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关于供电线路中零地电压的形成

关于供电线路中零地电压的形成
关于供电线路中零地电压的形成

关于供电线路中零地电压的形成、危害与控制

2009-07-22 10:12

关于供电线路中零地电压的形成、危害与控制

作者:王力坚来源:c r a-c c u a日期:2007-9-1216:11:48

王力坚:中国人民银行清算总中心高级工程师,中国计算机用户协会机房设备应用分会专家。

前言:随着我国经济的迅速发展,电能已成为国民经济建设及现代化生活的最重要能源之一。工农业生产的机械化、自动化,高科技产业和第三产业的发展,以及人民生活质量和生活水平的提高,各行各业对电能的依赖性越来越大。对供电的质量也提出了越来越高的要求,除了传统的供电可靠性、电压质量与频率质量等衡量标准外,对零地电压也提出了要求。

零地电压问题在计算机机房设计国标中没有做硬性规定,但在现实工作中又会经常遇到,它如何产生?有什么危害?应控制在多高范围?本文对此谈一些自己的看法。

零地电压的形成

我国发电厂的发电机组输出额定电压为 3.15~20k V。为了减少线路能耗、经发电厂中的升压变电所升压至35~500k V,再由高压输电线传送到受电区域变电所,降压至6~10k V,经高压配电线送到用户配电变电所降压至380V 低压,供用电设备使用。以机房最常用的T N-S接地系统为例,在变电站(或类似变电站的供电点)变压器次级绕组的中性点一般和大地相连,然后由此引出两条线,即一条零线N和一条地线P E,在此将接地作为交流参考点,由零线N和相线L一起作为设备的供电电源。T N-S系统是把工作零线N和地线P E严格分开的供电系统,用户侧零地线不允许再次短接。由于供电线路很长,N线和P E线上的电流不相等,在用户端,零地之间是肯定存在零地电压的。只要零地电压控制在一定水平之内,就是可以接受的。

但在某些场合,异常情况会导致零地电压偏大,例如:

①三相电源配电时负载不平衡;

②接地电阻不符合规范要求;

③N线、P E线线径不够或断路;

④高频谐波引起电位升高;

⑤电磁场干扰;

⑥使用U P S、电子稳压器等电子供电设备;

⑦使用的插线板不符合电器标准等。

以前,造成零地电压偏高的主要原因是前①②③项。近些年来,随着节能灯等气体放电类光源的普遍使用,变频技术、大容量可控硅整流装置的广泛应用,导致高次谐波电流的产生并注入到供电系统中,在系统的阻抗上产生出相应频率的高次谐波电压,使系统的电压波形发生畸变。高次谐波不仅增加系统损耗,同时由于附加正常供电电流中,加大了电流流量,破坏了三相负荷的平衡,使中性点产生偏移,产生零序电流,使零线电流有可能增加到接近相线电流值。在采用三相五线制的供配电系统中,必将产生很高的零地线电压。④⑤两项引起的零地电压问题日渐突出。

图1和图2反映的是一个典型的高次谐波产生的零地电压波形和零地电压谐波分析。它的高次谐波电压已大于工频电压。

图1零地电压波形示意图

图2零地电压谐波分析示意图

第⑥⑦两项是用户设备的问题,以使用U P S为例,U P S是由整流电路,开关电源等组成,为了抑制差模和共模干扰,对零线和项线都作了电器隔离。由于电子电路的特征和电感和电容的存在,会造成输出零线与输入零线之间存在电压差,因而造成了输出零线与地线之间的电压差。

二、零地电压的危害

零地电压对负载的影响,主要表现在三个方面:

1)引起硬件故障、烧毁设备;

2)引发控制信号的误动作;

3)影响通信质量,延误或阻止通信的正常进行。

现引用某故障分析报告如下:

“对于****基站开关电源模块多次烧毁的故障原因,可做如下分析:

根据用户手册,开关电源整流模块交流输入电路第一部分即为E M I电路,该电路结构形式如图3所示。该电路起到两方面的作用:避免电网中含有的共模和差模噪声对开关电源产生干扰;减少开关电源整流电路对外界电网的电磁干扰。其中共模干扰的抑制是通过相线、零线与地(机壳)之间并联电容实现。由此可知,过高的相线、零线对地电压和零线高次谐波对电容影响较大。当达到一定程度后即可造成电容击穿、烧毁的严重后果。*月*日A、C相整流模块烧毁后,在对开关电源检查过程中发现烧毁的两模块的安装槽道与机架固定螺丝处有烧熔现象,

由于整流模块是通过槽道与机壳实现电气接地的。而固定螺丝处为整流模块对地回路接触电阻最大处。

图3开关电源E M I电路示意图

由此可以推断,整流模块起火原因有两种可能:一种即为单相电压过高或零地电压过高引起模块内部S P D发热烧毁;第二种原因即为由于电网过压和高次谐波,使得模块E M I电路共模抑制回路过载而引发。”

由上面的实例可以看到零地电压过高可以引起硬件损坏。在1995年人民银行卫星网的建设过程中,我中心也有

过因零地电压过高,频繁烧毁卫星室外单元和室内单元电源模块的事例。对次总中心领导非常重视,曾专门举行了多次技术讨论会,后下发文件,要求再建卫星小站,零地电压不能的超过2V,超过2V将视为不具备建站条件。已建小站,要采取必要技术措施,将零地电压控制在2V以下。采取上述措施后,卫星设备的事就没有再发生。

零地电压过高的危害,除了引起电子设备硬件直接损坏外,还引发控制信号的误动作,造成设备的误启动和误关机。例如电源系统与信息系统共用同一接地干线,系统的屏蔽层、信号的参考点与P E线等电位,如P E线对N

线有很高的压差,当P E线为高电位,N线为低电位,则信号有可能被湮没被干扰了,反之则信号有可能误发生。

笔者曾于2001年在××州和××市分行维修过卫星电视会议系统,前者是卫星链路不能建立,重新对星和更换设备也没能解决问题;后者是视频图像差,常常死机。工程维修小组在分行同志的配合下,分析问题测量环境后,发现故障均与零地电压有关。前者因为卫星电视会议系统设在分行新建的大楼中,大楼的装修还没有完全完工,运料的临时施工电梯,电焊等对零地电压影响很大。后者是卫星室内单元与电视会议系统不在一个楼内,两者之间没有共地,零地电压无法保证。采取了相应的技术措施后,问题全部解决。

在我们主站的通信保障值班记录中,这样的记录是很多的。

“***小站O D U故障,代码×××××,查零地电压高,重装U P S使零地电压小于2伏,更换O D U后小站恢复正常。”

“***小站I D U故障,代码×××××,查零地电压高,重接地线使零地电压小于2伏,更换I D U后小站恢复正常。”在长期的工作中,我们接到卫星通信故障报告时,往往第一句话就是“你的零地电压是多少?”

零地电压对通信系统的影响,除了卫星系统外,其他的远程数据通信设备(如D T U、R A S、F R A M E适配器、X.25适配器、L O O P等)对零地电压要求十分严格,不同设备要求零地电压不同,原则上越小越好。因为,零地电压过高,可能造成误码率上升,丢包率增加,造成通信缓慢,传输速率下降。影响通信质量,延误或阻止通信的正常进行。

对于计算机设备而言,零地电压过高会导致服务器速度下降、网络交换速度降低、服务器无故关机,甚至造成硬件损坏。在某机房的磁盘阵列柜,硬盘连续损坏了两个,一个星期坏一个,经专家分析是由于一些环境因素如:温度、湿度、电压(零地电压的影响最大),造成这种情况的发生。有的服务器在零地电压高于某一值(比如2V)时就无法启动。因此用户安装的某些负载(例如H P小型机、I B M服务器等),厂家的安装硬件工程师在现场就会对安装环境的零地电压进行测量,一般情况下要求<2V,大于此数值则不予加电开机。要避免硬件故障发生,服务器管理人员必须注意服务器的使用环境完全正常。比较重要的服务器除必须在恒温、恒湿的环境外;电源环境也要符合标准,不仅要采用U P S,还必须接良好的地线,零地电压低于2伏。在机器的使用过程中,如遇到设备损坏,到场的厂家维修工程师一般也要首先测量场地环境,如使用环境的零地电压超出范围,要求免费维修时会遇到很多麻烦。

三、零地电压的控制

因为零地电压是影响机器运行可靠性的重要因素,零地电压高会造成机器故障或损害,所以必须对它加以控制。因为零地电压的形成原因很复杂,所以控制要有针对性。具体到零地电压对负载的影响,则应当具体问题具体讨论。主要考虑的问题和解决的途径有:

1、负载平衡问题,三项用电不平衡,零线N上的电流就会加大,零线N两端的电压差就会直接造成零地电压。

对由上述原因产生中性点偏移而引起零地电压过高的防治措施,除了从设备维护管理着手,在可能的条件下要尽量配平三相负载,并定期根据负载的使用变化进行必要的调整外。还可以通过增加零线截面积,减少零线的线路电压损失,从而在一定程度上降低零地线电压,减小中性点偏移。G B50054-95《低压配电设计规范》“第 2.2.6条:在三相四线制配电系统中,中性线的允许截流量不应小于线路中最大不平衡负荷电流,且应计入谐波电流影响。第 2.2.7条:以气体放电灯为主要负何的回路中,中性线截面不应小于相线截面”,的相关规定都应得到严格执行。

2、建立良好的接地系统,尽量降低接地电阻。接地电阻一高,很小的电流就会产生零地电压,所以一定要降低。接地系统中,特别要注意的是地线截面积问题,因为电阻的大小与长度成正比,与截面积成反比。我单位在××年为控制零地电压过高问题的下发文件中,在计算地线线径问题时,在考虑了系统可能的最大用电量和安全的基本需要后,专门计算了电缆长度,对不同高度的楼层使用的不同线径的地线给予了明确规定。

3、尽量选用绿色的,谐波干扰符合国家规定的用电设备,对照明器具如电子镇流器、节能灯等气体放电灯及大

功率可控硅整流变频设备等高次谐波的产生源,严格进行相关的技术测试,减少高次谐波的产生源及危害性。必要时还可安装相应抑制高次谐波的设备,以从根本上净化电网。同时还必须加强定时、定期和有针对性的设备维护保养,才能确保设备正常运行,降低高次谐波。

4、选用有零地电压控制能力或零地电压升小的U P S。在机房中,大量负载为服务器、交换机等类型的负载,这些负载本身因为电路原因产生大量谐波,谐波导致电缆发热,还会导致输入电源的零地电压大于超过服务器所要求的<2V的指标,在选购U P S时需要考虑零地电压控制这个问题。有些类型的U P S经过特殊的设计可以使输出的零地电压小于1伏。也有些类型的U P S零地电压压升很小,从而避免上述问题的发生。

5、供配电的二次装修的电气施工的监管要严格。由于二次装修的工程量大小不一,施工单位素质参差不齐,如

果管理不好会影响施工质量和供电系统安全。

如插座接线应符合下列规定:

1)单相两孔插座,面对插座的右孔或上孔与相线连接,左孔或下孔与零线连接;单相三孔插座,面对插座的右孔与相线连接,左孔与零线连接;

2)单相三孔、三相四孔及三相五孔插座的接地(P E)或接零(P E N)线接在上孔。插座的接地端子不与零线端子连接。同一场所的三相插座,接线的相序一致;

3)接地(P E)或接零(P E N)线在插座间不串联连接。我单位最近就因为使用了零相接反的插座,加之不共地,烧毁了一块电视会议控制板。

6、加装隔率变压器也是降低零地电压的有效措施。在零地电压过高,一般手段无法控制零地电压的情况下,为

保证负载可以正常上电开机,通常的做法是采用加装隔离变压器的办法,来隔离输入和输出之间的电气连接,在变压器副边零地短接,从而达到降低零地电压的目的。此方法只适用于无内置隔离变压器的U P S,一般采用在其输出端加装输出隔离变压器的方式。该连接方式构成的U P S供电系统一般不会对电网和负载造成负面影响。

但应注意采用这种方法后,原来T N-S的配电系统,就变成实际的T N-C系统,T-S系统的优点将荡然无存。加装隔离变压器后严禁把负载零线N连接到电网零线N,由于接地的不可靠可能会造成设备损坏甚至人身伤害,所以一定要保证接地系统满足机房的接地规范要求并保证使用中的可靠性。

零地电压问题是近年来困扰信息类设备使用的一个较突出问题,关于这方面我们的认识还很肤浅,有些案例我们还没有能力进行定量分析,此文只是希望该问题能引起大家的重视,并起到一个抛砖引玉的作用。(全文完)

电压自动控制系统

自动电压控制系统 姓名:张晓玲学号:1020111139班级:电力1103班 摘要:介绍了变电站电压和无功控制的方法和调控原则,以及电压无功自动控制装置(VQC)的原理以及应用。 引言: 随着对供电质量和可靠性要求的提高,电压成为衡量电能质量的一个重要指标,电压质量对电网稳定及电力设备安全运行具有重大影响。无功是影响电压质量的一个重要因素,保证电压质量的重要条件是保持无功功率的平衡,即要求系统中无功电源所供应的无功功率等于系统中无功负荷与无功损耗之和,也就是使电力系统在任一时间和任一负荷时的无功总出力(含无功补偿)与无功总负荷(含无功总损耗)保持平衡,以满足电压质量要求。 1概述 变电站调节电压和无功的主要手段是调节主变的分接头和投切电容器组。通过合理调节变压器分接头和投切电容器组,能够在很大程度上改善变电站的电压质量,实现无功潮流合理平衡。调节分接头和投切电容器对电压和无功的影响为:上调分接头电压上升、无功上升,下调分接头电压下降、无功下降(对升档升压方式而言,对升档降压方式则相反);投入电容器无功下降、电压上升,切除电容器无功上升、电压下降。 2 VQC的基本原理 简单系统接线图如图2.1所示,Us为系统电压;U1、U2为变电站主变高低压侧电压,U L为负荷电压,P L,Q L分别为负荷有功和无功功率,K T为变压器变比,Qc为补偿无功功率,Rs,Xs,R L,X L分别为线路阻抗参数,R T,X T为变压器阻抗参数。

图2.1 变电站等值电路图 (1) 调节有载调压器的变比 由于12T U U K =为可控变量,当负荷增大,降低K T 以提高U 2,从而以提高U 2 来补偿线路上的电压损耗,反正亦然。 (2) 改变电容组的数目 当投入电容量Q c 后,有: 2222()()()S T C S T S P R R Q Q X X U U U ++-+=- (2.1) 比较以上两式可见Qc 的改变会影响系统中各点电压值和无功的重新分配,当负荷增大,通过降低从系统到进站线路上的电压降△U S 以亦可增大U T2,以抵消△U L 的增大。 投入Qc 后网损为: 222222222222() ()()()C C S T S T P Q Q P Q Q S R R j X X U U +-+-?=+++ (2.2) 可见网损随222()C Q Q Q =-,即主变低压侧无功功率的平方而变化,在输送 功率一定的情况下,Q 2越小,网损越小。理论上,当Q 2=0时功率损耗最小,因此,对于简单的辐射形网络,提高功率因数是降低网损的有效措施。 3 VQC 的控制目标 (1) 保证电压合格 主变低压母线电压以必须满足:U L ≤U 2≤U H (U H 、U L 既是规定的母线电压上

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电力系统的电压等级与规定 1、用电设备的额定电压 要满足用电设备对供电电压的要求,电力网应有自己的额定电压,并且规定电力网的额定电压和用电设备的额定电压相一致。为了使用电设备实际承受的电压尽可能接近它们的额定电压值,应取线路的平均电压等于用电设备的额定电压。 由于用电设备一般允许其实际工作电压偏移额定电压±5%,而电力线路从首端至末端电压损耗一般为10%,故通常让线路首端的电压比额定电压高5%,而让末端电压比额定电压低5%。这样无论用电设备接在哪一点,承受的电压都不超过额定电压值的±5% 2、发电机的额定电压 发电机通常运行在比网络额定电压高5%的状态下,所以发电机的额定电压规定比网络额定电压高5%。具体数值见表4.1-1的第二列。 表4.1-1 我国电力系统的额定电压 网络额定电压发电机额定电压 变压器额定电压 一次绕组二次绕组 3 6 103.15 6.3 10.5 3及3.15 6及6.3 10及10.5 3.15及3.3 6.3及6.6 10.5及11 13.8 15.75 18 20 13.8 15.75 18 20 35 110 220 330 500 35 110 220 330 500 38.5 121 242 363 550 3、变压器的额定电压 根据功率的流向,规定接收功率的一侧为一次绕组,输出功率的一侧为二次绕组。对于双绕组升压变压器,低压绕组为一次绕组,高压绕组为二次绕组;对于双绕组降压变压器,高压绕组为一次绕组,低压绕组为二次绕组。 ①变压器一次绕组相当于用电设备,故其额定电压等于网络的额定电压,但当直接与发电机连接时,就等于发电机的额定电压。 ②变压器二次绕组相当于供电设备,再考虑到变压器内部的电压损耗,故当变压器的短

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电力系统过电压复习重点内容 1. 过电压:由于雷电、电磁能量的转换会使系统电压产生瞬间升高,其值可能大大超过电 气设备的最高工频运行电压 2. 按其不同能量来源分类: 3.行波的折射与反射 212211221Z Z Z Z Z Z Z αβαβ?= ? +?-?=?+?? =+?? 4.串联电感 折射电压波 u2f 的陡度: /2f 1f 2d 2e d t T u u Z t L -= t = 0 时陡度有最大值: 21f 2 max d 2d t f u u Z t L ==

并联电容:在Z2线路中折射电压的最大陡度: 2f1f max1 d2 d t u u t Z C = = 5. 入口电容: T0000 000 1d1 () d x x Q u C K K U U U x U K α α = = ==== === 6.绕组初始电压分布不均匀的主要原因是电容链中对地电容的分流作用。 改善绕组初始电位分布,使之接近稳态电位分布的方法主要有两种:一是补偿对地电容的影响,并联补偿;二是增大纵向电容,采用纠结式绕组或内屏蔽式绕组。 7.冲击电压在变压器绕组间的传播包括静电感应,电磁感应 8.雷电放电过程:先导放电阶段,主放电阶段,余辉放电阶段 雷暴日Td 是指该地区平均一年内有雷电放电的平均天数,单位d/a 。 雷暴小时Th 雷暴小时是指平均一年内的有雷电的小时数,单位h/a。 雷电流陡度是指雷电流随时间上升的速度。雷电流陡度 2.6 a I = 衡量输电线路防雷性能的重要指标是耐雷水平和雷击跳闸率。 (1)雷击输电线路时,线路绝缘不发生冲击闪络的最大雷电流幅值称为输电线路的“耐雷水平”,以kA为单位。 (2)输电线路的雷击跳闸率是指标准雷暴日数为40时,每年每100km长的线路因雷击引起的跳闸次数,单位为次/100km·年。 输电线路的直击雷过电压: (1)雷击杆塔塔顶或附近避雷线时的过电压(2)雷绕击导线时的过电压(3)雷击档距中央避雷线时的过电压 雷击杆塔时的耐雷水平I1为 50% 1 (1)()(1) 2.6 2.6 g a t c i t c U I h h L h k R k k h h ββ = -+-+- 当忽略避雷线与横担高度的差别,即ht≈ha、且hg≈hc时, 50% 1 (1)() 2.6 2.6 t c i U I L h k R β = ??-++ ?? ?? 9.为了防止避雷针与被保护的配电构架或设备之间的空气间隙Sa被击穿而造成反击事故,必须要求Sa大于一定距离,取空气的平均耐压强度为500kV/m;为了防止避雷针接地装置和被保护设备接地装置之间在土壤中的间隙Se被击穿,必须要求Se大于一定距离,取土壤的平均耐电强度为300kV/m,Sa和Se应满足下式要求: Sa≥0.2Ri+0.1h Se≥0.3Ri 在一般情况下,间隙距离Sa不得小于5m;Se不得小于3m。 10. 构架避雷针注意事项: (1)严禁将照明线、电话线、广播线及天线等装在避雷针或其构架上; (2)如在避雷针的构架上设置照明灯,灯的电源线必需用铅护套电缆或将导线装在金属管内,并将引下的电缆或金属管直接埋入地中,其长度在10m以上,这样才允许与屋内低压配电装置相连,以免雷击构架上的避雷针时,威胁人身和设备的安全;

电力系统过电压考试复习

?当电力系统进行操作或发生接地故障时,就会在由电气设备构成的集中参数电路中产生 电磁暂态过程,引起系统电压的升高或产生过电流。 ?当电力系统中某一点突然发生雷电过电压或操作过电压时,这一变化并不能立即在系统 其它各点出现,而要以电磁波的形式按一定的速度从电压或电流突变点向系统其它部位传播。 ?电磁波在分布参数电路中传播产生的暂态过程,简称波过程。 一般架空单导线线路的波阻抗Z≈500Ω,分裂导线波阻抗Z≈300Ω ?冲击电晕对导线耦合系数的影响 发生冲击电晕后,在导线周围形成导电性能较好的电晕套,在这个电晕区内充满电荷,相当于扩大了导线的有效半径,因而与其它导线间的耦合系数也增大。 ?冲击电晕对波阻抗和波速的影响 冲击电晕将使线路波阻抗减小、波速减小 ?冲击电晕对波形的影响 冲击电晕减小波的陡度、降低波的幅值的特性, 有利于变电所的防雷保护。 最大电位梯度出现在绕组的首端。冲击电压波作用于变压器绕组初瞬,绕组首端的电位梯度是平均电位梯度的αl倍。αl越大,电位分布越不均匀,相应绕组的抗冲击能力越差。(危及变压器绕组的首端匝间绝缘) ?最大电位梯度均出现在绕组首端,其值等于αU0,对变压器绕组的纵绝缘(匝间绝缘) 有危害。 ?绕组内的波过程除了与电压波的幅值有关外,还与作用在绕组上的冲击电压波形有关。 过电压波的波头时间越长(陡度越小),由于电感分流的影响,振荡过程的发展比较和缓,绕组各点的最大对地电压和纵向电位梯度都将下降;反之则振荡越激烈。波尾也有影响,在短波作用下,振荡过程尚未充分激发起来时,外加电压已经大为减小,导致绕组各点的对地电压和电位梯度也比较低。 ?变压器绕组内部保护的关键措施是:改善绕组的初始电位分布,使初始电位分布尽可能 地接近稳态电位分布。这可有效地降低作用在绕组纵绝缘上的电位梯度,并削弱振荡,减小振荡过电压的幅值。 (1)补偿对地电容C0dx的影响;(静电环)(2)增大纵向电容K0/dx (纠结式绕组)绕组匝间绝缘所承受的冲击电压为Uab=ālab/v ?侵入波的陡度愈大,每匝线圈的长度愈长,或波速愈小,则作用在匝间的电压也愈大。 ?为了限制匝间电压以保护绕组的匝间绝缘,必须采取措施来限制侵入电机的波的陡度。

AVC系统电压无功控制策略

第四部分AVC电压控制

概述: 电压控制策略目的是即时调节区域电网中低压侧电压以及控制区域整体电压水平,使得电压稳定在一定的区间内。针对AVC系统各个功能来说,电压控制是优先级最高,保证电压稳定在合格范围内也是AVC系统最重要的目标。AVC 系统的电压控制分为两部分即区域电压控制和单个变电站的电压校正。通过两部分调节即可以保证所有母线电压稳定在合格范围内,又有效的减少了设备控制震荡。 区域电压控制: 区域即电气分区,所谓区域控制就是整体调节每一个电气分区(以下称作区域)的电压水平,使之处在一个合理范围内。首先以AVC建模结果为基础,分别扫描每个区域中压侧母线电压水平,通过取当前母线电压和设定的母线电压上下限作比较,分别统计每个区域中压侧母线的电压合格率(s%)。然后用此合格率和设定的合格率限值(-d%)比较,如果s>=d,说明对应区域整体电压水平相对合理,不需要调整。如果s

电力系统的电压等级

电力系统的电压等级 额定电压:各用电设备、发电机、变压器都是按一定标准电压设计和制造的。当它们运行在标准电压下时,技术、经济性能指标都发挥得最好。此标准电压就称为~。 一、电力系统的额定电压等级 1、电力系统的额定电压等级(输电线路的额定线电压) 220,kV 3,kV 6,kV 10,kV 35,kV 60,kV 110,kV 220,kV 330,kV 500,kV 750,kV 1000一般来说:110kv 以下的电压等级以3倍为级差:10kv 35kv 110kv 110kv 以上的电压等级,则以两倍为级差:110kv 220kv 500kv 确定额定电压等级的考虑因素: 三相功率S 和线电压U 、线电流I 的关系是UI S 3=。 当输送功率一定时,输电电压越高,电流越小,导线等载流部分的截面积越小,投资越小;但电压越高,对绝缘的要求越高,杆塔、变压器、断路器等绝缘的投资也越大。所以,对应于一定的输送功率和输送距离应有一个最合理的线路电压。 但从设备制造的角度考虑,线路电压不能任意确定。规定的标准电压等级过多也不利于电力工业的发展。 2、发电机、变压器、用电设备的额定电压的确定 1)用电设备的额定电压=线路额定电压 允许其实际工作电压偏离额定电压% 5±2)线路的额定电压: 指线路的平均电压(Ua+Ub )/2, 线路首末端电压损耗为10%;因为用电设备允许的电压波动是±5%,所以接在始端的设备,电压最高不会超过5%;接在末端的设备最低不会低于-5%; 3)发电机的额定电压 总在线路始端,比线路额定电压高5%;3kv 的线路发电机电压为3.15kv。

4)变压器的额定电压 一次侧:相当于用电设备 A、直接与发电机相连,额定电压与发电机一致。 B、直接与线路相连,额定电压与线路额定电压相同; 二次侧:相当于电源 A、二次侧位于线路始端,比线路额定电压高5%。计及自身5%的电压损耗,总共比线路额定电压高10%。 B、二次侧直接接用电设备(负荷)时,只需考虑自身5%的电压损耗。

关于有载调压变压器的无功电压控制策略研究

关于有载调压变压器的无功电压控制策略研究 摘要:在变电站的二次母线装设可投切的补偿电容器组和有载调压变压器相配合进行联合控制的连续模型的基础上,提出了双参数离散控制模型,该模型考虑了电容器组和分接头的非连续调节,利用该模型对一实际变电站无功电压控制进行计算,并与连续模型的计算结果进行了比较。 关键词:有载调压变压器;无功电压控制;最优控制; 前言 在无功、电压双参数需要调节时,靠人工控制往往难以做到准确判断调节决策和及时调节的目的。当前,由微机系统构成的无功电压智能控制装置己广泛采用。智能化无功电压控制装置接收从一次母线电压匀_感器送来的电压数据,经计算后,送出控制信号,去控制补偿电容器组及卞变分接头根据无功电压控制的数学模型来进行控制,是该装置软件系统的重要功能。从目前收集到的资料看,无功电压控制计算都采用连续模型,由于电容器组和主变分接头的设置均为非连续,应用连续模型必将造成控制误差。为此本文在连续模型的基础上考虑电容器组及主变分接头的非连续调节特性,建立了变电站无功电压双参数控制的离散优化模型,并对实例变电站进行了计算。 一、无功电压控制的数学模型分析 变电站无功电压控制,是在满足给定的变电站进线功率因数(cos )和二次母线电压(U2)的情况下,调节补偿电容器组的容量和有载调压变压器的分接头位置。 1、变电站进线的功率因数(co s ) 假设cos 的大小人为规定,本文按瞬时功率因数考虑。 2、变电站一次侧母线电压(U2 ) 要求用户端电压在((0.95~1.05)UN范围内,变压器的一次母线电压U2的计算,如图1所示。在多馈线的情况下,第i个用户端的母线电压在允许范围内,即:

多电压级电力系统

2.4多电压级电力系统 ?电力系统由不同电压的电力网通过变压器联结而成,系统的各设备均处于不同的电压等级中。在进行电力系统计算时必须建立全系统的等值电路。有两种方法: 1、把所有的电流归算到指定的电压等级下 为了减少运算量,一般选元件较多的高压网作为基准级。设乞,忍,…,心为某元件所在电压等级与基准级之间串联的n台变压器的变比。可按下列各式将该电压级中元件的参数及电气量归算到基准级: = B( __________ kg…-S u,==ugk? ?--心) z =z(--- 1———)**以上各式的变压器变比k取为: 指向基准级一侧的电压 = 被归算一侧的电压

2、标幺值表示 >标幺值定义: 标幺值计算的关键在于基准值的选取,遵循两个原则: ?首先各基准值必须应满足各有名物理量之间的各种关系 这样就可以保证标幺值表示的电路公式中各量之间的关系保持不变。在实际系统的计算中,一般先选定S B和4,其它的基准值可按电路公式求出: ?其次,基准值的选取应尽可能使标幺值直观,易于理解。 注意:嗣如目幽銅越舷區連蜩翊豳U岛艇初越舷凰

2.5简单电力系统的运行分析 ?电力系统正常运行情况下,运行、管理和调度人员需要知道在给定运行方式下各母线的电压是否满足要求,系统中的功率分布是否合理,元件是否过载,系统有功、无功损耗各是多少等等情况。为了了解上述运行情况所做的计算,称为系统的

?视在功率、有功功率、无功功率及复功率的概念 ,为此引入 u = y[2U COS (COt + 久) i = V2Z cos(N +(p i) =u i = V2t/ cos(E + 久)x V2/ cos(曲+ ? )=Ul cos(0“ —?)+ ui cos(2奴 +(p u + ?)=UI cos 0 +1// cos(2d/ +(p u +(p.y 用来表述有功、 无功和视在功率 三者之间关系的 二 呼=UI厶入一? =VI cos cp + jUI sin (p 了的概念,其定义为: 瞬时功率P为^ I 指的是瞬时功率p在一个周期内的平均值:

AVC系统电压无功控制策略

第四部分 AVC电压控制

概述: 电压控制策略目的是即时调节区域电网中低压侧电压以及控制区域整体电压水平,使得电压稳定在一定的区间内。针对AVC系统各个功能来说,电压控制是优先级最高,保证电压稳定在合格范围内也是AVC系统最重要的目标。AVC系统的电压控制分为两部分即区域电压控制和单个变电站的电压校正。通过两部分调节即可以保证所有母线电压稳定在合格范围内,又有效的减少了设备控制震荡。 区域电压控制: 区域即电气分区,所谓区域控制就是整体调节每一个电气分区(以下称作区域)的电压水平,使之处在一个合理范围内。首先以AVC建模结果为基础,分别扫描每个区域中压侧母线电压水平,通过取当前母线电压和设定的母线电压上下限作比较,分别统计每个区域中压侧母线的电压合格率(s%)。然后用此合格率和设定的合格率限值(-d%)比较,如果s>=d,说明对应区域整体电压水平相对合理,不需要调整。如果s

电力系统过电压考试复习汇编

当电力系统进行操作或发生接地故障时,就会在由电气设备构成的集中参数电路中产生电磁暂态过程,引起系统电压的升高或产生过电流。 当电力系统中某一点突然发生雷电过电压或操作过电压时,这一变化并不能立即在系统其它各点出现,而要以电磁波的形式按一定的速度从电压或电流突变点向系统其它部位传播。 电磁波在分布参数电路中传播产生的暂态过程,简称波过程。 一般架空单导线线路的波阻抗Z?500 Q,分裂导线波阻抗Z?300 Q 冲击电晕对导线耦合系数的影响 发生冲击电晕后,在导线周围形成导电性能较好的电晕套,在这个电晕区内充满电荷,相当于扩大了导线的有效半径,因而与其它导线间的耦合系数也增大。 冲击电晕对波阻抗和波速的影响冲击电晕将使线路波阻抗减小、波速减小 冲击电晕对波形的影响冲击电晕减小波的陡度、降低波的幅值的特性,有利于变电所的防雷保护。最大电位梯度出现在绕组的首端。冲击电压波作用于变压器绕组初瞬,绕组首端的电位梯度是平均电位梯度的a I倍。a l越大,电位分布越不均匀,相应绕组的抗冲击能力越差。(危及变压器绕组的首端匝间绝缘) 最大电位梯度均出现在绕组首端,其值等于 a U0,对变压器绕组的纵绝缘(匝间绝缘) 有危害。 绕组内的波过程除了与电压波的幅值有关外,还与作用在绕组上的冲击电压波形有关。过电压 波的波头时间越长(陡度越小),由于电感分流的影响,振荡过程的发展比较和缓,绕组各点的最大对地电压和纵向电位梯度都将下降;反之则振荡越激烈。波尾也有影响,在短波作用 下,振荡过程尚未充分激发起来时,外加电压已经大为减小,导致绕组各点的对地电压和电位 梯度也比较低。 变压器绕组内部保护的关键措施是:改善绕组的初始电位分布,使初始电位分布尽可能地接 近稳态电位分布。这可有效地降低作用在绕组纵绝缘上的电位梯度,并削弱振荡,减小振荡过 电压的幅值。 (1)补偿对地电容C0dx 的影响;(静电环)(2)增大纵向电容K0/dx (纠结式绕组)绕组匝间绝缘所承受的冲击电压为Uab= alab/v 侵入波的陡度愈大,每匝线圈的长度愈长,或波速愈小,则作用在匝间的电压也愈大。为了限 制匝间电压以保护绕组的匝间绝缘,必须采取措施来限制侵入电机的波的陡度。

电厂的电压无功控制策略和实现方式

电厂的电压无功控制策略和实现方式 邱军,梁才浩 (华中科技大学,武汉430074) 摘要:阐述了电厂电压无功控制的手段、目标、策略和实现方式;分析了约束条件;比较了目前几种主要的电压无功控制实现方式。提出了一种新型的具有独立输入系统的电压无功控制实现方式,该方式具有很高的实用价值。 关键词:电厂;电压;无功;励磁调节器;计算机监控系统 Strategies and Implementation Modes of Voltage and Reactive Power Control for Power Plant QIUJun,LIANGCai-hao (College of Electrical&Electronic Engineering,Huazhong University of Science&Technology, Wuhan 430074,China) Abstract:The means and objects of voltage and reactive power control for power plant,as well as thestrategies and implementation modes are discussed,and analyses some restricted conditions.Several currentvoltage/var controlimplementation modes are also compared.Furthermore a new voltage/varcontrolmode ofindependented inputsystem is proposed.It is believed it willhave high applied value. Key words:power plant;voltage;reactive power;excitation regulator;computer monitoring system 1 引言 电压是衡量电能质量的重要指标,电压的运行水平与无功功率的平衡密切相关。为了确保系统的运行电压具有正常水平,系统必须拥有足够的无功电源来满足系统负荷和网络

电力系统过电压知识点总结

第四章 1.地面落雷密度:一个雷电日每 km2 的地面上落雷的次数(次/雷电日·km 2 )。落雷密度为单位时间单位面积的地面平均落雷次数 2.保护设备与被保护设备的伏秒特性应如何配合?为什么?答案:保护设备的伏秒特性应始终低于被保护设备的伏秒特性。这样,当有一过电压作用于两设备时,总是保护设备先击穿,进而限制了过电压幅值,保护了被保护设备。 3. ZnO 避雷器的主要优点有哪些?答案:ZnO 避雷器的主要优点有无间隙、无续流、电气设备所受过电压可以降低、通流容量大、ZnO 避雷器特别适用干直流保护和 SF6 电器保护等优点。适于大批量生产,造价低,经济性能好。 4.跨步电压:人的两脚着地点之间的电位差称为跨步电压。(取跨距为 0.8m)工作接地中,对人身安全造成威胁的电位差包括接触电位差和跨步电位差人所站的地点与接地设备之间的电位差称为接触电势 5.内部过电压倍数:内部过电压倍数:内部过电压幅值与最大运行相电压幅值之比。 6.【简答题】什么叫做操作过电压?答案:电力系统是由电源、电阻、电感、电容等元件组成的复杂系统,当开关操作,或事故状态引起系统拓扑结构发生改变时,各储能元件的能量重新分配并发生振荡,在设备上将会产生数倍于电源电压的过渡过程的过电压,称为操作过电压。电力系统由于操作从一种稳定工作状态通过震荡转变到另一种工作状态的过渡过程所产生的过电压称为操作过电压。 7.简述电力系统中操作过电压的种类。答案:①间歇电弧接地过电压②空载变压器分闸过电压③空载线路分闸过电压④空载线路合闸过电压一种是计划性的合闸操作,另一种是自动重合闸操作⑤电力系统解列过电压 8.在不同电压等级中起主导作用的操作过电压类型?答案:(一)6~10kV,35~60kV:电弧接地过电压;(二)110~220kV:切空载变压器,切除空载线路过电压;(三)330~500kV:合空载线路过电压。 9.电弧接地过电压:在中性点绝缘的电网中发生单相接地时,将会引起健全相得电压升高到线电压。如果单相接地为不稳定的电弧接地,即接地点的电弧间歇性地熄灭和重燃,则在电网健全相和故障相上将会产生很高的过电压,一般把这种过电压称为电弧接地过电压。 10.影响电弧接地过电压的因素有哪些?答案:(一)电弧熄灭与重燃时的相位;(二)系统的相关参数(相间电容、线路损耗);(三)中性点接地方式。 11.电弧接地过电压的发展过程和幅值大小都与什么有关?答案:电弧过电压的发展过程和幅值大小都与熄弧的时间有关,存在两种熄弧时间:(1)电弧在过渡过程中的高频振荡电流过零时即可熄灭(2)电弧要等到工频电流过零时才能熄灭 12.什么叫做截流?答案:流过电感的电流在到达自然零点前被断路器强行切断,称为强制熄弧,使得储存在电感中的磁场能量被强迫转化为电场能,导致电压的升高。当采用灭弧能力很强的断路器切断很小的励磁电流时,工频励磁电流的电弧可能在自然过零前被强制熄灭,甚至电流在接近幅值 m I 时被突然截断,这就是断路器的截流现象。 13.为什么说切空载变压器容易发生截流现象?答案:切断 100A 以上的交流电流时,电弧通常都是在工频电流自然过零时熄灭的;但当被切断的电流较小时(空载变压器的激磁电流很小,一般只是额定电流的 0.5%~4%,约数安到数十安),电弧提前熄灭,亦即电流会在过零之前就被强行切断。 14.断路器的性能和变压器的参数是怎么影响切空变压器的?答案:切断小电流电弧时,性能差的断路器,由于切断电流能力不强,切除空载变压器时过电压较低;而切除小电流电弧时性能好的断路器,由于切流能力强,切除空载变压器过电压较高。另外,当断路器的灭弧能力差时,切流后在断路器触头间容易引起电弧重燃,而这种电弧重燃与切空线相反,使变压器侧的电容中电场能量向电源释放,从而降低了过电压。使用相同断路器,即使是在相同的截流能力下,当变压器的电容越大和电感越小时,过电压会降低。 15.如何限制切空载变压器的过电压?答案:(一)在断路器的变压器侧加装阀式避雷器。(二)在断路器的主触头上并联一线性或非线性电阻。(三)需频繁进行变压器的分合闸操作的场合可采用:在电弧炉变压器的低压绕组侧并接三相整流电路,直流回路中接有大容量电解电容。 16.在不同电压等级中起主导作用的操作过电压类型?答案:(一)6~10kV,35~60kV:电弧接地过电压;(二)110~220kV:切空载变压器,切除空载线路过电压;(三)330~500kV:合空载线路过电压。

电力系统过电压复习重点

.电磁暂态分析的理论基础 1、电源合闸至单频振荡电路,在电容元件上产生的最大过电压幅值为,Ucm=稳态值+振荡幅值=稳态值+(稳态值—初始值)=2*稳态值—初始值 2、导致波在传播过程产生损耗的因素主要有以下四种:1)导线电阻引起损耗;2)导线对 地电导引起的损耗;3)大地电阻的损耗;4)导线发生电晕引起的损耗。 3、冲击电晕对波过程的影响 对导线耦合系数的影响:发生冲击电晕后,在导线周围形成导电性能较好的电晕套,在这个电晕区内充满电荷,相当于扩大了导线的有效半径,因而与其它导线间的耦合系数也增大。 对波阻抗和波速的影响:冲击电晕将使线路波阻抗减小、波速减小 对波形的影响:冲击电晕减小波的陡度、降低波的幅值的特性,有利于变电所的防雷保护。 4.一般连续式变压器绕组的αl值为5~10。变压器绕组的末端不论接地与否,其初始电压分布均相同,按指数规律分布。 最大电位梯度出现在绕组的首端。冲击电压波作用于变压器绕组初瞬,绕组首端的电位梯度是平均电位梯度的αl倍。αl越大,电位分布越不均匀,相应绕组的抗冲击能力越差。(危及变压器绕组的首端匝间绝缘) 5.变压器绕组中的电磁振荡过程在10μs以内尚未发展起来,在这段时间内变压器绕组的特性主要由其纵向电容和对地电容组成的电容链决定,对首端来说相当于一个等效集中电容Cr,称为变压器的入口电容。 6.最大电位梯度均出现在绕组首端,其值等于αU0,对变压器绕组的纵绝缘(匝间绝缘)有危害。绕组内的波过程除了与电压波的幅值有关外,还与作用在绕组上的冲击电压波形有关。过电压波的波头时间越长(陡度越小),由于电感分流的影响,振荡过程的发展比较和缓,绕组各点的最大对地电压和纵向电位梯度都将下降;反之则振荡越激烈。波尾也有影响,在短波作用下,振荡过程尚未充分激发起来时,外加电压已经大为减小,导致绕组各点的对地电压和电位梯度也比较低。 截波作用下绕组内的最大电位梯度将比全波作用时大,会在变压器绕组中产生很大的电位梯度,从而危及变压器绕组的纵绝缘,电力变压器不仅需要进行全波冲击耐压试验,还要通过截波耐压试验。 7.三相变压器绕组,三角形接线方式(Δ) 对于三角形接线的变压器,当冲击电压波沿一相线路(A相)入侵时,同样因为绕组的冲击波阻抗远大于线路波阻抗,所以B、C两端点相当于接地,因此在AB、AC绕组中的波过程与单相绕组末端接地的情况相同。 若发生两相或三相线路进波,则三角形接线的每相绕组两端同时有波侵入,当波传到绕组中部时,相当于波传到开路末端的情况,会产生较高的过电压,在各相绕组的中部出现的最大对地电位将达2U0。 8.变压器绕组内部保护的关键措施是:改善绕组的初始电位分布,使初始电位分布尽可能地接近稳态电位分布。这可有效地降低作用在绕组纵绝缘上的电位梯度,并削弱振荡,减小振荡过电压的幅值.。 (1)补偿对地电容C0dx的影响;(静电环) (2)增大纵向电容K0/dx (纠结式绕组) 变压器和电机绕组内部暂态过程 1 在冲击电压作用下,变压器绕组的初始电压分布对变压器绝缘有何影响?如何改善绕组初始电压分布:初始电压分布要尽量接近稳态电压分布,可有效降低作用在绕组纵绝缘上的电

自适应电压定位控制策略

电力电子课程设计报告 一种混合式自适应电压定位控制策略及12V电压调节模块拓扑 院系:信息工程学院 班级:11级自动化3班 姓名:李俊烨 学号:2011551833 指导老师:谭平安 日期:2014年4月

目录 序言 (3) 一混合式自适应电压拓扑原理 (3) 二电感设计 (8) 三仿真设计 (9) 四心得与体会 (11) 五参考文献 (11)

序言 微处理器(CPU)的飞速发展,使得其对供电电源、电压调节模块(Voltage Regulator Module,VRM)的要求也越来越高。VRM 的一个重要问题就是负载跳变时的输出电压调整,为了降低负载跳变时的输出电压过冲或跌落,传统的增加输出滤波电容方法不仅会提升成本,而且降低功率密度。为改善动态响应而不增加额外的输出电容,许多控制方法及电路结构被提出,本文课程设计提出了一种基于较大电感的混合式 AVP控制策略及其拓扑,结合非线性控制方法,解决了VRM 中效率和瞬态响应不能兼顾的问题,在不影响瞬态响应性能的前提下,大大提高电路的稳态效率。 一、混合式自适应电压拓扑原理 1.混合式自适应电压定位拓扑结构 采用两相交错并联技术,相对传统的两相交错 VRM,该拓扑引入了一个二极管VD1,MOS 管 Sa以及一个辅助电感 Ls;在传统的 AVP 控制基础上结合非线性控制策略,可以获得高的稳态效率和良好的瞬态响应。

2.过程分析 在 t0之前,无论是稳态还是负载 step up 时,Vo 始终保持在 AVP 的窗口范围之内,因此,系统工 作在传统的两相交错同步整流模式下,非线性控制 电路不工作,等效电路如图 4a 所示,此时,Ls作为 辅助电感,起到辅助抑制电流纹波的作用,每相电 流纹波满足如下 在 t0时刻,比较器检测到 Vo高于上限 VH,辅助开关管 Sa 开通,Ls中的电流在 Vo的作用下下降, 变化斜率如下式所示

电力系统过电压分类和特点

电力系统过电压分类和特点 电力系统过电压主要分以下几种类型:大气过电压、工频过电压、操作过电压、谐振过电压。 产生的原因及特点是: 大气过电压:由直击雷引起,特点是持续时间短暂,冲击性强,与雷击活动强度有直接关系,与设备电压等级无关。因此,220KV以下系统的绝缘水平往往由防止大气过电压决定。 工频过电压:由长线路的电容效应及电网运行方式的突然改变引起,特点是持续时间长,过电压倍数不高,一般对设备绝缘危险性不大,但在超高压、远距离输电确定绝缘水平时起重要作用。 操作过电压:由电网内开关操作引起,特点是具有随机性,但最不利情况下过电 压倍数较高。因此30KV及以上超高压系统的绝缘水平往往由防止操作过电压决定。 谐振过电压:由系统电容及电感回路组成谐振回路时引起,特点是过电压倍数高、持续时间长。 变压器中性点接地方式的安排一般如何考虑? 变压器中性点接地方式的安排一般如何考虑? 答:变压器中性点接地方式的安排应尽量保持变电所的零序阻抗基本不变。遇到因变压器检修等原因使变电所的零序阻抗有较大变化的特殊运行方式时,应根据规程规定或实际情况临时处理。 (1)变电所只有一台变压器,则中性点应直接接地,计算正常保护定值时,可只考虑变压器中性点接地的正常运行方式。当变压器检修时,可作特殊运行方式处理,例如改定值或按规定停用、起用有关保护段。 (2)变电所有两台及以上变压器时,应只将一台变压器中性点直接接地运行,当该变压器停运时,将另一台中性点不接地变压器改为直接接地。如果由于某些原因,变电所正常必须有两台变压器中性点直接接地运行,当其中一台中性点直接接地的变压器停运时,若有第三台变压器则将第三台变压器改为中性点直接接地运行。否则,按特殊运行方式处理。

电力系统的额定电压

电力系统的额定电压 我国三相交流电网和电力设备的额定电压,如表1—1所示。 (一)电力线路的额定电压 电力线路(或电网)的额定电压等级是国家根据回民经济发展的需要及电力工业的水平,经全面技术经济分析后确定的。它是确定各类用电设备额定电压的基本依据。 (二)用电设备的额定电压 由于用电设备运行时,电力线路亡要有负荷电流流过,因而在电力线路上引起电压损耗,造成电力线路亡各点电压略有不问,Atmel代理如图1—2的虚线所示。但成批生产的用电设备 其额定电压不可能按使用地点的实际电压来制 造,只能按线路首端与末端的平均电压,即电力 线路的额定电压yN来制造。所以,规定用电设 备的额定电压与问级电力线路的额定电压相同。 (三)发电机的额定电压

由于电力线路允许的电压损耗为+_5%%,即整 个线路允许有10%的电压损耗。因此,为了维持 线路首瑞与末端平均电压的额定位,线路首端(电 源端)电压应比线路额定电压局5%,而发电机是接在线路首端的,所以规定发电机的额定电压高于同级线路额定电压5%,用以补偿线路上的电压损耗,如图1—2所示。 (四)电力变压器的额定电压 1.变压器一次绕组的额定电压 (1)当变压器直接与发电机相连.如图1—3中的变压器T1,则义“次绕组的额定电压府与发电机额定电压相同,即高于问级线路额定电压5%。 (2)当变压器不与发电机相连,W是连接在线路L,如图1—3小的变压器呢,则可将变压 器看作是线路亡的用电设备,因此,其—“次绕组的额定电压府与线路额定电压相同o 2.变压器二次绕组的额定电压 变压器二次绕组的额定电压,是指变压器一次绕组接上额定电压而一次绕组开路时的电压,即空载电压u而变压器在满载运行时,二次绕组内约有5%的阻抗电压降。因此,分两种 情况讨论: (1)如果变压器二次侧供电线路很氏(如较大容量的高压线路).则变压器二次绕组额 定电压,一方面要考虑补偿变压器二次绕组本身5%的阻抗电压降,;4一方面还要考虑变压器满载时输出的二次电压要满足线路首端应高于线路额定电压的5%,以补偿线路上的电压损耗。所以,变压器二次绕组的额定电压要比线路额定电压高10%,见图1—3中变压器T1。 (2)如果变压器二次侧供电线路不氏(如为低压线路或直接供电给高、低压用电设备的线路),则变压器二次绕组的额定电压,ATMEL代理商只需高于其所接线路额定电乐5%p即仅考虑补偿变压器 内部5%的阻抗电压降,见图1—3中变压器T2。 综上所述,在同—“电压等级中,电力系统中各个环节(发电机、变压器、电力线路、用电设 备)的额定电压数值并不部相同。wxq$#

电力系统电压稳定性的基本概念

电压稳定基本概念 从80年代以来,电网运行越来越接近于极限状态。主要有几个原因: ?环保对电源建设和线路扩建的压力 ?重负荷区域的用电消费增加 ?电力市场下的新的系统负荷方式(潮流方式) ?。。。 无论发达国家还是发展中国家,都存在负荷、线路和电源间的矛盾 用户负荷在增加<——> 电网扩建却面临着更大的问题 由于网络运行在重载情况下,出现了慢速或快速的电压跌落现象,有时甚至产生电压崩溃,电压稳定已成为电力系统规划和运行的主要问题之一。 (介绍电压稳定的三本国际性的书籍:) 那么什么是电压失稳?(在国际上,有多种公认的定义。)在这里,我们观察文献[TVCUTSEM]的定义: 电压失稳产生于动态的负荷功率的恢复在传输网和发电系统的能力之外。作者进一步解释道: ?电压:许多母线的电压发生明显的、不可控的下跌。 ?失稳:超越了最大的传输功率极限,负荷功率的恢复变得不稳,反面降 低了功率的消耗,这是电压失稳的关键。 ?动态:任何稳定问题与动态有关,可以用微分方程(连续变化)或用差 分方程(离散变化)模拟。 ?负荷:是电压失稳的原动力,因此这一现象也被称为负荷失稳,但负荷 不是仅有的角色。 ?传输网:有传输极限,从基本电工理论就可是到这个结论,这一极限是 电压失稳的开始。 ?发电系统:发电机不是理想的电压源,其模型的准确性对正确的电压稳 定十分重要。 与电压稳定相关的另一术语是电压崩溃。电压崩溃可能不是电压失稳的最终结果。

无功功率的角色 可以注意到上述定义中没有引入无功功率。众所周知,在交流网中,电抗线路占主导,电压控制和无功功率有密切的关系。这里作者的目的是不想过于强调无功功率在电压稳定中的作用。的确,有功功率和无功功率二者同时对电压稳定有重要的作用。作者引用了一个例子,表明电压失稳与无功功率没有因果关系。 假设电源电压E 恒定,控制R L ,使功率消耗达到予定值P o : o L L P R I R -=2& 同时,我们知道最大的传输功率发生在R L = R : R E P 42max = 如果需求的P o 大于P max , 负荷电阻会下降比R 更小,电压失稳就会产生了。 这个范例虽然没有无功功率,没有功角稳定问题,但具有电压失稳的主要特征。在交流电力系统中,无功功率使得问题变得更复杂,但不是问题的唯一根源。传输有功功率仍然是电力系统的主要功能,而无功功率的传输和消耗也是的电力系统的不可缺少的一部分。 电压稳定VS 电力系统稳定 可以把电压稳定归到一般的电力系统稳定问题,下表显示根据时间域和失稳原因方式进行的分类。我们应该知道,可以用不同的方法对稳定问题进行分类。这里的分类可有效地分别电压稳定与功角稳定的差异。 快速稳定问题:

多端柔性直流输电(VSC—HVD)系统直流电压下垂控制.

多端柔性直流输电(VSC—HVD)系统直流 电压下垂控制 学院: 姓名: 学号: 组员: 指导老师: 日期:

摘要: 多端柔性直流输电系统(voltage sourcedconverter based multi-terminal high voltage direct current transmission,VSC-MTDC)与传统的电网换相换流器构成的多端直流输电系统相比,具有控制灵活、能够与短路容量较小的弱交流系统甚至无源交流系统相连、扩建容易等诸多优点直流电压的稳定直接影响到直流潮流的稳定,因此直流电压控制是多端柔性直流输电系统稳定运行的重要因素之一。下垂控制策略具有无需通讯、可靠性较高等优点,但存在直流电压质量较差、功率分配不独立、参数设计困难等问题。本文首先介绍了多端柔性直流输电系统控制方法的分类比较,然后重点介绍了下垂控制数学模型,分析MTDC 系统中下垂控制参数对直流电压与电流(功率)的影响机理,研究满足MTDC 系统功率平衡和直流电压稳定的V-I(V-P)下垂特性曲线。 关键词:VSC-MTDC 下垂控制模块化多电平换流器

一、引言 基于电压源换流器(Voltage Source Converter,VSC)的高压直流输电(High Voltage Direct Current,HVDC)技术(HVDC based on VSC,VSC-HVDC,也称柔性直流输电技术)系统以其灵活性、经济性和可靠性,在新能源并网、城市直流配电网、孤岛供电等领域有着广泛的应用前景。MTDC 系统接线方式分为串联、并联和混联等,目前主要采用并联式[1]。并联接线的MTDC 系统中所有VSC 工作于相同直流母线电压下,因此直流电压控制是系统稳定运行的关键,类似于交流系统中的频率控制。 多端柔性直流输电系统级直流电压控制策略可以分为三大类,分别是单点直流电压控制策略、多点直流电压控制策略以及直流电压斜率控制策略。单点直流电压控制策略将一个换流站作为直流电压控制站,其余换流站负责控制其他的变量,例如交流功率、交流频率、交流电压等,系统中仅有一个换流站对直流电压进行控制,如果这个换流站失去了直流电压的控制能力,整个柔性直流输电系统的潮流将失稳,因此单点直流电压控制策略的适用性较差。多点直流电压控制策略是使直流输电系统中的多个换流站具备直流电压控制能力。按照是否需要换流站间通信设备进行分类,多点直流电压控制策略又可分为主从控制策略和直流电压偏差控制策略。主从控制策略是一种需要换流站间通信的控制策略,这种控制方式利用换流站间的通信系统实现了直流电压的稳定,具有控制特性好、直流电压质量高等优点,但系统可靠性依赖于换流器控制器与系统控制器之间的高速通讯,这严重制约了多端直流输电尤其是长距离输电系统可靠性的提高。直流电压偏差控制策略是一种无需站问通信的控制策略,这种控制策略的实质是在定直流电压站故障退出运行后,后备定直流电压站能够检测到直流电压的较大偏移并转入定直流电压运行模式,保证了直流电压的稳定性;同时其设计简单、可靠性强。 下垂控制策略为多点控制,控制器通过测量本地直流母线电压对功率分配进行调节,因而不依赖于换流站间的高速通讯,系统可靠性较高。 二、多端柔性直流输电系统的直流电压控制策略 2.1柔性直流输电系统概述 总体上来看,目前的多端直流输电系统接线方式主要有串联型、并联型和混联型 3 种类型。由于并联型多端系统具有调节范围宽、扩建灵活、易于控制和可靠性高等突出优点,成为研究的热点和应用的重点。本文设计的直流电压混合控制策略主要是针对并联型多端系统。多端柔性直流输电系统控制是一个庞大复杂且相互耦合的多输入、多输出系统,为满足系统控制的快速性和高可靠性,一

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