无功电压培训课件.ppt

1、1一、无功、电压的一些基本概念无功、电压的一些基本概念 二、无功、电压的关系及要求二、无功、电压的关系及要求三、三、电压的调整设备及电压调整问题电压的调整设备及电压调整问题四、四、“国家电网公司电力系统电压质量和无功国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定电力管理规定”五、华北五、华北AVCAVC系统介绍系统介绍 2一、无功、电压的一些基本概念无功、电压的一些基本概念 3 无功功率只存在于交流电路中。它的存在是由于电路中有无功功率只存在于交流电路中。它的存在是由于电路中有储能元件。交变电流产生交变的磁场，交变的磁场又在储能储能元件。交变电流产生交变的磁场，交变的磁场又在储能元件中感应产生

2、电势。储能元件与外部电路来回交换能量，元件中感应产生电势。储能元件与外部电路来回交换能量，无功功率的实质是表示这种能量交换的最大速率。它并不象无功功率的实质是表示这种能量交换的最大速率。它并不象有功功率那样表示单位时间内所做的功。虽然如此，在电力有功功率那样表示单位时间内所做的功。虽然如此，在电力系统中我们还是习惯把无功功率看作是可以产生和消耗的。系统中我们还是习惯把无功功率看作是可以产生和消耗的。由于我们系统中大多数元件呈感性，所以我们一般把感性元由于我们系统中大多数元件呈感性，所以我们一般把感性元件看作是消耗无功的元件，而把容性元件看作是产生无功的件看作是消耗无功的元件，而把容性元件看作是

3、产生无功的元件。元件。一、无功、电压的一些基本概念无功、电压的一些基本概念4 无功功率的定义无功功率的定义:工程上引入无功功率的概念，用工程上引入无功功率的概念，用大写字母大写字母Q来表示，其定义为来表示，其定义为 QUIsin 它的量纲与有功功率相同，为区别起见，它的单位它的量纲与有功功率相同，为区别起见，它的单位称为无功伏安，简称乏（用称为无功伏安，简称乏（用Var表示）。表示）。5几个基本概念几个基本概念额定电压额定电压：电力系统及电力设备规定的正常工作电压，即与电力系统及电力设备某些运行特性有关的标称电压。中国国家标准GB156-80额定电压中规定的电力系统额定电压等级如下:3,6,1

4、0,35,63,110,220,330,500,750(待定)kV。按照电力网结构和运行特性上的差异，1000kV及以上的电压称为特高压；330-750kV称为超高压；3-220kV称为高压，也有将220kV列入超高压的。3-35kV也可称为中压；0.4kV及以下则称为低压。6 电压中枢点：电压中枢点：发电厂和枢纽变电所具有调整电力系统电压能力的母线，又称电压监控点或电压监测中枢点。一般由调度根据各季节特点下电压曲线。电压质量：电压质量：对电力系统运行电压和供电电压值对额定值偏移的大小来表示，是电能质量的一个重要技术指标。7电压不对称度：电压不对称度：三相电压幅值和相位的不对称程度。它主要来源

5、于大功率单相负荷，如单相电气机车、电弧炉等。换位不完全的输电线路、非全相运行也会产生不对称电压。三相不对称电压在系统中产生负序和零序电压和电流。电压闪变：电压闪变：由冲击负荷，如轧钢机等所引起的电压突然猛降，冲击过后电压又恢复的现象。8电压降落电压降落是指元件两端电压之向量差。电压损耗电压损耗是指元件两端电压有效值之差。电压偏差：电压偏差：电压变化率小于每秒1%时实际电压值与系统标称电压值之差，可用有名值或标幺值（以标称电压为基值）表示。9功率因数功率因数是有效功率与视在功率的比值。负荷的自然功率因数负荷的自然功率因数:没有采用任何补偿设备时负荷的功率因素。电压崩溃电压崩溃：在电力系统扰动下，

6、无功功率平衡被破坏，用正常调节手段无法恢复稳定运行、局部或全网系统电压急剧下降之过程，称为电压崩溃。进相运行进相运行：发电机运行在定子电流领先其端电压的状态。此时，发电机发出有功功率，从电网吸收无功功率。10二、无功、电压的关系及要求11 无功、电压的关系集中体现在电力系统无功平衡无功、电压的关系集中体现在电力系统无功平衡上。在电力系统中所指的平衡均是指电力生产中的产、上。在电力系统中所指的平衡均是指电力生产中的产、供、销平衡。反映有功功率平衡水平的指标是频率，供、销平衡。反映有功功率平衡水平的指标是频率，反映无功功率平衡水平的指标是电压。反映无功功率平衡水平的指标是电压。12 在电力系统运行

7、中，按分层分区并有备用的原则，使无功功率达到平衡。分层是按电压等级分层，通过补偿使不同电压等级电力网之间的无功潮流为零或尽可能小。分区是按地区补偿，使本地区内的无功功率自行平衡，免除经过输电线路输送无功功率，以维持系统稳定和电压质量。系统中必须有一定数量的无功备用容量，特别是在受电地区更为必要。无功备用容量是防止在大容量补偿设备、发电机组或输电线路发生事故后，系统由于缺少无功而失去稳定。13电压质量的控制标准是：凡由各级调度下达电压曲线的厂、站母线电压，均应按下达的电压曲线进行监测、考核和调整。对于未给出曲线的各级母线电压，应按照国家标准及电力企业达标标准控制。14 调压是在此控制标准上实现无

8、功功率的产、供、销平衡。供不应求时电压偏低，其极限状态会引发电压崩溃，危及整个电网的安全稳定；供过于求电压偏高，其极限状态会缩短电器设备的寿命甚至烧毁设备。15 无功补偿就地平衡的原则不仅适用于最高负荷，也适用于最低负荷。系统处于最低负荷时，负荷需要的无功功率减少，系统的无功损耗也大为减少。不加控制就会出现无功倒送的现象，使各级电网和用户出现不允许的高电压。因而，包括用户在内的各级电压的无功补偿装置，必须保证低负荷时无功不倒送。一般在最大负荷时,要多投入补偿设备，使一次侧功率因数不低于0.95;在最小负荷时,要切除一部分或全部补偿设备，使一次侧功率因数不高于0.95。无功补偿装置和调压变压器配

9、合，使配电网和用户的电压符合运行标准的规定。16三、电压的调整设备及电压调整问题 17 根据供电要求,保持用户供电电压在允许范围之内,无功电源要设有必要的备用;有效地利用无功电源及调压措施,使无功功率尽可能就地平衡，合理分配，以减少因长距离输送无功功率而引起线路损耗增加。根据电力系统远距离输电稳定性的要求，应保持枢纽点电压在规定水平。为保证功率的输送一般在重负荷时应使枢纽点电压保持在高限值；轻负荷时，使电压降低，以免过电压。在电力系统中，最常用的调压手段是：改变发电机电压；改变变压器分接头；改变并联的无功功率电源（并联电容器、高抗、低抗、调相机等）。1、电压及无功功率的调整应当完成的任务、电压

10、及无功功率的调整应当完成的任务18 由于电力系统的规模扩大，一般采用地区调压和集中调压相结合的方法。集中调压主要对电力系统有广泛影响的枢纽点的电压进行控制，以及对环形网络和主干输电线路的无功功率进行控制。网（省）调应给定枢纽点电压的设定值，以便加以监视和控制，并协调各地区的电压水平。地区网络可根据无功功率就地平衡的原则，在区调协调下进行地区的电压调节。现代电网调节手段包括自调度中心采用AVC系统进行调压等。2、电压调整电压调整19 由于整个系统每一个节点的电压都不相同，用户对电压的要求也不一样。因此，电压调整是一个比频率调整更为复杂的问题。2、电压调整电压调整20调压的方式大致有如下三种：逆调

11、压：在控制点调整电压使其在高峰负荷时的电压高于低谷负荷时的电压，一般高峰负荷保持电压比系统标称电压高5%，低谷负荷保持电压为标称电压。我们要求高峰时段按照电压曲线的上限调整电压，低谷时段则将电压控制在电压曲线的下限运行。2、电压调整电压调整21 顺调压：控制点电压的调整为，高峰负荷时的电压低于低谷负荷时的电压。一般高峰负荷电压不低于标称电压的102.5%,低谷负荷电压不高于标称电压的107.5%。2、电压调整电压调整22 恒调压：任何负荷时控制点电压基本保持不变的调压方式，一般保持电压高于标称电压的2%5%。具体采用何种方式调压，由电网结构和负荷情况来决定。一般供电线路较长，负荷波动较大的电网

12、宜采用逆调压方式，以抵偿峰谷时段电压损耗的差别。供电线路较短，负荷波动较小的电压控制点则可以酌情采用顺电压及恒调压的方式。2、电压调整电压调整23 调压的手段很多，例如通过改变发电机机端电压调压、通过投切无功补偿设备调压、通过改变变压器分头来调压等等。无论通过何种手段来调压，最终结果都是通过改变被调整的局部的无功平衡水平来达到保证电压质量的目标。3、调压手段调压手段24发电机调压：发电机的自动电压调节器能保持端电压基本不变。改变电压调节器的设定值即可改变其端电压，并改变电网中的无功潮流，使部分电网的电压得到调整。各发电厂发电机（以及调相机）电压的协同调节，可以调整大片电网的无功潮流和电压。3、

13、调压手段调压手段25 变压器调压：通过改变分接头位置即改变变比进行调压。无功补偿设备调压：分组切除或投入并联电容器或并联电抗器，改变调相机或静止补偿器的电压设定值进行调压。并联电容器：最经济方便的补偿设备，用户中常用它来提高功率因数，系统中多分散装在降压变电所内，但当电压下降时，它输出的无功功率与电压平方成正比地减小，电压调节效应变差，这是它的主要缺点。应随时保持电容器完好状态，使可投率在95%以上。一个值得注意的问题是，由于电容器的无功特性（QU2/X），补偿电容器的投入要有一个提前量，即我们电网中常说的迎峰投入，这样能保证电容器的最大效益。3、调压手段调压手段26 同步调相机：不仅能输出无

14、功功率，欠激时还能从系统中吸取无功功率，而且在自动电压调节器作用下能自动保持电压，提高系统的稳定性。调相机在振荡过程中维持电压的能力是基于磁链守恒的原理和强行励磁的作用，在暂态过程时发电机维持暂态电势基本不变，随着电压的降低，调相机发出的无功功率相应地增大，而阻抗型的无功补偿装置可发出的无功功率，总是随着电压的降低而减少。调相机多装在枢纽变电所内，缺点是投资大，运行维护复杂，运行费较大。3、调压手段调压手段27四、“国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定”28第一条 电压质量是电能质量的重要指标之一。电力系统的无功补偿与无功平衡，是保证电压质量的基本条件，对保证电力系统的安全稳定与经济

15、运行起着重要的作用。为保证国家电网公司系统电压质量，降低电网损耗，向用户提供电压质量合格的电能，根据国家有关法律法规及相关技术标准，特制订本规定。第二条 本规定适用于国家电网公司所属各单位。第三条 公司所属各区域电网公司、省（自治区、直辖市）电力公司可根据本规定结合本企业具体情况制定实施细则。总则29第五条 用户受电端供电电压允许偏差值（一）35 千伏及以上用户供电电压正、负偏差绝对值之和不超过额定电压的 10%。（二）10 千伏及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的7%。（三）220 伏单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%、-2-10%。30第六条 电力网电压质量控制标准（一）发电厂和变电

16、站的母线电压允许偏差值11000 千伏母线正常运行方式时，最高运行电压不得超过 1100 千伏；最低运行电压不应影响电力系统同步稳定、电压稳定、厂用电的正常使用及下一级电压的调节。2750 千伏母线正常运行方式时，最高运行电压不得超过 800 千伏；最低运行电压不应影响电力系统同步稳定、电压稳定、厂用电的正常使用及下一级电压的调节。3 500（330）千 伏 母 线 正 常 运 行 方 式 时，最 高 运 行 电压不得超过系统额定电压的+10%；最低运行电压不应影响电力系统同步稳定、电压稳定、厂用电的正常使用及下一级电压的调节。314发电厂 220 千伏母线和 500（330）千伏变电站的中压

17、侧母线正常运行方式时，电压允许偏差为系统额定电压的0%+10%；事故运行方式时为系统额定电压的-5%+10%。5发电厂和 220 千伏变电站的 35110 千伏母线正常运行方式时，电压允许偏差为系统额定电压的-3%+7%；事故运行方式时为系统额定电压的10%。6带地区供电负荷的变电站和发电厂（直属）的 10（6）千 伏 母 线 正 常 运 行 方 式 下 的 电 压 允 许 偏 差 为 系 统 额 定 电 压的 0%+7%。32（二）特殊运行方式下的电压允许偏差值由调度部门确定。33第七条 发电厂和变电站母线电压波动率允许值 电压波动率是指在一段时间内母线电压的变化限度。本规定中电压波动率按日

18、进行计算，即每日母线电压变化幅度与系统标称电压值之比的百分数为日电压波动率。发 电 厂 和 变 电 站 的 母 线 电 压 在 满 足 第 六 条 规 定 的 电 压偏差的基础上，日电压波动率应满足以下要求：1500(330)千伏变电站高压母线：3%；2发电厂 220 千伏母线和 500 千伏（330 千伏）变电站中压母线电压：3.5%；3特殊运行方式下的日电压波动率由调度部门确定。34 加强无功设备的运行管理，对无功设备的投运时间和运前后系统电压变化情况进行详细记录，定期对无功设备的投运率和投运效果进行评估，为电网运行、建设提供参考。对电网企业的电压质量和无功电力管理要求35（二）对所安装的

19、无功补偿装置及调压装置，应保持完好状态，按期进行巡视检查。无功补偿装置及调压装置应定期维护，发生故障时，应及时处理修复，保证无功补偿设备及调压装置可用率达到要求。（三）对无功补偿设备故障情况应有完整、准确记录，并 认 真 分 析 原 因，对 设 备 严 重 损 坏 的 事 故 应 有 书面 分 析 报告。（四）为便于无功补偿装置的运行管理，电容器组、电抗器组、调相机等无功补偿装置应配齐相应的无功功率表，开展无功补偿装置运行情况分析工作。（五）应根据调度下达的电压曲线及时投入或切除无功补偿装置，并逐步实现自动控制方式。对电网企业的电压质量和无功电力管理要求36五、华北AVC系统介绍 37自动电压

20、控制（Automatic Voltage Control,AVC）指利用计算机系统、通信网络和可调控设备，根据电网实时运行工况在线计算控制策略，自动闭环控制无功和电压调节设备，以实现合理的无功电压分布。AVC主站指设置在调度（通信）中心，用于自动电压控制分析计算并发出控制指令的计算机系统及软件。AVC子站指运行在电厂或者变电站的就地控制装置或软件，用于接收、执行主站的控制指令，并向主站回馈信息。38 华北网调于2005年7月着手进行AVC系统建设的前期准备工作，2006年5月正式立项与清华大学合作共同研制开发面向区域电网的华北AVC系统，2007年2月9日，AVC主站和一期试点子站正式投入闭环

21、运行，并在2007年春节期间一直保持运行，实现了我国第一个区域电网自动电压控制系统。2007年4月该系统通过了华北电网有限公司组织的评审验收。截止目前已实现直调的500kV网10个电厂、21个500千伏变电站的接入和控制。391、华北AVC系统从全网网损和无功优化角度，实现了对500kV变电站内部的电容电抗器、有载调压分接头和调相机的综合协调，以及对500kV电厂的协调控制，网调运用多年来积累的无功电压控制和管理经验，综合考虑变电站内高、中、低三侧电压要求及主变合理的功率因数范围，实现了对500kV变电站内部的电容电抗器的自动投切，通过在算法中对控制后的电压/无功变化情况进行预估，避免了低压电

22、容电抗器的反复投切，并依据现场规程要求保证了无功控制设备的动作次数、时间间隔及同一变电站内调节设备的循环投切。2、通过该系统实现了在线静态电压稳定预警功能与自动电压控制功能的一体化。40 针对自动电压控制系统的运行、管理、考核等方面制订了华北电网自动电压控制(AVC)系统管理规定，保证了该系统在华北电网生产运行中发挥作用。几年来，AVC主站和子站闭环运行平稳，控制调节正确有效。通过该系统无功电压分布的综合决策、调度和管理，优化调度了现有的无功电压调控资源，较好完成了在全年各种负荷条件下的调压任务，提高了系统满足电能质量、电网安全和经济运行等要求的能力。较之人工控制，500kV系统电压能够更及时跟踪负荷波动，控制更精准，减轻运行人员工作量，进一步提高华北电网的精细化管理水平，提高运行人员驾驭大型区域电网的能力。41华北电网AVC系统为三级电压控制模式。42精品课件精品课件！43精品课件精品课件！44控控 制制 中中 心心厂站端厂站端三级电压控制三级电压控制二级电压控制二级电压控制一级电压控制一级电压控制在线自适应分区在线自适应分区分区控制分区控制本地控制本地控制全局优化全局优化GGG