电力系统分析第6章

1、第六章第六章 电力系统的无功功率电力系统的无功功率 平衡和电压调整平衡和电压调整电力系统分析电力系统分析22021-12-6第六章第六章 电力系统的无功功率电力系统的无功功率 平衡和电压调整平衡和电压调整n 6.1 电力系统中无功功率的平衡n 6.2 电力系统的电压管理n 6.3 电力系统的几种主要调压措施32021-12-66.1 电力系统中无功功率的平衡电力系统中无功功率的平衡 一、无功功率负荷和无功功率损耗一、无功功率负荷和无功功率损耗n无功功率损耗：无功功率损耗：变压器的无功损耗：变压器的无功损耗：NyTSIQ100%0励磁无功损耗：励磁无功损耗：22100%NNkzTSSSUQ绕组漏

2、抗中的无功损耗：绕组漏抗中的无功损耗：输电线路的无功损耗输电线路的无功损耗并联电纳中的无功损耗：又称充电功率，与线路电并联电纳中的无功损耗：又称充电功率，与线路电压的平方成正比，呈容性。压的平方成正比，呈容性。n无功功率负荷：主要是异步电动机无功功率负荷：主要是异步电动机42021-12-6串联电抗中的损耗：与负荷电流的平方成正比，串联电抗中的损耗：与负荷电流的平方成正比，呈感性。呈感性。1. 同步发电机同步发电机发电机在额定状态下运行时，可发出无功功率为发电机在额定状态下运行时，可发出无功功率为 NGNNGNGNPSQtansin 二、无功功率电源二、无功功率电源下图下图为发电机额定运行时的

3、相量图。图中：为发电机额定运行时的相量图。图中：_OC 转子电流（转子电流（ 代表空载电动势）代表空载电动势） ；_OC 定子电流（定子电流（ 代表电压降代表电压降 ） ；_ACdNXIGNSAC_NGNGNSPADcos_NGNGNSQABsin_52021-12-6 在不同功率因数下，发电机发出的在不同功率因数下，发电机发出的P和和Q受到以下限制：受到以下限制：以以A为圆心，为圆心，AC为半径的圆弧表示受定子额定电流的限制；为半径的圆弧表示受定子额定电流的限制；以以O为圆心，为圆心，OC为半径的圆弧表示受转子额定电流的限制；为半径的圆弧表示受转子额定电流的限制；水平线水平线DC表示受原动机

4、出力的限制。表示受原动机出力的限制。 DB62021-12-6 当功率因数较小时，可多发当功率因数较小时，可多发Q，但受转子电流的，但受转子电流的影响，只能按影响，只能按BC调节，此时调节，此时SSN ；当功率因数较；当功率因数较大时，可多发大时，可多发P，但受汽轮机额定功率的限制，只能，但受汽轮机额定功率的限制，只能沿沿CD调节，此时定、转子电流均未到额定电流，调节，此时定、转子电流均未到额定电流，SSN 。 可见，发电机只有在额定电压、电流、功率因可见，发电机只有在额定电压、电流、功率因数下运行时，视在功率才能达额定值，其容量才能数下运行时，视在功率才能达额定值，其容量才能最充分利用。最充

5、分利用。 当系统中无功电源不足时，可利用发当系统中无功电源不足时，可利用发电机降低功率因数运行，多发无功以提高电压水平，电机降低功率因数运行，多发无功以提高电压水平，但发电机的运行点不能超过但发电机的运行点不能超过P-Q极限图的范围。极限图的范围。72021-12-62. 同步调相机同步调相机同步调相机实质上是只能发出无功功率的发电机。同步调相机实质上是只能发出无功功率的发电机。 过励磁运行时，向系统供给无功功率，起无功电源过励磁运行时，向系统供给无功功率，起无功电源的作用；欠励磁运行时，从系统吸收感性无功功率，的作用；欠励磁运行时，从系统吸收感性无功功率，起无功负荷作用。起无功负荷作用。欠励

6、磁运行时的容量是过励磁运行时容量的欠励磁运行时的容量是过励磁运行时容量的5060。说明：说明：装有自动调节励磁装置的调相机可以平滑调节无功功装有自动调节励磁装置的调相机可以平滑调节无功功率的大小和方向来维持系统的电压，但由于它的有功损耗损率的大小和方向来维持系统的电压，但由于它的有功损耗损耗大（约为额定容量的耗大（约为额定容量的1.55%），响应速度较慢，投资大，），响应速度较慢，投资大，维护量大，现已逐渐被静止无功补偿装置所取代。维护量大，现已逐渐被静止无功补偿装置所取代。82021-12-63. 并联电容器（静电电容器）并联电容器（静电电容器） 并联电容器只能向系统供应感性无功功率。并联电

7、容器只能向系统供应感性无功功率。它所供应的感性无功与其端电压的平方成正比，即它所供应的感性无功与其端电压的平方成正比，即 CCXUQ2 当系统发生故障电压下将时，电容器无功输出的减当系统发生故障电压下将时，电容器无功输出的减少将导致电压继续下降。因此，电容器的无功功率调少将导致电压继续下降。因此，电容器的无功功率调节性能比较差。节性能比较差。 优点：优点：运行方式灵活运行方式灵活 （既可集中使用，又可分散安装），单（既可集中使用，又可分散安装），单位容量投资较少，维护检修方便，有功功率损耗小（约为额位容量投资较少，维护检修方便，有功功率损耗小（约为额定容量的定容量的0.30.5%）。）。920

8、21-12-64. 静止无功补偿器（静止无功补偿器（SVC）静止无功补偿器由静电电容器与电抗器并联组成。静止无功补偿器由静电电容器与电抗器并联组成。它利用电容器可发出感性无功功率，电抗器可吸收感它利用电容器可发出感性无功功率，电抗器可吸收感性无功功率的特点，再配以适当的调节装置，即可成为性无功功率的特点，再配以适当的调节装置，即可成为平滑调节输出无功功率的装置。平滑调节输出无功功率的装置。常用的静止无功补偿器有可控饱和电抗器型、自饱和常用的静止无功补偿器有可控饱和电抗器型、自饱和电抗器型、可控硅控制电抗器，其电路原理图如电抗器型、可控硅控制电抗器，其电路原理图如图图6-8所所示。示。SVC的工

9、作原理：调节电抗器的无功功率，使之随负的工作原理：调节电抗器的无功功率，使之随负荷的变化能作相反方向的变化，以维持电网供给的无功荷的变化能作相反方向的变化，以维持电网供给的无功功率恒定，从而使母线电压保持不变。功率恒定，从而使母线电压保持不变。102021-12-6优点：优点：能快速调节无功功率以适应动态无功补偿的需要；调节连续平滑，能快速调节无功功率以适应动态无功补偿的需要；调节连续平滑，对系统不会引起大的波动；滤波电路可以消除高次谐波对负荷的干扰；运对系统不会引起大的波动；滤波电路可以消除高次谐波对负荷的干扰；运行维护方便，功率损耗小；对不平衡的负荷变动有较高的补偿能力，可以行维护方便，功

10、率损耗小；对不平衡的负荷变动有较高的补偿能力，可以做到分相补偿；对冲击性负荷的适应性较强。做到分相补偿；对冲击性负荷的适应性较强。 图图6-8 静止无功补偿器静止无功补偿器(a)可控饱和电抗器型可控饱和电抗器型 (b)自饱和电抗器型自饱和电抗器型 (c)可控硅控制电抗器可控硅控制电抗器112021-12-6 三、无功功率平衡三、无功功率平衡QQQLGC电源供应的无功功率之电源供应的无功功率之和，它包括发电机的无和，它包括发电机的无功功率和各种无功补偿功功率和各种无功补偿设备供给的无功功率设备供给的无功功率负荷消耗的无功负荷消耗的无功功率之和，可按功率之和，可按负荷的有功功率负荷的有功功率和功率

11、因数计算和功率因数计算网络无功功率损耗之网络无功功率损耗之和，它包括变压器、和，它包括变压器、线路电抗和线路电纳线路电抗和线路电纳中的无功功率损耗中的无功功率损耗无功功率平衡计算的前提是系统的电压水平正常。如无功功率平衡计算的前提是系统的电压水平正常。如果不能在正常电压水平下保证无功功率平衡，系统的电果不能在正常电压水平下保证无功功率平衡，系统的电压质量就不能保证。压质量就不能保证。和有功功率一样，系统中的无功功率也应有一定的备和有功功率一样，系统中的无功功率也应有一定的备用容量，否则，当负荷增大时，电压质量将无法保证。用容量，否则，当负荷增大时，电压质量将无法保证。几点说明：几点说明：122

12、021-12-6为改善电压质量和降低网损，应尽量避免通过电网输为改善电压质量和降低网损，应尽量避免通过电网输送大量的无功功率。送大量的无功功率。无功平衡是一个比有功平衡更复杂的问题。不仅要考无功平衡是一个比有功平衡更复杂的问题。不仅要考虑总的无功功率平衡，还要考虑分地区的无功平衡，还虑总的无功功率平衡，还要考虑分地区的无功平衡，还要计及超高压线路的充电功率、网损、线路改造、新变要计及超高压线路的充电功率、网损、线路改造、新变压器投运及大用户对无功平衡的影响。压器投运及大用户对无功平衡的影响。应根据无功功率平衡的计算结果，确定补偿设备的容应根据无功功率平衡的计算结果，确定补偿设备的容量，并按就地

13、平衡的原则进行补偿容量的分配。小容量量，并按就地平衡的原则进行补偿容量的分配。小容量的、分散的无功补偿可采用静电电容器；大容量的配置的、分散的无功补偿可采用静电电容器；大容量的配置在系统中枢点的无功补偿在系统中枢点的无功补偿 则宜采用同步调相机或则宜采用同步调相机或SVC。132021-12-66.2 电力系统的电压管理电力系统的电压管理 一、中枢点的电压管理一、中枢点的电压管理v电力系统进行电压调整的目的，就是要采取各种措施，电力系统进行电压调整的目的，就是要采取各种措施，使用户处的电压偏移保持在允许的范围之内。使用户处的电压偏移保持在允许的范围之内。v电力系统电压的监视和调整可以通过监视、

14、调整电压电力系统电压的监视和调整可以通过监视、调整电压中枢点的电压而实现。中枢点的电压而实现。v电压中枢点是指某些可以反映系统电压水平的主要发电压中枢点是指某些可以反映系统电压水平的主要发电厂或枢纽变电所的母线。电厂或枢纽变电所的母线。1.电压中枢点的选择电压中枢点的选择区域性水、火电厂的高压母线；区域性水、火电厂的高压母线；枢纽变电所大型的二次母线；枢纽变电所大型的二次母线；142021-12-6有大量地方负荷的发电厂母线；有大量地方负荷的发电厂母线；城市直降变电所的二次母线。城市直降变电所的二次母线。2. 中枢点的调压方式中枢点的调压方式逆调压：逆调压： 最大负荷时升高中枢点电压，但不超过

15、线路最大负荷时升高中枢点电压，但不超过线路额定电压的额定电压的105%，最小负荷时降低中枢点电压，但不低，最小负荷时降低中枢点电压，但不低于线路的额定电压。适用于供电线路较长、负荷变化较于线路的额定电压。适用于供电线路较长、负荷变化较大的中枢点。大的中枢点。顺调压：顺调压：最大负荷时允许中枢点电压降低，但不低于最大负荷时允许中枢点电压降低，但不低于线路额定电压的线路额定电压的102.5% ，最小负荷时允许中枢点电压升，最小负荷时允许中枢点电压升高，但不高于线路额定电压的高，但不高于线路额定电压的107.5%。 适用于供电线路适用于供电线路不长，负荷变动不大的中枢点。不长，负荷变动不大的中枢点。

16、152021-12-6恒调压：恒调压：中枢点电压保持基本不变，一般为线路额定中枢点电压保持基本不变，一般为线路额定电压的电压的102105， 适用于线路长度、负荷变动情况适用于线路长度、负荷变动情况介于上述两者之间的情况。介于上述两者之间的情况。二、二、电压调整的基本原理电压调整的基本原理 图图6-2为一简单电力系统略去元件导纳支路和功率损为一简单电力系统略去元件导纳支路和功率损耗后归算到高压侧的等值电路。耗后归算到高压侧的等值电路。 162021-12-6由上式可见，调整负荷节点由上式可见，调整负荷节点b的电压可以采取以下措施：的电压可以采取以下措施： 调节发电机励磁电流以改变发电机端电压调

17、节发电机励磁电流以改变发电机端电压 UG 进行调压进行调压 ；选择适当变压器变比选择适当变压器变比K进行调压进行调压 ； 改变输电线路的参数改变输电线路的参数R和和X进行调压进行调压 ；改变无功功率改变无功功率Q的分布进行调压的分布进行调压 。 21121KUKQXPRKUKUKUUGGGb由由图图6-2可知：负荷节点可知：负荷节点b的电压为：的电压为：172021-12-66.3 电力系统的几种主要调压措施电力系统的几种主要调压措施 一、改变发电机端电压调压一、改变发电机端电压调压改变发电机端电压调压是一种不需耗费投资而且最直改变发电机端电压调压是一种不需耗费投资而且最直接的调压方法。接的调

18、压方法。大中型同步发电机都装有自动励磁调节装置，根据运大中型同步发电机都装有自动励磁调节装置，根据运行情况调节发电机励磁电流以改变发电机端电压可以达行情况调节发电机励磁电流以改变发电机端电压可以达到调压的目的。到调压的目的。对于不同类型的供电网络，发电机调压所起作用不同：对于不同类型的供电网络，发电机调压所起作用不同：由孤立的发电厂不经升压直接供电的小型电力网，改由孤立的发电厂不经升压直接供电的小型电力网，改变发电机端电压就可以满足荷点的电压质量要求，不必变发电机端电压就可以满足荷点的电压质量要求，不必另外再增加调另外再增加调 压设备。（如下图）压设备。（如下图）182021-12-6由图可见

19、，采用逆调压时，最远负荷处的电压偏移最大负荷时为由图可见，采用逆调压时，最远负荷处的电压偏移最大负荷时为-5%，最小负荷时为，最小负荷时为+2%，即都在一般负荷要求的，即都在一般负荷要求的5%范围内。范围内。192021-12-6对供电线路较长、供电范围较大的多电压等级电网，对供电线路较长、供电范围较大的多电压等级电网，由于不同运行方式下电压损耗的变化幅度太大，单靠发由于不同运行方式下电压损耗的变化幅度太大，单靠发电机调压不能满足负荷点电压的需求。此时发电机调压电机调压不能满足负荷点电压的需求。此时发电机调压主要是为了满足近处地方负荷的电压质量要求。主要是为了满足近处地方负荷的电压质量要求。对

20、于由若干发电厂并列运行的电力系统，进行电压调对于由若干发电厂并列运行的电力系统，进行电压调整的电厂需有相当充裕的无功容量储备，利用发电机调整的电厂需有相当充裕的无功容量储备，利用发电机调压一般不易满足要求。另外调整个别发电厂的母线电压，压一般不易满足要求。另外调整个别发电厂的母线电压，会引起无功功率重新分配，可能同无功功率的经济分配会引起无功功率重新分配，可能同无功功率的经济分配发生矛盾。此时发电机调压发生矛盾。此时发电机调压只能作为一种辅助性的调压只能作为一种辅助性的调压措施。措施。 202021-12-6 二、改变变压器变比进行调压二、改变变压器变比进行调压1. 双绕组变压器双绕组变压器n

21、降压变压器分接头的选择降压变压器分接头的选择U2P+jQU1RT jXT 最大负荷时，变压器高压母线的电压为最大负荷时，变压器高压母线的电压为U1.max，变压器中，变压器中的电压损耗为的电压损耗为 ，则归算到高压侧的低压母线电压为：，则归算到高压侧的低压母线电压为：maxTUmax. 1maxmaxmax. 1max.max. 1max. 2UXQRPUUUUTTT高压侧高压侧212021-12-6若变压器低压母线要求的实际电压为若变压器低压母线要求的实际电压为 ，则，则max2Umax.12max.max. 1maxmax. 2max. 2tNTUUUUKUU 式中，式中，Kmax为最大负

22、荷时变压器的实际变比，为最大负荷时变压器的实际变比， NtUUK2max1max/因此，最大负荷时变压器的分接头电压为：因此，最大负荷时变压器的分接头电压为： max. 22max.max. 1max.1UUUUUNTt同理，可求出变压器在最小负荷时的分接头电压为：同理，可求出变压器在最小负荷时的分接头电压为： min. 22min.min. 1min.1UUUUUNTt222021-12-6变压器的分接头电压为：变压器的分接头电压为：min.1max.1121tttUUU 根据计算出的根据计算出的U1t 选择一个与它最接近的分接头。然选择一个与它最接近的分接头。然后根据所选取的分接头校验最大

23、负荷和最小负荷时低压母后根据所选取的分接头校验最大负荷和最小负荷时低压母线电压上的实际电压是否符合要求。线电压上的实际电压是否符合要求。 例例6-1 某降压变电所有一台变比为（某降压变电所有一台变比为（11022.5%）/11的变压器，归算到高压侧的阻抗为的变压器，归算到高压侧的阻抗为2.44+j40。已知最大。已知最大负荷时通过变压器的功率为负荷时通过变压器的功率为28+j14MVA，高压母线电压，高压母线电压为为113kV，最小负荷时通过变压器的功率为，最小负荷时通过变压器的功率为10+j6MVA，高压母线电压为高压母线电压为115kV，低压侧母线电压允许变化范围为，低压侧母线电压允许变化

24、范围为1011kV，试选择变压器的分接头。，试选择变压器的分接头。232021-12-6解：最大负荷及最小负荷时变压器的电压损耗为解：最大负荷及最小负荷时变压器的电压损耗为kV56. 5113401444. 228max. 1maxmaxmax.UXQRPUTTTkV3 . 211540644. 210min. 1minminmin.UXQRPUTTT最大和最小负荷时变压器的分接头电压分别为：最大和最小负荷时变压器的分接头电压分别为： kV2 .118101156. 5113max. 22max.max. 1max.1UUUUUNTtkV7 .11211113 . 2115min. 22min

25、.min. 1min.1UUUUUNTtkV45.1157 .1122 .1182121min.1max.11tttUUU242021-12-6选择最接近的分接头电压选择最接近的分接头电压115.5kV，即，即110+5%的分接头。的分接头。 按所选分接头电压分别校验最大负荷和最小负荷时按所选分接头电压分别校验最大负荷和最小负荷时低压母线电压的实际电压：低压母线电压的实际电压：kVkV1023.105 .1151156. 511312max.max. 1max. 2tNTUUUUUkVkV1173.105 .115113 . 211512min.min. 1min. 2tNTUUUUU 均未超

26、出允许电压范围均未超出允许电压范围1011kV，因此所选分接头，因此所选分接头能满足调压要求。能满足调压要求。252021-12-6max. 22max.max. 1max.1)(UUUUUNTtmin. 22min.min. 1min1)(UUUUUNTt 则变压器的分接头电压为：则变压器的分接头电压为： min.1max.1121tttUUUn升压变压器分接头的选择升压变压器分接头的选择U1P+jQU2RT jXT高压侧高压侧TU 升压变压器分接头的选择方法与降压变压器基本相升压变压器分接头的选择方法与降压变压器基本相同，但是，由于升压变压器中功率方向是从低压侧送往同，但是，由于升压变压器

27、中功率方向是从低压侧送往高压侧的，故公式中高压侧的，故公式中 前的符号应相反，即有前的符号应相反，即有262021-12-62. 三绕组变压器三绕组变压器 三绕组变压器变压器的分接头接在高、中压侧，可三绕组变压器变压器的分接头接在高、中压侧，可两次套用双绕组变压器的算法，步骤如下：两次套用双绕组变压器的算法，步骤如下：首先根据低压母线对调压的要求，选择高压绕组的分首先根据低压母线对调压的要求，选择高压绕组的分接头。即将高、低压绕组看作双绕组，确定高绕组接头，接头。即将高、低压绕组看作双绕组，确定高绕组接头，则则 331311)(UUUUUNTt然后再根据中压侧所要求的电压和选定的高压绕组分然后

28、再根据中压侧所要求的电压和选定的高压绕组分接头来确定中压绕组的分接头。即将高、中压绕组看作接头来确定中压绕组的分接头。即将高、中压绕组看作双绕组，确定中绕组分接头位置，则双绕组，确定中绕组分接头位置，则 212112UUUUUTtt272021-12-63. 有载调压变压器有载调压变压器当最大、最小负荷时电压变化幅度超过了分接头的调整当最大、最小负荷时电压变化幅度超过了分接头的调整范围范围(5)，或者调压要求的变化趋势与实际的相反，或者调压要求的变化趋势与实际的相反(例例如逆调压如逆调压)时，则利用普通变压器将无法满足调压要求，时，则利用普通变压器将无法满足调压要求，这时可采用有载调压变压器。

29、这时可采用有载调压变压器。 有载调压变压器的高压侧除主绕组外，还有一个可调分有载调压变压器的高压侧除主绕组外，还有一个可调分接头的调压绕组，它可以在带负荷情况下切换分接头，接头的调压绕组，它可以在带负荷情况下切换分接头，调压范围也比较大，一般在调压范围也比较大，一般在15%以上。以上。目前我国目前我国110kV电压级的有载调压变压器有七个分接头，电压级的有载调压变压器有七个分接头，调压范围为调压范围为11032.5，220kV电压级的有载调压变电压级的有载调压变压器有九个分接头，调压范围为压器有九个分接头，调压范围为22042.5。282021-12-6 图图6-4为具有调压绕组有载调压变压器

30、的接线图。为具有调压绕组有载调压变压器的接线图。用于在切换过程用于在切换过程中限制两个分接中限制两个分接头间的短路电流头间的短路电流 它的主绕组上连接一个它的主绕组上连接一个具有若干分接头的调压绕组，具有若干分接头的调压绕组，依靠特殊的切换装置可以带依靠特殊的切换装置可以带负荷改变分接头。切换装置负荷改变分接头。切换装置有两个可动触头，改变分接有两个可动触头，改变分接头时，先将一个动触头移到头时，先将一个动触头移到选定的分接头上，然后再将选定的分接头上，然后再将另一个动触头移到该分接头另一个动触头移到该分接头上，这样在分接头切换过程上，这样在分接头切换过程中才不致使变压器开路。中才不致使变压器

31、开路。 图图6-4 有载调压变压器接线图有载调压变压器接线图292021-12-6 例例6-2 三绕组变压器的额定电压为三绕组变压器的额定电压为11038.56.6kV，其等值电路如图其等值电路如图6-5所示。各绕组最大负荷时流过的功率所示。各绕组最大负荷时流过的功率已标于图中，最小负荷为最大负荷的已标于图中，最小负荷为最大负荷的1/2；与该变压器相；与该变压器相连的高压母线电压在最大、最小负荷时分别为连的高压母线电压在最大、最小负荷时分别为112、115kV；中、低压母线；中、低压母线电压偏移在最大、最小电压偏移在最大、最小负荷时分别允许为、负荷时分别允许为、7.5%。试选择变压器。试选择变

32、压器高、中压绕组的分接头。高、中压绕组的分接头。解：（见解：（见P112） 图图6-5 三绕组变压器等值电路三绕组变压器等值电路302021-12-6 三、改变网络中无功功率分布进行调压三、改变网络中无功功率分布进行调压无功功率的产生基本上不消耗能源，但是无功功率沿电无功功率的产生基本上不消耗能源，但是无功功率沿电力网传送却要引起有功功率损耗和电压损耗。力网传送却要引起有功功率损耗和电压损耗。改变无功功率分布可以减少线路上的功率损耗和电压损改变无功功率分布可以减少线路上的功率损耗和电压损耗，从而改善用户处的电压质量。耗，从而改善用户处的电压质量。 改变无功功率分布调压的方法，是在用户处就地补偿

33、改变无功功率分布调压的方法，是在用户处就地补偿（并联补偿）无功功率电源，以减少电网传输的无功功率。（并联补偿）无功功率电源，以减少电网传输的无功功率。 当电力系统的无功电源不足时，单靠改变变压器的当电力系统的无功电源不足时，单靠改变变压器的变比是不能满足调压要求的，需要在适当的位置对所缺变比是不能满足调压要求的，需要在适当的位置对所缺的无功进行补偿。的无功进行补偿。312021-12-6 设系统接线如图所示，忽略线路上的充电功率、设系统接线如图所示，忽略线路上的充电功率、变压器的空载损耗和电压降落的横分量。变压器的空载损耗和电压降落的横分量。无功补偿前：无功补偿前：221UQXPRUUCCCU

34、XQQPRUU221)(无功补偿后：无功补偿后：归算到高压侧归算到高压侧的变电所低压的变电所低压母线电压母线电压有无功补偿时归有无功补偿时归算到高压侧的变算到高压侧的变电所低压母线所电所低压母线所要求的电压要求的电压322021-12-6 设补偿前、后电压设补偿前、后电压U1维持不变，则有：维持不变，则有：CCCUXQQPRUUQXPRU2222)(22222222UUXUUQXPRUQXPRUUXUQCCCCCC设变压器的变比为设变压器的变比为 ，则上式改写为：，则上式改写为：NtUUK212222KKUUXUQCCCKUUCC/22式中，式中， 为变电所低压母线所要求的电压。为变电所低压母

35、线所要求的电压。332021-12-6 由此可见，补偿容量取决于调压要求和变压器的变由此可见，补偿容量取决于调压要求和变压器的变比比K，而变比的确定与选用的补偿设备类型有关。，而变比的确定与选用的补偿设备类型有关。n选用并联电容器：电容器只能发出感性无功功率以提选用并联电容器：电容器只能发出感性无功功率以提高电压，但电压过高时却不能吸收感性无功功率来使电高电压，但电压过高时却不能吸收感性无功功率来使电压降低。为了充分利用补偿容量，在最大负荷时电容器压降低。为了充分利用补偿容量，在最大负荷时电容器应全部投入，在最小负荷时全部退出。应全部投入，在最小负荷时全部退出。第一步：按最小负荷时无补偿情况选

36、择变压器分接头：第一步：按最小负荷时无补偿情况选择变压器分接头： min.22min. 2min.CNtUUUU最小负荷时低压侧归最小负荷时低压侧归算到高压侧的电压算到高压侧的电压 最小负荷时低压最小负荷时低压侧应保持的电压侧应保持的电压 选择变比的原则：选择变比的原则：在满足调压的要求下，使补偿容量最小。在满足调压的要求下，使补偿容量最小。342021-12-6 NtUUK21 选择与选择与Ut.min相接近的标准分接头电压相接近的标准分接头电压U1t ，则变压器，则变压器的变比为的变比为 。 第二步：按最大负荷时的调压要求选择补偿容量：第二步：按最大负荷时的调压要求选择补偿容量： 2max

37、. 2max.2max.2KKUUXUQCCC最大负荷时低压侧归最大负荷时低压侧归算到高压侧的电压算到高压侧的电压 第三步：校验低压母线的实际电压是否满足调压要求。第三步：校验低压母线的实际电压是否满足调压要求。最大负荷时低压最大负荷时低压侧应保持的电压侧应保持的电压 n选用同步调相机：调相机在最大负荷时可以过励磁运选用同步调相机：调相机在最大负荷时可以过励磁运行发出无功功率，在最小负荷又能欠励磁运行（为过励行发出无功功率，在最小负荷又能欠励磁运行（为过励磁运行时额定容量的磁运行时额定容量的0.50.6倍）吸收无功功率，因此，倍）吸收无功功率，因此，变压器变比的选择应兼顾以上两种情况。变压器变

38、比的选择应兼顾以上两种情况。 352021-12-6最大负荷时，调相机作无功电源，发出全部容性无功最大负荷时，调相机作无功电源，发出全部容性无功QC，则，则2max. 2max.2max.2KKUUXUQCCC最小负荷时，调相机作无功负荷，吸收感性无功最小负荷时，调相机作无功负荷，吸收感性无功0.5QC，则，则2min. 2min.2min.25 . 0KKUUXUQCCC两式相除得：两式相除得： )()(5 . 0max. 2max.2max.2min. 2min.2min.2UUKUUUKUCCCC2min.22max.2max. 2max.2min. 2min.222CCCCUUUUUU

39、K362021-12-6例例6-3 系统接线如图所示，降压变电所低压侧要求常调系统接线如图所示，降压变电所低压侧要求常调压，试确定无功补偿容量。压，试确定无功补偿容量。补偿设备采用电容器；补偿设备采用电容器；补偿设备采用调相机。补偿设备采用调相机。解：（见解：（见P116）MVAMVA5 . 7101520min. 1max. 1jSjS，电压电压U1=118kV和阻抗和阻抗R12+jX12=26.4+j129.6 均为归算到高压侧的均为归算到高压侧的值。且值。且 则分解头电压为则分解头电压为 选择标准分接头选择标准分接头U1t变压器变压器的实际变比为的实际变比为 计算调相机的容量计算调相机的

40、容量QC校验电压。校验电压。NtKUU2NtUUK21372021-12-6 四、改变电力线路参数进行调压（串联电容器）四、改变电力线路参数进行调压（串联电容器） 未串联电容器前，线路的电未串联电容器前，线路的电压损耗为：压损耗为：2UQXPRU串联电容器后，则有：串联电容器后，则有：CCUXXQPRU2)( 可见，串联电容器后，电压损耗减小了，也即线路末可见，串联电容器后，电压损耗减小了，也即线路末端电压提高了，提高的数值为：端电压提高了，提高的数值为：NCCCUQXUXXQPRUQXPRUU22)(1.串联电容器的补偿原理串联电容器的补偿原理382021-12-6式中，式中，U2、U2C分

41、别为串联电容器前、后线路末端的电压，分别为串联电容器前、后线路末端的电压，可近似认为都等于线路的额定电压可近似认为都等于线路的额定电压UN。QUUUXNC)(由上式可得：由上式可得： 其中，其中， 为要求借助串联电容器减少的电压损耗。为要求借助串联电容器减少的电压损耗。 )(UU2.串联电容器的容量串联电容器的容量 实际中串联电容器是由若实际中串联电容器是由若干单个电容器串、并联组成，干单个电容器串、并联组成，如图所示。如图所示。 392021-12-6 每个电容器的额定电压和额定电流应满足：每个电容器的额定电压和额定电流应满足： max.max.CNCCCNCImIXInU 若每个电容器的额

42、定容量为若每个电容器的额定容量为QNC，则三相电容器组的，则三相电容器组的总容量为：总容量为： NCNCNCCImnUmnQQ3333. 串联电容器的装设位置串联电容器的装设位置 串联电容器的装设位置与负荷分布和电源分布有关。串联电容器的装设位置与负荷分布和电源分布有关。其一般原则是应使沿电力线联电容器路电压分布尽可能其一般原则是应使沿电力线联电容器路电压分布尽可能均匀，且各负荷点的电压都在允许范围之内。均匀，且各负荷点的电压都在允许范围之内。402021-12-6当负荷集中在线路末端时，串联电容器应装设在线路末端；当负荷集中在线路末端时，串联电容器应装设在线路末端；沿电力线路有若干个负荷时，串联电容器应装设在线路电压沿电力线路有若干个负荷时，串联电容器应装设在线路电压损耗的二分之一处。（见下图）损耗的二分之一处。（见下图） 图图6-11 设置串联电容器后沿电力线路的电压分布设置串联电容器后沿电力线路的电压分布(a)负荷集中在线路末端负荷集中在线路末端 (b)沿线有若干个负荷沿线有若干个负荷412021-12-64. 补偿度：补偿所需的容抗值补偿度：补偿所需的容抗值X