您好!歡迎來到襄陽源創(chuàng)工業(yè)控制有限公司,我們?yōu)槟峁└黝愲姍C(jī)起動(dòng)、補(bǔ)償、調(diào)速和新型工業(yè)化高低壓輸配電及自動(dòng)化控制設(shè)備。

銷售熱線:0710-3425868 售后服務(wù):0710-3403558

技術(shù)知識

當(dāng)前所在位置:新聞中心 > 技術(shù)知識 >

熱門新聞
查看全部
超高壓遠(yuǎn)距離輸電線無功補(bǔ)償容量的實(shí)用計(jì)算

發(fā)布時(shí)間:2017-08-03

瀏覽量:0

發(fā)布人:未知

    首頁->新聞動(dòng)態(tài)
 
    超高壓遠(yuǎn)距離輸電線無功補(bǔ)償容量的實(shí)用計(jì)算
 
    對超高壓遠(yuǎn)距離輸電線的運(yùn)行分析,提出無功補(bǔ)償容量的工程實(shí)用計(jì)算方法,為超高壓遠(yuǎn)距離輸電線無功補(bǔ)償容量的確定提供理論依據(jù)。按該計(jì)算方法確定無功補(bǔ)償容量,大大節(jié)省了無功補(bǔ)償裝置的配置容量,節(jié)約了投資,并使得無功補(bǔ)償裝置得到有效地利用。
 
    引言
 
    在電力市場環(huán)境下,隨著區(qū)域電網(wǎng)的互聯(lián),電網(wǎng)規(guī)劃對緩解電力供需矛盾,防止電力瓶頸和輸電阻塞,保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行,都有至關(guān)重要的作用。電力系統(tǒng)規(guī)劃包括電源規(guī)劃和電網(wǎng)規(guī)劃,但由于它們各自的復(fù)雜性,常常把兩者獨(dú)立進(jìn)行規(guī)劃。長期以來,電網(wǎng)規(guī)劃的常規(guī)方法是[1]首先依據(jù)經(jīng)驗(yàn),通過定性分析做出負(fù)荷預(yù)測,然后根據(jù)確定出的負(fù)荷數(shù)據(jù),人為選定幾種可行的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)建方案,后對幾個(gè)方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,從中找出一個(gè)佳方案。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是直觀,并可以同規(guī)劃人員的寶貴經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合,缺點(diǎn)是預(yù)測精度和方法質(zhì)量受人的經(jīng)驗(yàn)限制。
 
    電網(wǎng)規(guī)劃包括三方面的內(nèi)容:負(fù)荷預(yù)測、網(wǎng)架規(guī)劃和無功規(guī)劃。負(fù)荷預(yù)測是電網(wǎng)規(guī)劃的首要任務(wù),完成對未來負(fù)荷需求的預(yù)測,其準(zhǔn)確度直接關(guān)系到規(guī)劃方案的質(zhì)量。完成負(fù)荷預(yù)測后便可以進(jìn)行網(wǎng)架規(guī)劃,根據(jù)投資及運(yùn)行費(fèi)用小的原則,確定電網(wǎng)擴(kuò)建的類型、時(shí)間和地點(diǎn),保證可靠地將負(fù)荷由發(fā)電中心送到負(fù)荷中心,并滿足環(huán)保要求。網(wǎng)架規(guī)劃完成后,就基本實(shí)現(xiàn)了有功負(fù)荷傳輸?shù)囊?,無功負(fù)荷的傳送與補(bǔ)償由無功規(guī)劃來完成。無功規(guī)劃的目的是確定電網(wǎng)中無功補(bǔ)償設(shè)備的類型、容量和安裝地點(diǎn),以確保電網(wǎng)正常及故障運(yùn)行方式下的電壓質(zhì)量及穩(wěn)定性,并使規(guī)劃期內(nèi)投資及運(yùn)行費(fèi)用總和小。
 
    由此可見,網(wǎng)架規(guī)劃和無功規(guī)劃都是復(fù)雜的優(yōu)化問題,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和智能優(yōu)化技術(shù)的發(fā)展,目前這些工作都可以通過計(jì)算機(jī)完成,提高了電網(wǎng)規(guī)劃的質(zhì)量和決策水平。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,對超高壓遠(yuǎn)距離輸電線進(jìn)行靈活的無功補(bǔ)償成為可能,本文通過對超高壓遠(yuǎn)距離輸電線的運(yùn)行分析,提出無功規(guī)劃中補(bǔ)償容量的實(shí)用計(jì)算方法。
 
    1超高壓遠(yuǎn)距離輸電線的運(yùn)行分析
 
    對超高壓遠(yuǎn)距離輸電線,不宜根據(jù)其物理長度來判斷其為短線路、中長線路或長線路。為了進(jìn)行準(zhǔn)確分析,應(yīng)采用分布參數(shù)模型,超高壓遠(yuǎn)距離輸電線示意圖如圖1所示,由《電路理論》可得到超高壓遠(yuǎn)距離輸電線的分布參數(shù)方程[2]:
 
    下標(biāo)S,R分別代表輸電線的發(fā)送端和受端,發(fā)送端、受端電壓分別為VS,VR;以受端為基準(zhǔn),距受端X處的電壓、電流分別為Vx和Ix;受端電流為IR。參數(shù)方程中的ZC是輸電線的波阻抗,β是輸電
 
    1.1輸電線的無功特性
 
    當(dāng)輸電線路的受端負(fù)載阻抗ZR等于波阻抗ZC,由于VR=IRZR,由參數(shù)方程(1)(2)可得全線的電壓、電流幅值處處相等。輸電線的等效電感吸收無功QL,等效電容發(fā)出無功QC,可以證明此時(shí)QL=QC,受端獲得的有功功率
 
    1.4.2串聯(lián)補(bǔ)償?shù)牡刃в?jì)算
 
    串聯(lián)補(bǔ)償一般串聯(lián)電容器,在距受端l2處的m點(diǎn)安裝串聯(lián)補(bǔ)償裝置(如圖3),其電抗為-jXC,XC=1/ωC。類似并聯(lián)補(bǔ)償?shù)耐茖?dǎo)方法,因?yàn)镮1=I2,U1=U2-jI1XC,由線路末端向首端推導(dǎo),可得到與式(9)
 
    增大,Xeq減小,大傳輸有功功率PRmax增加,受端無功功率QR減小。
 
    2補(bǔ)償容量的工程實(shí)用計(jì)算
 
    2.1補(bǔ)償容量的確定
 
    隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展,越來越多的遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的大容量發(fā)電廠相繼投運(yùn),各大區(qū)域電網(wǎng)逐漸互聯(lián)形成聯(lián)合電力系統(tǒng),超高壓遠(yuǎn)距離輸電線擔(dān)負(fù)著連接受端與遠(yuǎn)區(qū)大容量發(fā)電廠或區(qū)域電網(wǎng)的任務(wù)。由于無功功率不能遠(yuǎn)距離傳輸,必須采用無功補(bǔ)償裝置。無功補(bǔ)償是電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要措施之一,合理的無功補(bǔ)償可以改善系統(tǒng)的性能。在有自動(dòng)無功補(bǔ)償?shù)那闆r下,可令VS=VR=VN,代入式(6)可得:
 
    以超高壓遠(yuǎn)距離輸電線的自然功率PN為基準(zhǔn),基
 
    設(shè)受端功率因數(shù)角為φR,負(fù)載無功為QRL,無功補(bǔ)償容量為QRC(發(fā)無功為正),則:
 
    補(bǔ)償容量的工程實(shí)用計(jì)算的依據(jù)就是式(14)。按PRmax*及其對應(yīng)的φR可計(jì)算出QRCmax*;按PRmin*及其對應(yīng)的φR可計(jì)算出QRCmin*。
 
    2.2補(bǔ)償設(shè)備安裝位置的確定
 
    為使傳輸?shù)挠泄β蚀?,?yīng)該使Xeq小,由串補(bǔ)和并補(bǔ)的Xeq表達(dá)式可推導(dǎo)出θ1=θ2,即補(bǔ)償設(shè)備應(yīng)安裝在輸電線的中點(diǎn)。串補(bǔ)、并補(bǔ)的選擇應(yīng)比較補(bǔ)償容量等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)后確定。
 
    在負(fù)荷預(yù)測和網(wǎng)架規(guī)劃完成后,對某一具體的超高壓遠(yuǎn)距離輸電線的長度和線型,以及傳輸功率、負(fù)荷等情況也就清楚了。θ,PR,φR以及自然功率PN等都已知,由式(12)可以計(jì)算出無功補(bǔ)償容量的配置,按規(guī)劃要求再乘一個(gè)裕量系數(shù),進(jìn)而確定安裝位置,安裝位置和容量確定后,由式(11)對受端無功進(jìn)行校驗(yàn)。然后根據(jù)待選無功設(shè)備的單位容量,配置無功補(bǔ)償設(shè)備。
 
    3結(jié)論
 
    在《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》規(guī)定[3]“330 kV以上等級線路的充電功率應(yīng)基本上予以補(bǔ)償”;“無功補(bǔ)償?shù)脑瓌t是就地補(bǔ)償”。例如:一500 kV輸電線,長400 km,傳播角為30°,波阻抗為225 Ω,以自然功率為基準(zhǔn),由式(3)、(4)可計(jì)算得到容性充電功率為0.57786,假設(shè)受端負(fù)荷功率因數(shù)為0.8,對應(yīng)受端不同有功負(fù)荷下的無功補(bǔ)償容量按式(14)計(jì)算結(jié)果如表1所示(均為標(biāo)幺值)。工程上一般采用按充電功率的90%原則確定無功補(bǔ)償容量,從表1可以看出往往使無功補(bǔ)償裝置容量偏大,不能有效利用。采用本文提出的實(shí)用計(jì)算方法,可以充分利用無功補(bǔ)償容量,節(jié)省投資,并為無功補(bǔ)償容量的確定提供理論依據(jù)。
 
    VN(VN是輸電線的額定電壓),則受端獲得的有功功率與輸電線的自然功率相等。PN是輸電線無功狀態(tài)的分界點(diǎn)[2]:當(dāng)PR>PN時(shí),QL>QC,線路吸收無功;當(dāng)PRN,QLC,線路發(fā)出無功。因此,超高壓遠(yuǎn)距離輸電線在低負(fù)荷時(shí)會(huì)出現(xiàn)無功過剩,導(dǎo)致過電壓;高負(fù)荷時(shí)會(huì)出現(xiàn)無功不足,導(dǎo)致電壓偏低。這就是通常所說的遠(yuǎn)距離輸電線在夜間出現(xiàn)過電壓,白天高負(fù)荷時(shí)低電壓現(xiàn)象。通常采用無功補(bǔ)償設(shè)備來保證超高壓遠(yuǎn)距離輸電線在不同負(fù)荷水平下的運(yùn)行電壓在合格范圍內(nèi)。
 
    1.2輸電線的空載運(yùn)行
 
    設(shè)輸電線長度為l,傳播角θ=βl,輸電線空載運(yùn)行,受端開路,IR=0,代入?yún)?shù)方程可得發(fā)送端電壓電流為:
 
    為了使線路并列時(shí)兩端電壓差在允許范圍內(nèi),在對超高壓遠(yuǎn)距離輸電線進(jìn)行充電前應(yīng)使充電端電壓在由式(3)確定的規(guī)定范圍內(nèi)。對線路進(jìn)行解列常操作時(shí),為了使線路兩端不過電壓,解列前應(yīng)控制電壓在由式(3)確定的范圍內(nèi)。線路故障跳閘時(shí),因?yàn)榭蛰d時(shí)首末端電壓比值恒定,這往往在超高壓遠(yuǎn)距離輸電線繼電保護(hù)中作為保護(hù)依據(jù)(受端跳閘后聯(lián)跳發(fā)送端)。由式(4)得發(fā)送端有容性的充電電流,容性充電功率QS=3VSIS( VS、IS在三相系統(tǒng)中對應(yīng)于發(fā)送端的相電壓、相電流)。
 
    1.3輸電線的負(fù)載運(yùn)行
 
    輸電線負(fù)載運(yùn)行時(shí),設(shè)VS與VR[FS:Page]的夾角為δ,得受端有功、無功方程[2]:
 
    1.4遠(yuǎn)距離輸電線無功補(bǔ)償?shù)牡刃в?jì)算
 
    1.4.1并聯(lián)補(bǔ)償?shù)牡刃в?jì)算
 
    在距受端l2處的m點(diǎn)安裝并聯(lián)補(bǔ)償裝置,電納
 
    與無補(bǔ)償時(shí)相比,當(dāng)并聯(lián)補(bǔ)償器為容性設(shè)備時(shí),大傳輸有功功率PRmax增加,kθθ, 受端無功功率QR增加;當(dāng)并聯(lián)補(bǔ)償器為感性設(shè)備時(shí),Bsh<0,Xeq>ZCsinθ, 大傳輸有功功率PRmax減小,kθ>cosθ, 受端無功功率QR減小。
 
    當(dāng)輸電線路的受端負(fù)載阻抗ZR等于波阻抗ZC,由于VR=IRZR,由參數(shù)方程(1)(2)可得全線的電壓、電流幅值處處相等。輸電線的等效電感吸收無功QL,等效電容發(fā)出無功QC,可以證明此時(shí)QL=QC,受端獲得的有功功率VN(VN是輸電線的額定電壓),則受端獲得的有功功率與輸電線的自然功率相等。PN是輸電線無功狀態(tài)的分界點(diǎn)[2]:當(dāng)PR>PN時(shí),QL>QC,線路吸收無功;
 
    源于科技,創(chuàng)新不止。襄陽源創(chuàng)電氣有限公司電話:13508662630.

相關(guān)閱讀

  • 超高壓遠(yuǎn)距離輸電線無功補(bǔ)償容量的實(shí)用...
  • 在線留言

    (不想等待可點(diǎn)擊按鈕通過QQ進(jìn)行溝通,或直接電聯(lián)。)

    關(guān)閉
    技術(shù)QQ: 在線咨詢 周一至周六(9:00-17:00)
    銷售①:13508662630  銷售②:13507271573

    公司地址:襄陽市樊城區(qū)春園西路賈洼工業(yè)園         郵箱:xfycdq@163.com