電力系統(tǒng)分析第電壓調(diào)整

電力系統(tǒng)分析第電壓調(diào)整第一頁，共七十一頁，2022年，8月28日本章提示1.調(diào)壓的意義及電壓的允許波動范圍；2.電力系統(tǒng)的無功功率平衡及無功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用；3.電壓中樞點(diǎn)的概念及中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式；4.調(diào)壓的措施。第二頁，共七十一頁，2022年，8月28日6.1電壓調(diào)整的必要性

6.1.1電壓偏移對用電設(shè)備的影響白熾燈—電壓偏低時(shí)，發(fā)光效率低，發(fā)光不足；電壓偏高時(shí)，燈泡壽命縮短。異步電動機(jī)——電壓降低過多時(shí)，帶額定負(fù)載的電動機(jī)可能停轉(zhuǎn)，帶重載的電動機(jī)可能啟動不了。電壓過低將導(dǎo)致電動機(jī)電流顯著增大，使電動機(jī)繞組的溫度升高，加速絕緣老化甚至燒毀電動機(jī)。第三頁，共七十一頁，2022年，8月28日6.1電壓調(diào)整的必要性

6.1.2用戶允許的電壓偏移值一般規(guī)定節(jié)點(diǎn)電壓偏移不超過電力網(wǎng)額定電壓的±5%220kV用戶為-10%~+5%10kV及以下電壓供電的用戶為±7%35kV及以上用戶為0~10%第四頁，共七十一頁，2022年，8月28日一.無功功率負(fù)荷和無功功率損耗１.無功負(fù)荷：

以滯后功率因數(shù)運(yùn)行的用電設(shè)備所吸收的無功功率。6.2電力系統(tǒng)中無功功率的平衡異步電動機(jī)等值電路異步電動機(jī)所消耗的無功功率P11異步電動機(jī)無功功率——電壓靜態(tài)特性如圖第五頁，共七十一頁，2022年，8月28日在額定電壓附近，電動機(jī)消耗的無功功率隨著電壓的升高而增加，隨電壓的降低而減少當(dāng)電壓低于臨界電壓時(shí)，漏磁電抗中的無功損耗其主導(dǎo)作用，隨著電壓的下降，QM反而增大P11異步電動機(jī)無功功率——電壓靜態(tài)特性如圖第六頁，共七十一頁，2022年，8月28日jB/2jB/2２.電力系統(tǒng)的無功損耗：電力線路無功損耗

消耗QL（感性）提供QC（充電功率）消耗發(fā)出第七頁，共七十一頁，2022年，8月28日變壓器無功損耗

消耗QL第八頁，共七十一頁，2022年，8月28日二、無功功率電源

電力系統(tǒng)的無功功率電源包括同步發(fā)電機(jī)、同期調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容器和靜止補(bǔ)償器（無功補(bǔ)償裝置）等。討論：非額定功率因數(shù)下發(fā)電機(jī)可能發(fā)出的無功功率1、同步發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，可發(fā)出無功功率：第九頁，共七十一頁，2022年，8月28日假定隱極發(fā)電機(jī)連接在恒壓母線，母線電壓VN，發(fā)電機(jī)等值電路向量圖ACOAC長正比于SGN空載電勢正比于ifN改變發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)時(shí)，發(fā)電機(jī)要受到下列條件的限制：第十頁，共七十一頁，2022年，8月28日ACO①可發(fā)視在功率以A為圓心，AC為半徑做弧CF表示視在功率保持額定值的軌跡②轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流以O(shè)為圓心，OC為半徑做弧CD③可發(fā)有功功率FDE以直線EC表示額定功率軌跡發(fā)電機(jī)的P-Q極限當(dāng)系統(tǒng)中無功電源不足，而有功備用容量又較充足時(shí)，可將負(fù)荷中心的發(fā)電機(jī)降低功率因數(shù)運(yùn)行，多發(fā)無功以提高系統(tǒng)的電壓水平。第十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日2、同步調(diào)相機(jī)(只能發(fā)出無功功率的發(fā)電機(jī))過激運(yùn)行時(shí)向系統(tǒng)輸送其額定容量的無功功率，做無功電源；欠勵(lì)運(yùn)行時(shí)從系統(tǒng)吸取0.5~0.65倍額定容量的無功功率，做無功負(fù)載既可以過勵(lì)運(yùn)行，也可以欠勵(lì)運(yùn)行，其運(yùn)行狀態(tài)取決于系統(tǒng)電壓調(diào)整的要求作無功電源時(shí)，調(diào)相機(jī)輸出無功功率與電壓之間的關(guān)系（X為發(fā)電機(jī)電抗Xd與線路電抗XL之和）第十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日3、電力電容器只能作為無功電源向系統(tǒng)輸送無功功率，一般采用三角形或星形接法組成電容器組。電力電容器提供的無功功率與其安裝處的電壓平方成正比，即：電力電容器是電力系統(tǒng)中廣為使用的一種無功補(bǔ)償裝置優(yōu)點(diǎn)：維護(hù)方便，有功損耗?。ㄕ计漕~定容量的0.3%—0.5%），單位容量投資小，既可集中使用，又可以分散安裝第十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日缺點(diǎn)：1)無功功率調(diào)節(jié)性能差。由(6-4)可見，電壓下降時(shí)，電容器不但不能增發(fā)無功以提高運(yùn)行電壓，而是按電壓的平方減少無功功率輸出。2）階躍性的調(diào)整電壓，電力電容器組的投入或切除與負(fù)荷運(yùn)行方式有關(guān)，一般為最大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，電容器組全部投入；最小負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，電容器組全部或部分切除。這種調(diào)壓方式不是平滑的。4、靜止補(bǔ)償器(StaticVarCompensator,SVC)兼有電容器投資小和調(diào)相機(jī)可連續(xù)調(diào)節(jié)無功功率的優(yōu)點(diǎn)?？梢匝杆侔簇?fù)荷的變化改變無功功率輸出的大小和方向，調(diào)節(jié)或穩(wěn)定電壓，尤其適合做沖擊性負(fù)荷的無功補(bǔ)償裝置。常見的靜止無功補(bǔ)償器：是一種動態(tài)無功補(bǔ)償裝置，其特點(diǎn)是將可控的電抗器與靜止電容器并聯(lián)使用，電容器可發(fā)出無功功率，可控電抗器則可吸收無功功率?？砂凑肇?fù)荷變動情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使母線電壓保持不變。第十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日自飽和電抗器靜止補(bǔ)償器SR固定連接電容器加可控硅控制電抗器FC--TCR可控硅控制電抗器和可控硅控制電容器TSC--TCR高次諧波調(diào)諧電感，與C串聯(lián)濾波1）自飽和電抗器型（SaturatedReactors）不需要外加控制設(shè)備，自飽和電抗器的特性：a.電壓低于額定電壓時(shí)，鐵心不飽和，呈現(xiàn)大感抗值，基本上不消耗無功功率，整個(gè)裝置由并聯(lián)電容器組發(fā)出無功，使母線電壓回升；b.電壓達(dá)到或超過額定電壓時(shí)，鐵心急劇飽和，感抗接近零，從外界大量吸收無功功率，使母線電壓降低；c.在額定電壓，電抗器吸收的無功功率隨電壓變化從而達(dá)到穩(wěn)壓目的。2）固定連接電容器（FixedCapacitor）加可控硅控制電抗器（ThyristorControlledReactors）通過控制晶閘管的導(dǎo)通來改變L吸收的無功功率，調(diào)節(jié)供電系統(tǒng)進(jìn)線無功功率的大小，以達(dá)到調(diào)壓目的。第十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日3）可控硅控制電容器（ThyristorSwitchedCapacitor）加可控硅控制電抗器(TCR)可控硅控制電抗器和可控硅控制電容器TSC--TCRTSC的主要缺點(diǎn)是不能吸收無功，且是階梯性調(diào)節(jié)，若分組較少，在投入時(shí)會對系統(tǒng)有較大的干擾。因此在超高壓線路上通常與TCR組合運(yùn)行。三.無功功率平衡

TCRTSC電力系統(tǒng)無功功率平衡的基本要求：系統(tǒng)中的無功電源可以發(fā)出的無功功率應(yīng)該大于或至少等于負(fù)荷所需的無功功率和網(wǎng)絡(luò)中的無功損耗。電源提供的無功功率之和無功負(fù)荷之和網(wǎng)絡(luò)無功損耗之和

表示系統(tǒng)中無功功率可以平衡且有適量的備用；表示系統(tǒng)中無功功率不足，應(yīng)考慮加設(shè)無功補(bǔ)償裝置。無功備用第十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日系統(tǒng)無功電源的總輸出功率包括發(fā)電機(jī)發(fā)出的無功功率和各種無功補(bǔ)償設(shè)備的無功功率總無功功率損耗包括變壓器無功損耗、線路電抗無功損耗和線路電納的無功損耗四.無功功率平衡和電壓水平的關(guān)系

1.負(fù)荷的無功—電壓靜態(tài)特性第十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日2.發(fā)電機(jī)的無功—電壓靜態(tài)特性圖為隱極發(fā)電機(jī)等值電路圖，設(shè)X則向量圖為δФФUEjXI當(dāng)有功功率不變時(shí)，發(fā)電機(jī)送至負(fù)荷點(diǎn)的無功功率為第十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日當(dāng)E為一定值時(shí)，Q同U的關(guān)系如圖中曲線2所示3.電力系統(tǒng)的無功—電壓靜特性QLDQGA設(shè)系統(tǒng)初始運(yùn)行于A點(diǎn)若無功負(fù)荷增加到，無功電源不變，則系統(tǒng)重新運(yùn)行于B點(diǎn)。此時(shí)電壓降低。B這是因?yàn)樵贏點(diǎn)時(shí)電源不能向負(fù)荷提供所需的無功功率，系統(tǒng)被迫降壓運(yùn)行，以取得較低電壓下的無功平衡若系統(tǒng)增發(fā)無功到2’，則新交點(diǎn)C對應(yīng)的電壓接近原電壓C第十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日

結(jié)論：當(dāng)系統(tǒng)有足夠的無功電源時(shí)，就有較高的運(yùn)行電壓水平；當(dāng)系統(tǒng)無功電源不足時(shí)，就只能維持較低的運(yùn)行電壓水平。因此，電力系統(tǒng)的無功功率必須保持平衡一.電壓調(diào)整的必要性

6.3電力系統(tǒng)的電壓管理1.電壓偏移對負(fù)荷的影響照明、電熱爐、電動機(jī)2.電壓偏移對電力系統(tǒng)的影響功率損耗、電能損耗、設(shè)備絕緣、運(yùn)行穩(wěn)定性二.中樞點(diǎn)電壓管理

1.什么是電壓中樞點(diǎn)電壓中樞點(diǎn)是指某些可以反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠或樞紐變電所母線。第二十頁，共七十一頁，2022年，8月28日區(qū)域性發(fā)電廠和樞紐變電所的高壓母線樞紐變電所二次母線有大量地方負(fù)荷的發(fā)電廠母線城市直降變電所二次母線2、調(diào)壓的基本思想3、中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式逆調(diào)壓、順調(diào)壓和恒調(diào)壓三類。1)逆調(diào)壓：在大負(fù)荷時(shí)升高中樞點(diǎn)電壓，小負(fù)荷時(shí)降低中樞點(diǎn)電壓。很多負(fù)荷都由這些中樞點(diǎn)供電，如能控制住這些點(diǎn)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題。適用范圍：中樞點(diǎn)到各負(fù)荷點(diǎn)線路長、負(fù)荷變化較大且變化規(guī)律大致相同。具體要求：最大負(fù)荷方式運(yùn)行時(shí)，中樞點(diǎn)電壓高于線路額定電壓5％；在最小負(fù)荷方式運(yùn)行時(shí)，中樞點(diǎn)的電壓等于線路額定電壓。第二十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日順調(diào)壓：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102.5％；小負(fù)荷時(shí)允許其電壓高一些，但不超過線路額定電壓的107.5％的。適用范圍：多用于供電距離較近，負(fù)荷變動不大的電壓中樞點(diǎn)。恒調(diào)壓：即在任何負(fù)荷下，中樞點(diǎn)電壓保持為大約恒定的數(shù)值，一般較線路額定電壓高2％～5％。三、電壓調(diào)整的基本原理電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，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。適用范圍：常用于向負(fù)荷波動小的用戶供電的電壓中樞點(diǎn)。第二十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日（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UG；（2）改變變壓器的變比k1、k2；（3）改變網(wǎng)絡(luò)無功功率Q的分布；（4）改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)R+jX（主要是X）電壓調(diào)整的措施：第二十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日6.4電力系統(tǒng)的幾種調(diào)壓方式一、改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓負(fù)荷增大時(shí)，會造成用戶端電壓降低，此時(shí)增加發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流以提高發(fā)電機(jī)電壓；負(fù)荷降低時(shí)，減小發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，以降低發(fā)電機(jī)電壓——逆調(diào)壓

主要適用于發(fā)電廠不經(jīng)升壓直接供電的小型電力系統(tǒng)，供電線路不長，線路上電壓損耗不大，基本可以滿足負(fù)荷點(diǎn)要求的電壓質(zhì)量。對線路較長，供電范圍較大，由發(fā)電機(jī)經(jīng)多級變壓的電力系統(tǒng)，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)壓是不能解決問題，必須配合其它調(diào)壓方式。對有若干發(fā)電廠并列運(yùn)行的大型電力系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)調(diào)壓只作為一種輔助的調(diào)壓措施，這是因?yàn)?）提高發(fā)電機(jī)的電壓時(shí)，該發(fā)電機(jī)會增發(fā)無功，這就要求進(jìn)行電壓調(diào)整的電廠有充足的無功容量儲備；2）在并聯(lián)運(yùn)行的發(fā)電廠中，調(diào)整個(gè)別電廠的母線電壓，會引起系統(tǒng)中無功功率的重新分配，還可能同無功功率的經(jīng)濟(jì)分配發(fā)生矛盾。第二十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日二、改變變壓器變比調(diào)壓1、降壓變壓器分接頭的選擇為了達(dá)到調(diào)壓的目的，雙繞組變壓器在高壓側(cè)、三繞組變壓器在高壓側(cè)和中壓側(cè)都裝有分接頭開關(guān)。容量在6300kVA及以下的雙繞組變壓器高壓側(cè)一般有3個(gè)分接頭，即1.05UN、UN、0.95UN，調(diào)壓范圍為±5%。容量在8000kVA及以上的雙繞組變壓器高壓側(cè)一般有5個(gè)分接頭，即1.05UN、1.025UN、UN、0.975UN、0.95UN，調(diào)壓范圍為±2×2.5%。改變變壓器變比調(diào)壓，實(shí)質(zhì)上就是如何根據(jù)低壓側(cè)的調(diào)壓要求合理選擇變壓器的分接頭電壓U1t降壓變壓器高壓側(cè)運(yùn)行電壓歸算到高壓側(cè)后的電壓損耗變壓器低壓側(cè)按調(diào)壓要求的實(shí)際運(yùn)行電壓U2為高壓側(cè)分接頭電壓低壓繞組額定電壓得高壓側(cè)分接頭電壓為第二十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日

當(dāng)變壓器通過不同的負(fù)荷時(shí)，分接頭電壓有不同的計(jì)算值然后求取它們的算術(shù)平均值，即

選擇一個(gè)與它最接近的標(biāo)準(zhǔn)分接頭電壓作為公用分接頭，然后根據(jù)所選取的分接頭校驗(yàn)最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時(shí)低壓母線的實(shí)際電壓是否符合要求最大負(fù)荷方式下變壓器低壓母線要求的運(yùn)行電壓最小負(fù)荷方式下變壓器低壓母線要求的運(yùn)行電壓【例6.1】第二十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日2、升壓變壓器分接頭的選擇升壓變壓器

分接頭電壓的選擇同降壓變壓器相同。注意：升壓變壓器中功率方向從低壓側(cè)指向高壓側(cè)，因此式中ΔUT為正上面各式中U2N的取值同式(1)(2)中不同，通常為發(fā)電機(jī)的額定電壓?！纠?.2】第二十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日3、三繞組變壓器分接頭的選擇①將高低繞組看作雙繞組，根據(jù)低壓母線對調(diào)壓的要求，確定高壓側(cè)分接頭電壓；②根據(jù)中壓側(cè)所要求的電壓和選定的高壓側(cè)分接頭電壓，確定中壓側(cè)繞組分接頭位置。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。目前我國暫定，110kV級的調(diào)壓變壓器有7個(gè)分接頭，即UN±3×2.5%；220kV級的有9個(gè)分接頭即UN±4×2.5%。第二十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日

采用有載調(diào)壓變壓器時(shí)，可根據(jù)最大負(fù)荷運(yùn)行方式算出的U1tmax和最小負(fù)荷運(yùn)行方式下算出的U1tmin，分別選擇各自合適的標(biāo)準(zhǔn)分接頭電壓，然后按調(diào)壓要求校驗(yàn)。有載調(diào)壓變壓器接線圖調(diào)節(jié)分接頭時(shí)，先切斷Ja，移動Ka到選定的分接頭上，然后再接通Ja其次切斷Jb，移動Kb到Ka所在的分接頭，再接通Jb。為了限制兩個(gè)可動觸頭處于不同分接頭時(shí)產(chǎn)生的短路電流，切換裝置中還裝有電抗器注意：在無功有?；驘o功平衡的電力系統(tǒng)中，改變變壓器變比有很好的調(diào)壓效果。但在無功不足的系統(tǒng)中，不宜采用改變變比調(diào)壓。由負(fù)荷電壓特性知，當(dāng)改變變比提高用戶端電壓后，設(shè)備從系統(tǒng)中吸收的無功功率就相應(yīng)增大，使得電力系統(tǒng)的無功缺額進(jìn)一步增加，導(dǎo)致電壓繼續(xù)下降，最終發(fā)生“電壓崩潰”，造成系統(tǒng)大面積停電。在無功不足的電力系統(tǒng)中，應(yīng)在適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)采用無功功率補(bǔ)償裝置補(bǔ)償無功缺額，這樣也就改變了電力網(wǎng)中無功功率的分布。第二十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日三、改變網(wǎng)絡(luò)中無功功率分布調(diào)壓已知電力網(wǎng)絡(luò)中電壓損耗當(dāng)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)R、X和運(yùn)行電壓給定時(shí)，影響電壓損耗的因素就是兩個(gè)，即通過網(wǎng)絡(luò)的有功功率P和無功功率Q。顯然，為了減小電壓損耗而改變有功功率的分布是不合理的，改變網(wǎng)絡(luò)功率分布調(diào)壓，即指改變網(wǎng)絡(luò)的無功功率分布調(diào)壓?？稍谪?fù)荷點(diǎn)裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置。如圖所示系統(tǒng)中，不計(jì)電壓降落橫分量補(bǔ)償前變壓器低壓側(cè)折算到高壓側(cè)的電壓補(bǔ)償前第三十頁，共七十一頁，2022年，8月28日裝設(shè)無功補(bǔ)償容量QC后，電壓由U2提高到U2C，則按照補(bǔ)償前后U1不變的假設(shè)，則有第二項(xiàng)很小如果降壓變壓器的變比第三十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日補(bǔ)償后其低壓側(cè)實(shí)際電壓為U’2C則1、選用并聯(lián)電容器電容器只能發(fā)出無功功率提高電壓，不能吸收無功功率來使電壓降低。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。

①最小負(fù)荷方式運(yùn)行時(shí)，按無補(bǔ)償情況計(jì)算變壓器分接頭電壓，選擇標(biāo)準(zhǔn)分接頭，確定其變比

設(shè)最小負(fù)荷時(shí)低壓側(cè)歸算到高壓側(cè)的電壓為U2min，低壓側(cè)要求的電壓為

則高壓側(cè)分接頭電壓

（6-20）

第三十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日③校驗(yàn)實(shí)際電壓是否滿足要求選擇最接近U1tmin的標(biāo)準(zhǔn)分接頭電壓為U1t，則實(shí)際變比為

②按最大負(fù)荷計(jì)算無補(bǔ)償時(shí)低壓側(cè)歸算到高壓側(cè)的電壓U2max，若最大負(fù)荷時(shí)低壓側(cè)應(yīng)保持的電壓為，依式6-20，應(yīng)裝設(shè)的無功補(bǔ)償容量第三十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日（6-22）

2、選用同期調(diào)相機(jī)調(diào)相機(jī)在最大負(fù)荷時(shí)可以過勵(lì)運(yùn)行，作為無功電源發(fā)出額定容量的無功；在最小負(fù)荷可以欠勵(lì)磁運(yùn)行，作為無功負(fù)載從系統(tǒng)吸取其額定容量50%～65%的無功功率同步調(diào)相機(jī)容量選擇

①最大負(fù)荷過勵(lì)運(yùn)行時(shí)的調(diào)相機(jī)容量

②最小負(fù)荷欠勵(lì)運(yùn)行時(shí)調(diào)相機(jī)的容量最小負(fù)荷時(shí)變壓器低壓側(cè)要求保持的電壓最小負(fù)荷無補(bǔ)償時(shí)變壓器低壓側(cè)歸算到高壓側(cè)的電壓③聯(lián)立上兩式，解出變比k第三十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日④按計(jì)算變比確定分接頭電壓Ut選擇最接近Ut的標(biāo)準(zhǔn)分接頭U1t，則實(shí)際變比為

⑤計(jì)算調(diào)相機(jī)容量：將k0值帶入(6-22)四、改變電力網(wǎng)參數(shù)調(diào)壓—串聯(lián)電容器分析電壓損耗公式當(dāng)輸送功率不變時(shí)，改變電力網(wǎng)參數(shù)R和X也能改變電壓損耗達(dá)到調(diào)壓目的。改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)常用方法有：按允許電壓損耗選擇合適的導(dǎo)線截面；在高壓電力網(wǎng)中串聯(lián)電容器以容抗補(bǔ)償線路的感抗等—最常用【例6.3】第三十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日1、串聯(lián)電容器調(diào)壓如圖，設(shè)串聯(lián)電容器前線路末端電壓U2，則電壓損耗串聯(lián)電容器后末端電壓為U2C末端電壓提高量為串聯(lián)電容的容抗串聯(lián)電容的補(bǔ)償容量第三十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日實(shí)際系統(tǒng)中三相電容器組的總?cè)萘繉?shí)際系統(tǒng)中串聯(lián)電容器是若干個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電容器串、并聯(lián)組成的，設(shè)每相電容器的串聯(lián)個(gè)數(shù)為n，并聯(lián)個(gè)數(shù)為mnm設(shè)每個(gè)所選電容器IC額定容量—QNC額定電壓—UNC額定電流—INC額定容抗—XNC則每個(gè)電容器額定電壓和額定電流應(yīng)滿足通過電容器組的最大工作電流式中m、n應(yīng)取稍大于計(jì)算值的正整數(shù)第三十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日三相電容器組的實(shí)際容量為串聯(lián)電容器安裝的一般原則是應(yīng)使沿電力線路的電壓分布盡可能均勻，且各負(fù)荷點(diǎn)的電壓都在允許范圍內(nèi)。當(dāng)負(fù)荷集中在線路末端時(shí)，電容器應(yīng)串聯(lián)在末端；當(dāng)沿線路有多個(gè)負(fù)荷時(shí)，可將電容串接在補(bǔ)償前產(chǎn)生二分之一線路電壓損耗處（見圖6-11）。補(bǔ)償度—用來衡量串聯(lián)電容補(bǔ)償性能kc<1，欠補(bǔ)償；kc>1，過補(bǔ)償；kc=1全補(bǔ)償若串聯(lián)電容主要用于低壓電網(wǎng)調(diào)壓，通常采用過補(bǔ)償或全補(bǔ)償；若主要用于提高電力網(wǎng)的輸送容量和穩(wěn)定性，通常采用欠補(bǔ)償。2、串聯(lián)電容與并聯(lián)電容在不同條件下的補(bǔ)償效果(1)調(diào)壓要求相同時(shí)，兩種補(bǔ)償方式容量大小比較并聯(lián)補(bǔ)償時(shí)，線路電壓損耗串聯(lián)補(bǔ)償時(shí)第三十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日由于調(diào)壓要求相同，即考慮到串聯(lián)電容的補(bǔ)償容量線路無功損耗可得為減少同樣大小的電壓損耗，需設(shè)置串聯(lián)電容器的容量僅為并聯(lián)電容器的容量的17%-25%(2)調(diào)壓效果比較(3)適用場合比較(4)降低功率損耗方面比較參見課本120頁【例6.4】第三十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日某降壓變壓器歸算至高壓側(cè)的參數(shù)及負(fù)荷功率均標(biāo)注于圖中。在最大負(fù)荷時(shí)，

在最小負(fù)荷時(shí)要求在變壓器的低壓母線采用順調(diào)壓方式，選擇變壓器分接頭電壓?！纠?.1】解：1）變壓器阻抗中的功率損耗2）變壓器環(huán)節(jié)首端功率return第四十頁，共七十一頁，2022年，8月28日3）最大最小負(fù)荷下變壓器阻抗的電壓損耗4）計(jì)算變壓器分接頭電壓

選最接近Ultav的標(biāo)準(zhǔn)分接頭為112.75KV。return第四十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日5）校驗(yàn)由計(jì)算結(jié)果可見，所選分接頭電壓滿足調(diào)壓要求。return第四十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日某升壓變壓器的額定容量為63MVA，電壓為歸算到高壓側(cè)的變壓器阻抗。已知要求發(fā)電機(jī)電壓在10~10.5kV范圍【例6.2】內(nèi)變化，試選擇變壓器的分接頭電壓。解：1）計(jì)算最大最小負(fù)荷下變壓器的電壓損耗

return第四十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日2）計(jì)算變壓器分接頭電壓

3）選最接近Ultav的標(biāo)準(zhǔn)分接頭為124.025KV。4）校驗(yàn)由計(jì)算結(jié)果可見，所選分接頭電壓滿足調(diào)壓要求。return第四十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日例【6.3】簡單系統(tǒng)接線如下圖所示。降壓變電所低壓側(cè)母線要求常調(diào)壓,保持10.5kV。試確定無功補(bǔ)償設(shè)備的容量：(１)補(bǔ)償設(shè)備采用電容器;(2)補(bǔ)償設(shè)備采用調(diào)相機(jī)解:補(bǔ)償前最大、最小負(fù)荷時(shí)變電所低壓側(cè)歸算至高壓側(cè)的電壓為第四十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日(1)補(bǔ)償采用電容器選用110+2.5﹪即112.75kV的接頭最小負(fù)荷時(shí)補(bǔ)償設(shè)備全部退出,高壓側(cè)分接頭電壓為按最大負(fù)荷時(shí)的調(diào)壓要求確定補(bǔ)償容量第四十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日校驗(yàn)：最大負(fù)荷時(shí)補(bǔ)償設(shè)備全部投入低壓母線實(shí)際電壓為最小負(fù)荷時(shí)補(bǔ)償設(shè)備全部退出，已知可得低壓側(cè)實(shí)際電壓為最大負(fù)荷時(shí)電壓偏移為最小負(fù)荷時(shí)電壓偏移為可見選擇的電容器容量能滿足常調(diào)壓的要求．return第四十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日(2)補(bǔ)償設(shè)備采用調(diào)相機(jī)時(shí)首先確定應(yīng)選用的變比(6-24)解得k=9.91選用主接頭110kv按最大負(fù)荷時(shí)調(diào)壓要求確定QC第四十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日選用容量為7.5Mvar的調(diào)相機(jī).校驗(yàn):最大負(fù)荷時(shí)調(diào)相機(jī)過激運(yùn)行,輸出7.5Mvar無功功率低壓母線實(shí)際電壓為最小負(fù)荷時(shí),調(diào)相機(jī)欠激運(yùn)行,吸取3.75Mvar無功功率第四十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日低壓母線實(shí)際電壓為return最大及最小負(fù)荷時(shí)的電壓偏移分別為可見選用的調(diào)相機(jī)容量是恰當(dāng)?shù)?最小負(fù)荷時(shí)適當(dāng)減小吸取的無功功率就可使低壓母線電壓達(dá)到10.5kv.換言之,選用的調(diào)相機(jī)容量還有一定的裕度.第五十頁，共七十一頁，2022年，8月28日例【6.4】阻抗為R+jX=13.5+j12(Ω)的35kV電力線路，輸送功率4MW，功率因數(shù)0.7，線路末端電壓為30.4kV，要將其提高為32kV。試求：①串聯(lián)電容器組的容量；②為達(dá)到同樣調(diào)壓要求所需設(shè)置的并聯(lián)電容器容量，并比較兩種補(bǔ)償方案的功率損耗。解：①已知串聯(lián)電容的容抗查表，選用UNC=0.6KV，QNC=20kvar的單相串聯(lián)電容器電容器組的最大工作電流取m=4n=3第五十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日三相電容器組的實(shí)際容量為校驗(yàn)：電容器組的實(shí)際容抗末端電壓實(shí)際升高大于1.6，滿足要求。②采用并聯(lián)電容器依（6-19）第五十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日return并聯(lián)電容器后線路功率損耗串聯(lián)電容器后線路功率損耗第五十三頁，共七十一頁，2022年，8月28日6.5輸電線路導(dǎo)線截面的選擇

導(dǎo)線截面選擇的基本原則1．發(fā)熱條件：導(dǎo)線在通過正常最大負(fù)荷電流（計(jì)算電流）時(shí)產(chǎn)生的發(fā)熱溫度不超過其正常運(yùn)行時(shí)的最高允許溫度。2．電壓損失條件：導(dǎo)線或電纜在通過正常最大負(fù)荷電流時(shí)產(chǎn)生的電壓損失應(yīng)小于要求的電壓損失，以保證供電質(zhì)量。3．機(jī)械強(qiáng)度條件：在正常工作條件下，導(dǎo)線應(yīng)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度以防止斷線，故要求導(dǎo)線截面不應(yīng)小于最小允許截面。4．經(jīng)濟(jì)條件：

選擇導(dǎo)線截面時(shí)，即要降低線路的電能損耗和維修費(fèi)等年運(yùn)行費(fèi)用，又要盡可能減少線路投資和有色金屬消耗量，通?？砂磭乙?guī)定的經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面。第五十四頁，共七十一頁，2022年，8月28日

5．電暈條件：高壓輸電線路產(chǎn)生電暈時(shí)，不僅會引起電暈損耗，而且還產(chǎn)生噪聲和無線電干擾，為了避免電暈的發(fā)生，導(dǎo)線的外徑不能過小。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)線截面選擇的原則如下：對區(qū)域電力網(wǎng)：先按經(jīng)濟(jì)電流密度按選擇導(dǎo)線截面，然后再校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度和電暈條件。對地方電力網(wǎng)：先按允許電壓損失條件選擇導(dǎo)線截面，以保證用戶的電壓質(zhì)量，然后再校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度和發(fā)熱條件。對低壓配電網(wǎng)：通常先按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面，然后再校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度和電壓損失。第五十五頁，共七十一頁，2022年，8月28日

一、按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面1．經(jīng)濟(jì)電流密度的概念導(dǎo)線截面越大，線路的功率損耗和電能損耗越?。茨赀\(yùn)行費(fèi)用越?。?，但是線路投資和有色金屬消耗量都要增加；反之，導(dǎo)線截面越小，線路投資和有色金屬消耗量越少，但是線路的功率損耗和電能損耗卻要增大（即年運(yùn)行費(fèi)用越大）。綜合以上兩種情況，使年運(yùn)行費(fèi)用達(dá)到最小、初投資費(fèi)用又不過大而確定的符合總經(jīng)濟(jì)利益的導(dǎo)線截面，稱為經(jīng)濟(jì)截面，用Aec表示。對應(yīng)于經(jīng)濟(jì)截面的導(dǎo)線電流密度，稱為經(jīng)濟(jì)電流密度，用jec表示。第五十六頁，共七十一頁，2022年，8月28日如圖是年運(yùn)行費(fèi)用F與導(dǎo)線截面A的關(guān)系曲線。1——年折舊費(fèi)和年維修管理費(fèi)之和與導(dǎo)線截面的關(guān)系曲線；3——為曲線1與曲線2的疊加，表示線路的年運(yùn)行費(fèi)與導(dǎo)線截面的關(guān)系曲線。2——年電能損耗費(fèi)與導(dǎo)線截面的關(guān)系曲線；由圖可知，曲線3的最低點(diǎn)（a點(diǎn)）的年運(yùn)行費(fèi)用最小，但從綜合經(jīng)濟(jì)效益考慮，導(dǎo)線截面選Ab比選Aa更為經(jīng)濟(jì)合理，即

Ab為經(jīng)濟(jì)截面。線路年運(yùn)行費(fèi)用與導(dǎo)線截面的關(guān)系曲線第五十七頁，共七十一頁，2022年，8月28日2．按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面的方法我國現(xiàn)行的經(jīng)濟(jì)電流密度見書中表6-3。則例6-5有一條長15km的35kV架空線路，計(jì)算負(fù)荷為4850kW，功率因數(shù)為0.8，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為4600h。試按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇其導(dǎo)線截面，并校驗(yàn)其發(fā)熱條件和機(jī)械強(qiáng)度。解：（1）按經(jīng)濟(jì)電流密度選擇導(dǎo)線截面說明：計(jì)算出經(jīng)濟(jì)截面Aec后，應(yīng)選最接近而又偏小一點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)截面。

第五十八頁，共七十一頁，2022年，8月28日查附錄表II-1得LGJ-70的允許載流量（室外25℃）A＞Ａ，滿足要求。

線路的計(jì)算電流為：由表6-3，查得jec=1.15A/mm2,因此，導(dǎo)線的經(jīng)濟(jì)截面為選LGJ-70型鋁絞線。（2）校驗(yàn)發(fā)熱條件：（3）校驗(yàn)機(jī)械強(qiáng)度：

查表6-4得，35kV鋼芯鋁絞線的最小允許截面為25mm2，因此所選LGJ-70滿足機(jī)械強(qiáng)度要求。

第五十九頁，共七十一頁，2022年，8月28日線路電壓（KV）導(dǎo)線型號最大負(fù)荷年利用小時(shí)數(shù)Tmax（h）3000400050006000700010LJLGJ1.191.401.001.170.861.000.750.870.670.7835~220LGJ1.531.281.100.960.84表經(jīng)濟(jì)電流密度第六十頁，共七十一頁，2022年，8月28日二、按機(jī)械強(qiáng)度的要求選擇導(dǎo)線最小容許截面

為了保證電力線路在運(yùn)行中安全，導(dǎo)線必須有必要的機(jī)械強(qiáng)度，這就要求導(dǎo)線截面不能太小。所以在規(guī)程中對各種不同電壓等級的電力線路和不同的導(dǎo)線材料，按機(jī)械強(qiáng)度的要求規(guī)定了導(dǎo)線最小容許截面。(書上表6-4)三、按發(fā)熱條件選擇導(dǎo)線截面按發(fā)熱條件選擇三相系統(tǒng)中的相線截面的方法:應(yīng)使導(dǎo)線的允許載流量Ial不小于通過相線的計(jì)算電流I30，即

≥導(dǎo)線的允許載流量與環(huán)境溫度和敷設(shè)條件有關(guān)。當(dāng)敷設(shè)地點(diǎn)的環(huán)境溫度與允許載流量所采用的環(huán)境溫度不同時(shí)，則允許載流量應(yīng)乘以溫度校正系數(shù)，即

第六十一頁，共七十一頁，2022年，8月28日此時(shí)，按發(fā)熱條件選擇截面的條件為：

≥四、按電暈臨界電壓選擇導(dǎo)線截面電力線路的運(yùn)行電壓超過導(dǎo)線的電暈臨界電壓時(shí)，電力線路會出現(xiàn)電暈。這樣，一方面會產(chǎn)生電暈損耗，使網(wǎng)損增大，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性變差；另一方面電暈放電對無線電有干擾作用。因此，應(yīng)按晴天導(dǎo)線不出現(xiàn)電暈這一條件選擇導(dǎo)線最小容許截面或最小容許直徑。（表6-6）第六十二頁，共七十一頁，2022年，8月28日

1.樹干式線路電壓損失計(jì)算各負(fù)荷點(diǎn)的負(fù)荷功率——用p、q表示；各段干線的功率

——用P、Q表示；各段線路的長度、電阻和電抗——分別