷逆調(diào)壓調(diào)為.VN調(diào)為VN順調(diào)壓不低于.VN不高于.VN常調(diào)壓.VN 擁有較充足的無(wú)功功率電源是保證電力系統(tǒng)有較好的運(yùn)行電壓水平的必要條件，但是要使所有用戶的電壓質(zhì)量都符合要求，還必須采用各種調(diào)壓手段。 現(xiàn)以下圖為例，說(shuō)明常用的各種調(diào)壓措施所依據(jù)的基本原理：電壓調(diào)整的基本原理電壓調(diào)整原理圖 2121/ )(kVQXPRkVkVkVVNGGi 四、電力系統(tǒng)電壓調(diào)整的措施（1）調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流以改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓VG；（

13、2）改變變壓器的變比k1、k2；（3）改變功率分布P+jQ（主要是Q），使電壓損耗V 變化；（4）改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)R+jX（主要是X），改變電壓損耗 V。電壓調(diào)整的措施：2121/ )(kVQXPRkVkVkVVNGGi 對(duì)于發(fā)電機(jī)不經(jīng)升壓直接供電的小型電力系統(tǒng)，供電線路不長(zhǎng)，線路上電壓損耗不大，借改變發(fā)電機(jī)端電壓的方法，實(shí)行逆調(diào)壓，就可以滿足負(fù)荷點(diǎn)要求的電壓質(zhì)量。1、改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓調(diào)壓、改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓調(diào)壓這種調(diào)壓手段是一種不需要耗費(fèi)投資，且是最直這種調(diào)壓手段是一種不需要耗費(fèi)投資，且是最直接的調(diào)壓方法，應(yīng)首先考慮采用。接的調(diào)壓方法，應(yīng)首先考慮采用。不同類(lèi)型的供電網(wǎng)絡(luò)，發(fā)電機(jī)調(diào)壓所起的作用是

14、不同的不同類(lèi)型的供電網(wǎng)絡(luò)，發(fā)電機(jī)調(diào)壓所起的作用是不同的G%10max U%4min U%4max U%6max U%6 . 1min U%4 . 2min U+5%-5%-9%+1%-5%-4%-5.6%+4.4%+2% 對(duì)由發(fā)電機(jī)經(jīng)多級(jí)變壓向負(fù)荷供電的大中型電力系統(tǒng)，線路較長(zhǎng)，供電范圍大，從發(fā)電廠到最遠(yuǎn)處的負(fù)荷之間的電壓損耗和變化幅度都很大。這時(shí)，單靠發(fā)電機(jī)調(diào)壓是不能解決問(wèn)題的。發(fā)電機(jī)調(diào)壓主要是為了滿足近處地方負(fù)荷的電壓質(zhì)量要求，即發(fā)電機(jī)采用逆調(diào)壓方式。對(duì)于遠(yuǎn)處負(fù)荷電壓變動(dòng)，只能靠其它調(diào)壓方式來(lái)解決。 對(duì)有若干發(fā)電廠并列運(yùn)行的大型電力系統(tǒng)，利用發(fā)電機(jī)調(diào)壓，會(huì)出現(xiàn)新的問(wèn)題。首先，當(dāng)要提高發(fā)電機(jī)

15、的電壓時(shí)，則該發(fā)電機(jī)就要多輸出無(wú)功功率，這就要求進(jìn)行電壓調(diào)整的電廠的母線電壓，會(huì)引起系統(tǒng)中無(wú)功功率的重新分配，這還可能同無(wú)功功率的經(jīng)濟(jì)分配發(fā)生矛盾。所以在大型電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)調(diào)壓一般只作為一種輔助的調(diào)壓措施。改變變壓器的分接頭或采用專(zhuān)門(mén)的調(diào)壓變壓器來(lái)調(diào)壓改變變壓器的分接頭或采用專(zhuān)門(mén)的調(diào)壓變壓器來(lái)調(diào)壓 通常，改換變壓器分接頭的方式有兩種：一種是在停電的情況下改換分接頭，以兼顧在最大、最小兩種運(yùn)行方式下電壓偏移不超出允許波動(dòng)范圍,稱(chēng)為無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓（以往稱(chēng)為“無(wú)載調(diào)壓”）。 另一種調(diào)壓方式稱(chēng)為有載調(diào)壓，它可以在不停電的情況下去改換變壓器的分接頭，從而使調(diào)壓變得很方便。有載調(diào)壓變壓器的關(guān)鍵部件是有載調(diào)壓

16、的分接開(kāi)關(guān)。一般的變壓器只要配用有載分接開(kāi)關(guān)后，就可以作成有載調(diào)壓變壓器。2、改變變壓器變比調(diào)壓 普通雙繞組變壓器的高壓繞組和三繞組變壓器的普通雙繞組變壓器的高壓繞組和三繞組變壓器的高、中壓繞組都留有幾個(gè)抽頭供調(diào)壓選擇使用，高、中壓繞組都留有幾個(gè)抽頭供調(diào)壓選擇使用，一般容量為一般容量為6300KVA及以下的變壓器有及以下的變壓器有3個(gè)抽頭個(gè)抽頭，抽頭電壓分別為抽頭電壓分別為1.05UN、UN、0.95UN,調(diào)壓范圍為調(diào)壓范圍為+-5%,在在UN處引出的抽頭稱(chēng)為主抽頭。處引出的抽頭稱(chēng)為主抽頭。容量在容量在8000KVA及以上的變壓器有及以上的變壓器有5個(gè)抽頭，個(gè)抽頭，抽頭電壓分抽頭電壓分別為別為

17、1.05UN、 1.025UN、 UN、 0.975UN、 0.95UN,調(diào)壓范圍為調(diào)壓范圍為+-2*2.5%。（1）降壓變壓器分接頭的選擇降壓變壓器KVVVVQXPRVTTTT/ )(/ )(121式中， 是變壓器的變比，即高壓繞組分接頭電壓 和低壓繞組額定電壓 之比。將k代入上式，得高壓側(cè)分接頭電壓 當(dāng)變壓器通過(guò)不同的功率時(shí)，可以通過(guò)計(jì)算求出在不同負(fù)荷下為滿足低壓側(cè)調(diào)壓要求所應(yīng)選擇的高壓側(cè)分接頭電壓NtVVk21/tV1NV2NTtVVVVV2211/ )(普通變壓器在運(yùn)行中不能倒換接頭，只有停運(yùn)時(shí)才能調(diào)整，普通變壓器在運(yùn)行中不能倒換接頭，只有停運(yùn)時(shí)才能調(diào)整，因此，因此，必須在投運(yùn)前選擇好

18、合適的接頭以滿足各種負(fù)荷要求。必須在投運(yùn)前選擇好合適的接頭以滿足各種負(fù)荷要求。min22minmin1min1max22maxmax1max1/)(/)(VVVVVVVVVVNttNtt2/ )(min1max11tttavVVV為使最大、最小負(fù)荷兩種情況下變電所低壓母線實(shí)際電壓偏離為使最大、最小負(fù)荷兩種情況下變電所低壓母線實(shí)際電壓偏離要求的要求的Uimax，Uimin大體相等，大體相等，分接頭電壓應(yīng)取的平均值。分接頭電壓應(yīng)取的平均值。計(jì)算最大負(fù)荷和最小負(fù)荷下所要求的分接頭電壓計(jì)算最大負(fù)荷和最小負(fù)荷下所要求的分接頭電壓根據(jù)根據(jù)UtI選擇一最接近的分接頭，再按選定的分接頭校驗(yàn)低壓選擇一最接近的分

19、接頭，再按選定的分接頭校驗(yàn)低壓母線上的實(shí)際電壓能否滿足要求。母線上的實(shí)際電壓能否滿足要求。 根據(jù)最大和最小負(fù)荷的運(yùn)行情況，求出其一次側(cè)電壓 和 ，以及通過(guò)變壓器的負(fù)荷 ， 求取 變壓器的電壓損耗 。套用公式計(jì)算最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時(shí)的分接頭選擇1maxu1minumaxmaxPjQmaxmaxPjQmaxmin,VV1m axm ax1m ax22m axtNVVVVV1minmin1 min22mintNVVVVV基本步驟如下基本步驟如下 ：選擇鄰近的接頭作為所選擇的接頭 取其算數(shù)平均值11 max1 min1()2tttVVV套用低壓側(cè)電壓計(jì)算公式進(jìn)行驗(yàn)算1maxmax2max21TNtVV

20、VVV1minmin2min21TNtVVVVVP121例4-1（ 2 ）升壓變壓器分接頭的選擇選擇升壓變壓器分接頭的方法與選擇降壓變壓器的基本相同升壓變壓器 由于升壓變壓器中功率方向是從低壓側(cè)送往高壓側(cè)的，故公式中VT前的符號(hào)應(yīng)相反，即應(yīng)將電壓損耗和高壓側(cè)電壓相加。因而有式中， V2為變壓器低壓側(cè)的實(shí)際電壓或給定電壓； V1為高壓側(cè)所要求的電壓。例NTtVVVVV2211/ )(例：升壓變壓器的額定容量為31.5MVA、變比為121+-2*2.5%/6.3KV，通過(guò)變壓器的功率分別為Smax=25+j18MVA,Smin=14+j10MVA,高壓側(cè)的要求電壓分別為V1max=120kV,V1

21、min=114kV。發(fā)電機(jī)電壓的調(diào)整范圍是（6.06.6）kV, 試選擇變壓器分接頭。（3）三繞組變壓器分接頭的選擇 將高低繞組看作雙繞組，確定高繞組接頭； 將高中繞組看作雙繞組，確定中繞組分接頭位置。注意：功率分布（4）有載調(diào)壓變壓器 有載調(diào)壓變壓器可以在帶負(fù)荷的條件下切換分接頭而且調(diào)節(jié)范圍也比較大，一般在15%以上。 目前我國(guó)暫定，110kV級(jí)的調(diào)壓變壓器有7個(gè)分接頭，即VN32.5%；220kV級(jí)的有9個(gè)分接頭即VN42.0%。 采用有載調(diào)壓變壓器時(shí)，可以根據(jù)最大負(fù)荷算得的V1tmax值和最小負(fù)荷算得的V1tmin 分別選擇各自合適的分接頭。這樣就能縮小次級(jí)電壓的變化幅度，甚至改變電壓變

22、化的趨勢(shì)。 有載調(diào)壓變壓器接線圖 上述的上述的調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)端電壓或調(diào)節(jié)變壓器分接頭的調(diào)壓方式調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)端電壓或調(diào)節(jié)變壓器分接頭的調(diào)壓方式，只，只有在電力系統(tǒng)有在電力系統(tǒng)無(wú)功電源充足無(wú)功電源充足的條件下才是行之有效的。的條件下才是行之有效的。 3、改變電力網(wǎng)無(wú)功功率分布調(diào)壓、改變電力網(wǎng)無(wú)功功率分布調(diào)壓因此，當(dāng)電力系統(tǒng)的因此，當(dāng)電力系統(tǒng)的無(wú)功電源不足時(shí)無(wú)功電源不足時(shí)，就必須在適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)，就必須在適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)裝設(shè)新裝設(shè)新的無(wú)功電源的無(wú)功電源對(duì)所缺的無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)調(diào)壓的目的對(duì)所缺的無(wú)功進(jìn)行補(bǔ)償，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)調(diào)壓的目的，別無(wú)其他選擇。，別無(wú)其他選擇。當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功電源不足時(shí)，為了防止發(fā)電機(jī)因

23、輸出過(guò)多的無(wú)功功率而嚴(yán)重當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功電源不足時(shí)，為了防止發(fā)電機(jī)因輸出過(guò)多的無(wú)功功率而嚴(yán)重過(guò)負(fù)荷，往往不得不降低整個(gè)電力系統(tǒng)的電壓水平，以減少無(wú)功功率的過(guò)負(fù)荷，往往不得不降低整個(gè)電力系統(tǒng)的電壓水平，以減少無(wú)功功率的消耗量，這時(shí)如采用調(diào)節(jié)變壓器分接頭等方法盡管可以局部地提高系統(tǒng)消耗量，這時(shí)如采用調(diào)節(jié)變壓器分接頭等方法盡管可以局部地提高系統(tǒng)中某些點(diǎn)的電壓水平，但這樣做的結(jié)果反而增加了無(wú)功功率的損耗，迫中某些點(diǎn)的電壓水平，但這樣做的結(jié)果反而增加了無(wú)功功率的損耗，迫使發(fā)電機(jī)不得不進(jìn)一步降壓運(yùn)行，以限制系統(tǒng)中總的無(wú)功功率消耗，從使發(fā)電機(jī)不得不進(jìn)一步降壓運(yùn)行，以限制系統(tǒng)中總的無(wú)功功率消耗，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的電

24、壓水平更為低落，形成了電壓水平低落和無(wú)功功率而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的電壓水平更為低落，形成了電壓水平低落和無(wú)功功率供應(yīng)不足的惡性循環(huán)，甚至導(dǎo)致電壓崩潰。供應(yīng)不足的惡性循環(huán)，甚至導(dǎo)致電壓崩潰。按調(diào)壓要求選擇無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備容量并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償調(diào)壓的基本原理按調(diào)壓要選擇補(bǔ)償量的基本原理 22UXQQPRU：UQXPRU：TCTTT后前221UQXPRUUTT221CTCTCUXQQPRUUU2為補(bǔ)償前歸算到高壓側(cè)的變電所低壓母線電壓第二項(xiàng)很小 于是有2222CTCTCTTUXQQPRUUQXPRU22222UQXPRUQXPRUUXUQTTCTTCTCC222UUXUQCTCC22222222UUXUKKUUXU

25、KQCTCCTCC 根據(jù)調(diào)壓要求，按最小負(fù)荷時(shí)沒(méi)有補(bǔ)償確定變壓器變比 1minmin122()tNrVVVVV 按最大負(fù)荷時(shí)的調(diào)壓要求選擇補(bǔ)償容量 22 max2max2 max()cccVVQVkxk 校驗(yàn)實(shí)際電壓是否滿足要求選用并聯(lián)電容器通常在大負(fù)荷時(shí)降壓變電所電壓偏低，小負(fù)荷時(shí)電壓偏高。電容器只能發(fā)出感性無(wú)功功率以提高電壓，但電壓過(guò)高時(shí)卻不能吸收感性無(wú)功功率來(lái)使電壓降低。為了充分利用補(bǔ)償容量，在最大負(fù)荷時(shí)電容器應(yīng)全部投入，在最小負(fù)荷時(shí)全部退出。 由于減小電阻將增加導(dǎo)線材料的消耗，加之QX/U這一項(xiàng)對(duì)電壓損耗的影響更大，所以目前一般都著眼于減低電抗X以降低電壓損耗。（1）改變R：增大導(dǎo)線截

26、面積，可降低電壓損耗，同時(shí)降低網(wǎng) 損. 用于10kv及以下線路。 （2）改變X：串聯(lián)電容，多用于35kv及以上線路. 減少線路電抗的一種有力的措施是采用串聯(lián)電容補(bǔ)償，它的原理可示意如圖所示。 從電壓損耗的計(jì)算公式可知，改變輸電線路電阻R和電抗X，都可以達(dá)到改變電壓損耗的目的。（四）改變輸電線路的參數(shù)進(jìn)行調(diào)壓（四）改變輸電線路的參數(shù)進(jìn)行調(diào)壓利用下式求出所需串聯(lián)的電容器的電抗值為1111QUUUXC相應(yīng)的電容器組的容量為CCCXUQPXIQ21212123圖 串聯(lián)電容補(bǔ)償原理（1）要求各類(lèi)用戶將負(fù)荷的功率因數(shù)提高到現(xiàn)行規(guī)程規(guī)定的參數(shù)。 （2）改變發(fā)電機(jī)勵(lì)磁，可以改變發(fā)電機(jī)輸出的無(wú)功功率和發(fā)電機(jī)的端

27、電壓 。（3）根據(jù)無(wú)功功率平衡的需要，增添必要的無(wú)功補(bǔ)償容量，并按無(wú)功功率就地平衡的原則進(jìn)行補(bǔ)償容量的分配。 （4）當(dāng)系統(tǒng)的無(wú)功功率供應(yīng)比較充裕時(shí)，各變電所的調(diào)壓?jiǎn)栴}可以通過(guò)選擇變壓器的分接頭來(lái)解決。（5）在整個(gè)系統(tǒng)無(wú)功不足的情況下，不宜采用調(diào)整變壓器分接頭的辦法來(lái)提高電壓。 （6）對(duì)于10kV及以下電壓等級(jí)的電網(wǎng)，由于負(fù)荷分散、容量不大，按允許電壓損耗來(lái)選擇導(dǎo)線截面是解決電壓質(zhì)量問(wèn)題的正確途徑 。五、各種調(diào)壓措施的合理應(yīng)用小結(jié)小結(jié) 通過(guò)改變電網(wǎng)電壓水平實(shí)現(xiàn)調(diào)壓： 1 改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓 ：用于地方性電網(wǎng). 2 改變變壓器變比調(diào)壓 ：用于系統(tǒng)無(wú)功充足時(shí)。 其實(shí)質(zhì)時(shí)改變電壓無(wú)功分布調(diào)壓. 3

28、增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓：當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功不足時(shí)采用： 可提高系統(tǒng)運(yùn)行電壓水平 可降低電網(wǎng)有功損耗 4 改變輸電線路參數(shù)調(diào)壓： 用于功率因數(shù)較低、負(fù)荷波動(dòng)較大的1035kv配電線路第二節(jié)第二節(jié) 電力系統(tǒng)有功功率的優(yōu)化分配及頻率調(diào)整電力系統(tǒng)有功功率的優(yōu)化分配及頻率調(diào)整一 概述 z對(duì)用戶的影響產(chǎn)品質(zhì)量降低生產(chǎn)率降低 z對(duì)發(fā)電廠的影響 汽輪機(jī)葉片諧振對(duì)系統(tǒng)的影響 頻率不穩(wěn)定給運(yùn)行中的電氣設(shè)備帶來(lái)的危害： 引起頻率偏移的原因2.有功功率的平衡1.電力系統(tǒng)頻率調(diào)整的必要性 電力系統(tǒng)中，在任何時(shí)候，所有發(fā)電廠發(fā)出的有功功率的總和 ，而 包括所有用戶的有功功率 、所有發(fā)電廠廠用電有功負(fù)荷 和網(wǎng)絡(luò)的有功損耗 ，即GpL

29、PDPSPCPCSDLGPPPPP 為保證可靠供電和良好的電能質(zhì)量，電力系統(tǒng)的有功功率平衡額定運(yùn)行參數(shù)下確定。而且，還應(yīng)具有一定的備用容量，也就是在系統(tǒng)最大負(fù)荷情況下，系統(tǒng)電源容量大于發(fā)電負(fù)荷的部分稱(chēng)系統(tǒng)的備用容量。 系統(tǒng)備用容量一般分負(fù)荷備用、事故備用、檢修備用和國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用等。（1）負(fù)荷備用：是指調(diào)整系統(tǒng)中短時(shí)的負(fù)荷波動(dòng)并擔(dān)負(fù)計(jì)劃外的負(fù)荷增加而設(shè)置的備用。負(fù)荷備用容量的大小應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷的大小、運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)并考慮系統(tǒng)中各類(lèi)用電的比重確定。一般為最大負(fù)荷的2一5，大系統(tǒng)采用較小數(shù)值，小系統(tǒng)采用較大數(shù)值（2）事故備用：是使電力用戶在發(fā)電設(shè)備發(fā)生偶然性事故時(shí)不受?chē)?yán)重影響，維持系統(tǒng)正常供電所需的備用。

30、事故備用容量的大小應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)容量、發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)、單位機(jī)組容量、機(jī)組的事故概率、系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)等確定，般約為最大負(fù)荷的5一10 ，但不得小于系統(tǒng)中最大機(jī)組的容量。（3）檢修備用：為保證系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)備進(jìn)行定期檢修時(shí)，不致影響供電而在系統(tǒng)中留有的備用容量。所以發(fā)電設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間以后，都必須進(jìn)行檢修。檢修分大修和小修。一般大修時(shí)分批分期安排在一年中最小負(fù)荷季節(jié)進(jìn)行。小修則利用節(jié)假日進(jìn)行，以盡量減少因檢修停機(jī)所需的備用容量。（4）國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用：是考慮到工農(nóng)業(yè)用戶的超計(jì)劃生產(chǎn)，新用戶的出現(xiàn)等而設(shè)置的備用容量，其值根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)情況而確定，一般約為系統(tǒng)最大負(fù)荷的3%5% 負(fù)荷備用、事故備用、檢修備用、

31、國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用歸納起來(lái)以熱備用和冷備用的形式存在于系統(tǒng)中。而不難想見(jiàn)，熱備用中至少應(yīng)包括全部負(fù)荷備用和一部分事故備用二二 負(fù)荷的負(fù)荷的頻率靜特性和電源的頻率靜特性(一）電力系統(tǒng)負(fù)荷的頻率靜態(tài)特性 當(dāng)頻率變化時(shí)，電力系統(tǒng)中的有功功率負(fù)荷也將發(fā)生變化。當(dāng)電力系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)中有功負(fù)荷隨頻率的變化特性稱(chēng)為負(fù)荷的有功功率-頻率靜態(tài)特性。 電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷的有功功率與頻率的關(guān)系用數(shù)學(xué)式表示為式中， 為電力系統(tǒng)頻率為 時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷， 為電力系統(tǒng)頻率為額定值 時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的有功負(fù)荷， 為上述有功負(fù)荷占 的百分?jǐn)?shù)。332210NLNNLNNLNLNLffPaffPaffPaPaPLPfLNPN

32、fiaLNP1210式子表明，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率降低時(shí)，電力系統(tǒng)負(fù)荷的有功功率也將隨之降低式子表明，當(dāng)電力系統(tǒng)頻率降低時(shí)，電力系統(tǒng)負(fù)荷的有功功率也將隨之降低 發(fā)電機(jī)的頻率調(diào)整是由原動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)系統(tǒng)有功功率平衡遭到破壞、引起頻率變化時(shí)，原動(dòng)機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)將自動(dòng)改變?cè)瓌?dòng)機(jī)的進(jìn)汽（水）量，相應(yīng)增加或減少發(fā)電機(jī)的出力。原動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)有很多類(lèi)型，下面介紹廣為應(yīng)用的離心飛擺式機(jī)械調(diào)速系統(tǒng)，其原理示意如圖所示。1、自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng) 如右圖所示：調(diào)速系統(tǒng)由四個(gè)部分組成：1為轉(zhuǎn)速測(cè)量元件（飛擺）；2為放大元件（錯(cuò)油門(mén)）；3為執(zhí)行機(jī)構(gòu)（油動(dòng)機(jī)）；4為轉(zhuǎn)速控制機(jī)構(gòu)（調(diào)頻器）。n概念介紹n發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率：發(fā)

33、電機(jī)組原動(dòng)機(jī)或電源頻率特性的斜率。 標(biāo)志著隨頻率的升降發(fā)電機(jī)組發(fā)出功率減少或增加的多寡。GNNGGNNGGGGPfKfPfPKHzMwfPK/ *2、發(fā)電機(jī)組的有功功率頻率靜態(tài)特性n發(fā)電機(jī)是調(diào)差系數(shù)：?jiǎn)挝徽{(diào)節(jié)功率的倒數(shù)。發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率與調(diào)差系數(shù)的關(guān)系：一般來(lái)說(shuō)發(fā)電機(jī)的單位調(diào)節(jié)功率是可以整定的：汽輪發(fā)電機(jī)組 =35或 =33.320水輪發(fā)電機(jī)組 =24或 =5025100100% 0 000NNGNNGNGNNGNNGfffPffPPffPffPf100%1*GK%*GK%*GKn負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率：綜合負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性的斜率。 一般而言：LNNLLNNLLLLPfKfPfPKHzMwf

34、PK/ *5 . 1*LK1、有功功率的變動(dòng)及其調(diào)整 電力系統(tǒng)有功功率負(fù)荷（以下簡(jiǎn)稱(chēng)負(fù)荷）時(shí)刻都在作不規(guī)則變化，如右圖所示。對(duì)系統(tǒng)實(shí)際負(fù)荷變化曲線的分析表明，系統(tǒng)負(fù)荷可以看作是由三種具有不同變化規(guī)律的變動(dòng)負(fù)荷所組成：第一種視變化幅度很小，變化周期短，負(fù)荷變動(dòng)有很大的偶然性；第二種是變化幅度大，變化周期較長(zhǎng)；第三種是變化緩慢的持續(xù)變動(dòng)負(fù)荷。 負(fù)荷的變化將引起頻率的相應(yīng)變化，電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整大體上分一次、二次、三次調(diào)整三種。 頻率的一次調(diào)整（或稱(chēng)為一次調(diào)頻）指由發(fā)電機(jī)組的調(diào)速器進(jìn)行的，是對(duì)第一種負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏移作調(diào)整。 頻率的二次調(diào)整（或稱(chēng)為二次調(diào)頻）指由發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻器進(jìn)行的，

35、是對(duì)第二種負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏移作調(diào)整。 頻率的三次調(diào)整（或稱(chēng)為三次調(diào)頻）是對(duì)第三種負(fù)荷變動(dòng)引起的頻率偏移作調(diào)整。將在有功功率平衡的基礎(chǔ)上，按照最優(yōu)化的原則在各發(fā)電廠之間進(jìn)行分配。 n簡(jiǎn)述：由于負(fù)荷突增，發(fā)電機(jī)組功率不能及時(shí)變動(dòng)而使機(jī)組減速，系統(tǒng)頻率下降，同時(shí)，發(fā)電機(jī)組功率由于調(diào)速器的一次調(diào)整作用而增大，負(fù)荷功率因其本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)而減少，經(jīng)過(guò)一個(gè)衰減的振蕩過(guò)程，達(dá)到新的平衡。n數(shù)學(xué)表達(dá)式：KS：稱(chēng)為系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率，單位Mw/Hz。表示原動(dòng)機(jī)調(diào)速器和負(fù)荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)共同作用下系統(tǒng)頻率下降或上升的多少。SLGLLGLKKKfPfKKP/00（一） 頻率的一次調(diào)整n注意：取功率的增大或頻率的上

36、升為正；為保證調(diào)速系統(tǒng)本身運(yùn)行的穩(wěn)定，不能采用過(guò)大的單位調(diào)節(jié)功率；對(duì)于滿載機(jī)組，不再參加調(diào)整。 對(duì)于系統(tǒng)有若干臺(tái)機(jī)參加一次調(diào)頻： 具有一次調(diào)頻的各機(jī)組間負(fù)荷的分配，按其調(diào)差系數(shù)即下降特性自然分配。LGSKKK（二）頻率的二次調(diào)整n當(dāng)負(fù)荷變動(dòng)幅度較大（0.5%1.5%），周期較長(zhǎng)（幾分鐘），僅靠一次調(diào)頻作用不能使頻率的變化保持在允許范圍內(nèi)，這時(shí)需要籍調(diào)速系統(tǒng)中的調(diào)頻器動(dòng)作，以使發(fā)電機(jī)組的功頻特性平行移動(dòng)，從而改變發(fā)電機(jī)的有功功率以保持系統(tǒng)頻率不變或在允許范圍內(nèi)。n數(shù)學(xué)表達(dá)式 如果 ，即發(fā)電機(jī)組如數(shù)增發(fā)了負(fù)荷功率的原始增量，則 ，即所謂的無(wú)差調(diào)節(jié)。 對(duì)于N臺(tái)機(jī)，則：SLGGLLGGLKKKfPPf

37、KKPP000000GLPP0fSLGGLKKKfPP00n當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加時(shí)，由以下三方面提供：二次調(diào)頻的發(fā)電機(jī)組增發(fā)的功率 ；發(fā)電機(jī)組執(zhí)行一次調(diào)頻，按有差特性的調(diào)差系數(shù)分配而增發(fā)的功率 ；由系統(tǒng)的負(fù)荷頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)所減少的負(fù)荷功率 。GPfKGfKLn頻率調(diào)整圖P142例例4-5 電力系統(tǒng)中的發(fā)電廠主要有以下三類(lèi)水力發(fā)電廠火力發(fā)電廠原子能發(fā)電廠（核電廠） 各類(lèi)發(fā)電廠由于其設(shè)備容量、機(jī)械特性、使用的動(dòng)力資源等不同，而有著不同的技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性。必須結(jié)合它們的特點(diǎn)，合理地組織這些發(fā)電廠的運(yùn)行方式，恰當(dāng)安排它們?cè)陔娏ο到y(tǒng)日負(fù)荷曲線和年負(fù)荷曲線中的位置，以提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。1、火力發(fā)電廠的主要特點(diǎn)

38、（1）要支付燃料及運(yùn)輸費(fèi)用，不受自然條件的影響。（2）有功出力最小限制，啟停時(shí)間長(zhǎng)且啟停費(fèi)用高。（3）效率與蒸汽參數(shù)有關(guān)，高溫高壓設(shè)備效率最高，低溫低壓設(shè)備效率最低。 （4）熱電廠總效率較高，但與熱負(fù)荷相應(yīng)的輸出功率是不可調(diào)節(jié)的強(qiáng)迫功率。（一）各類(lèi)發(fā)電廠的特點(diǎn) 2、水力發(fā)電廠的特點(diǎn)（1）必須釋放水量強(qiáng)迫功率。（2）出力調(diào)節(jié)范圍比火電機(jī)組大，啟停費(fèi)用低，且操作簡(jiǎn)單。（3）不需燃料費(fèi)，但一次投資大，抽水蓄能，水電廠的運(yùn)行依水庫(kù)調(diào)節(jié)性能的不同在不同程度上受自然條件的影響。3、原子能發(fā)電廠的特點(diǎn)（1）最小技術(shù)負(fù)荷小，為額定負(fù)荷1015。（2）啟停費(fèi)用高；負(fù)荷急劇變化時(shí)，調(diào)節(jié)費(fèi)用高；啟停及急劇調(diào)節(jié)時(shí)，易于損壞設(shè)備。（3）一次投資大，運(yùn)行費(fèi)用小。原則（1）充分利用水源。 （2）降低火電機(jī)組的單位煤耗，發(fā)揮高效機(jī)組的作用。 （3）盡量降低火力發(fā)電成本。 根據(jù)上述原則，在夏季豐水期和冬季枯水期各類(lèi)電廠在日負(fù)荷曲線中的安排示意圖，見(jiàn)圖5-2。（二）各類(lèi)發(fā)電廠的合理組合 各類(lèi)發(fā)電廠組合順序示意圖（a）枯水季節(jié) （b）豐水季節(jié)夏季豐水期，水量充足，水電廠應(yīng)帶基本負(fù)荷以避免棄水、節(jié)約燃煤。在此期間，可抓