第六章电力系统无功功率和电压调整

1、第六章电力系统无功功率和电压调整电压偏移过大对电力系统本身以及用电设备会带来不良电压偏移过大对电力系统本身以及用电设备会带来不良的影响。的影响。（1 1）效率下降，经济性变差。）效率下降，经济性变差。（2 2）电压过高，照明设备寿命下降，影响绝缘。）电压过高，照明设备寿命下降，影响绝缘。（3 3）电压过低，电机发热。）电压过低，电机发热。（4 4）系统电压崩溃）系统电压崩溃不可能使所有节点电压都保持为额定值。不可能使所有节点电压都保持为额定值。 电力系统一般规定一个电压偏移的最大允许范围电力系统一般规定一个电压偏移的最大允许范围. . 一、 电压调整的必要性l35kV35kV及以上电压供电负荷

2、及以上电压供电负荷: : 5%5%l10kV10kV及以下电压供电负荷及以下电压供电负荷: : 7%7%l低压照明负荷低压照明负荷: +5%: +5% -10%-10%l农村电网农村电网: +7.5%: +7.5% -10%-10%我国规定的允许电压偏移我国规定的允许电压偏移图图6-1 6-1 等值电路和相量图等值电路和相量图 二、无功功率和电压的关系 例例: :隐极机经过一段线路向负荷供电隐极机经过一段线路向负荷供电 sincosXEVVIP XVXEVVIQ2cossin XVPXEVQ222 当当P P为一定值时，得为一定值时，得 cossinsincosEXIVEXI 应该力求实现在额

3、定电压下的系统无功功率平衡。应该力求实现在额定电压下的系统无功功率平衡。 图图6-2 6-2 无功平衡与电压水平无功平衡与电压水平 XVPXEVQ222 负荷无功负荷无功发电机无功发电机无功三、无功功率电源电力系统的无功功率电源有发电机、同步调相机、静电力系统的无功功率电源有发电机、同步调相机、静电电容器及静止补偿器，后三种装置又称为无功补偿电电容器及静止补偿器，后三种装置又称为无功补偿装置。装置。1. 发电机发电机发电机在额定状态下运行时，可发出无功功率：发电机在额定状态下运行时，可发出无功功率： NGNNGNGNtgPSQ sin2. 2. 同步调相机同步调相机同步调相机相当于空载运行的同

4、步电动机。同步调相机相当于空载运行的同步电动机。在过励磁运行时，它向系统供给感性无功功率而起无功在过励磁运行时，它向系统供给感性无功功率而起无功电源的作用，能提高系统电压；电源的作用，能提高系统电压；在欠励磁运行时（欠励磁最大容量只有过励磁容量的在欠励磁运行时（欠励磁最大容量只有过励磁容量的（50% 50% 65%65%）) )，它从系统吸取感性无功功率而起无功负，它从系统吸取感性无功功率而起无功负荷作用，可降低系统电压。荷作用，可降低系统电压。它能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸取）它能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸取）的无功功率，进行电压调节。因而调节性能较好。的无功功率

5、，进行电压调节。因而调节性能较好。 缺点：缺点：同步调相机是旋转机械，运行维护比较复杂；同步调相机是旋转机械，运行维护比较复杂；有功功率损耗较大，在满负荷时约为额定容量有功功率损耗较大，在满负荷时约为额定容量的的 5)%5)%，容量越小，百分值越大；，容量越小，百分值越大；小容量的调相机每小容量的调相机每kVAkVA容量的投资费用也较大。容量的投资费用也较大。故同步调相机宜大容量集中使用，容量小于故同步调相机宜大容量集中使用，容量小于5MVA5MVA的一般不装设。的一般不装设。同步调相机常安装在枢纽变电所同步调相机常安装在枢纽变电所 。 静电电容器可按三角形和星形接法连接在变电所静电电容器可按

6、三角形和星形接法连接在变电所母线上。它供给的无功功率母线上。它供给的无功功率Q QC C值与所在节点电压的值与所在节点电压的平方成正比，即平方成正比，即 缺点：电容器的无功功率调节性能比较差。缺点：电容器的无功功率调节性能比较差。 优点：静电电容器的装设容量可大可小，既可集优点：静电电容器的装设容量可大可小，既可集中使用，又可以分散安装。且电容器每单位容量的中使用，又可以分散安装。且电容器每单位容量的投资费用较小，运行时功率损耗亦较小，维护也较投资费用较小，运行时功率损耗亦较小，维护也较方便。方便。QC=V 2/XC3. 静电电容器静电电容器静止补偿器由静电电容器与电抗器并联组成静止补偿器由静

7、电电容器与电抗器并联组成电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，两者结合起来，再配以适当的调节装置，就能够平两者结合起来，再配以适当的调节装置，就能够平滑地改变输出（或吸收）的无功功率。滑地改变输出（或吸收）的无功功率。4. 静止补偿器静止补偿器图图6-5 静止无功补偿器的原理图静止无功补偿器的原理图 (a)可控饱和电抗器型；(b)自饱和电抗器型；(c)可控硅控制电抗器型；(d) 可控硅控制电抗器和可控硅投切电容器组合型四、无功功率平衡四、无功功率平衡电力系统无功功率平衡的基本要求：系统中的无电力系统无功功率平衡的基本要求：系统中的无功电源可以发

8、出的无功功率应该大于或至少等于功电源可以发出的无功功率应该大于或至少等于负荷所需的无功功率和网络中的无功损耗。负荷所需的无功功率和网络中的无功损耗。 GCLDLresQQQQ Q Qresres00表示系统中无功功率可以平衡且有适量的表示系统中无功功率可以平衡且有适量的备用；备用；Q Qresres00表示系统中无功功率不足，应考虑加设无表示系统中无功功率不足，应考虑加设无功补偿装置。功补偿装置。五、电力系统的电压调整1造成电压偏移的原因造成电压偏移的原因（1 1）设备及线路压降）设备及线路压降（2 2）负荷波动）负荷波动（3 3）运行方式改变）运行方式改变（4 4）无功不足或过剩）无功不足或

9、过剩 一、电力系统电压偏移的原因及影响（1 1）电压偏移，效率下降，经济性变差。）电压偏移，效率下降，经济性变差。（2 2）电压过高，照明设备寿命下降，影响绝缘。）电压过高，照明设备寿命下降，影响绝缘。（3 3）电压过低，电机发热。）电压过低，电机发热。（4 4）系统电压崩溃。）系统电压崩溃。图图6-6“电压崩溃电压崩溃”现象现象 六、中枢点的电压管理电压中枢点：指那些能够反映和控制整个系统电电压中枢点：指那些能够反映和控制整个系统电压水平的节点（母线）。压水平的节点（母线）。 1电压中枢点的选择电压中枢点的选择（1 1）大型发电厂的高压母线；）大型发电厂的高压母线；（2 2）枢纽变电所的二次

10、母线；）枢纽变电所的二次母线；（3 3）有大量地方性负荷的发电厂母线。）有大量地方性负荷的发电厂母线。 一般可选择下列母线作为电压中枢点：一般可选择下列母线作为电压中枢点：图图6-7 6-7 电力系统的电压中枢点电力系统的电压中枢点 例：中枢点中枢点中枢点中枢点3 3中枢点电压调整的方式中枢点电压调整的方式 中枢点电压调整方式一般分为三类：中枢点电压调整方式一般分为三类： 逆调压、顺调压和常调压。逆调压、顺调压和常调压。 (1)(1)逆调压：指在电压允许偏移范围内，供电电压的调整使逆调压：指在电压允许偏移范围内，供电电压的调整使在电网高峰负荷时的电压值高于电网低谷负荷时的电压在电网高峰负荷时的

11、电压值高于电网低谷负荷时的电压值。值。最大负荷时升高电压，但不超过线路额定电压的最大负荷时升高电压，但不超过线路额定电压的105%105%，即即V VN N；最小负荷时降低电压，但不低于线路的额定电压，即最小负荷时降低电压，但不低于线路的额定电压，即V VN N。适用于：中枢点至各负荷点的线路较长，各负荷变化规律适用于：中枢点至各负荷点的线路较长，各负荷变化规律大致相同、且变化幅度较大的情况。大致相同、且变化幅度较大的情况。 最大负荷时降低电压，但不低于线路额定电压的最大负荷时降低电压，但不低于线路额定电压的2.5%2.5%，即即V VN N； 最小负荷时升高电压，但不超过线路额定电压的最小负

12、荷时升高电压，但不超过线路额定电压的7.5%7.5%，即即V VN N。适用于：负荷变动很小、线路损耗也小，或者用户处电适用于：负荷变动很小、线路损耗也小，或者用户处电压偏移允许较大的情况。压偏移允许较大的情况。(3) 常调压常调压 电压保持在较线路额定电压高电压保持在较线路额定电压高2%2% 5%5%的数值，即的数值，即( ( 1.05)1.05)V VN N，不随负荷变化来调整中枢点的电压。，不随负荷变化来调整中枢点的电压。适用于：负荷变动较小的情况。适用于：负荷变动较小的情况。 (2) 顺调压顺调压 在电力系统中选定某些枢纽点作为电压监视点，以监视全在电力系统中选定某些枢纽点作为电压监视

13、点，以监视全系统的电压，这些监视点就是电压中枢点。一般地区负荷较系统的电压，这些监视点就是电压中枢点。一般地区负荷较大的发电厂和中枢变电站的母线常选定为电压中枢点。大的发电厂和中枢变电站的母线常选定为电压中枢点。 考虑到高峰负荷时供电线路上电压损耗大，将中枢点电压考虑到高峰负荷时供电线路上电压损耗大，将中枢点电压适当升高以抵消部分甚至全部损耗的电压损耗的增大；低谷适当升高以抵消部分甚至全部损耗的电压损耗的增大；低谷负荷时供电线路上电压损耗小，将中枢点电压适当降低以补负荷时供电线路上电压损耗小，将中枢点电压适当降低以补偿部分甚至全部电压损耗的减少，有可能满足负荷对电压质偿部分甚至全部电压损耗的减

14、少，有可能满足负荷对电压质量的要求，这种调压方式叫逆调压。量的要求，这种调压方式叫逆调压。 对于供电线路长，负荷变动大的中枢点往往采用这种调压对于供电线路长，负荷变动大的中枢点往往采用这种调压方式。顺调压就是高峰负荷时允许中枢点电压略低；低谷负方式。顺调压就是高峰负荷时允许中枢点电压略低；低谷负荷时，允许中枢点电压略高。对供电线路不长，负荷变动不荷时，允许中枢点电压略高。对供电线路不长，负荷变动不大的中枢点，常采用这种调压方式。大的中枢点，常采用这种调压方式。 在任何情况下都保持中枢点电压为一基本不变的数值叫常在任何情况下都保持中枢点电压为一基本不变的数值叫常调压方式。调压方式。以10kV母线

15、为例逆调压：最大负荷时要求母线电压为（逆调压：最大负荷时要求母线电压为（1.05Un)，最小负荷时要，最小负荷时要求母线电压为求母线电压为10kV（1.0Un)恒调压：最大负荷及最小负荷要求母线电压常数（常数为恒调压：最大负荷及最小负荷要求母线电压常数（常数为（1.05Un)左右）左右）顺调压：最大负荷时要求母线电压不低于（顺调压：最大负荷时要求母线电压不低于（1.025Un)，最小负，最小负荷时要求母线电压不高于（荷时要求母线电压不高于（1.075Un)。要达到逆调压通常需要装设有载调压变压器或者同步调相机等要达到逆调压通常需要装设有载调压变压器或者同步调相机等贵重调压设备。贵重调压设备。要

16、达到恒调压通常需要通过选择变压器分接头和装设电力电容要达到恒调压通常需要通过选择变压器分接头和装设电力电容器。器。通过选择变压器分接头通常能达到顺调压的要求。通过选择变压器分接头通常能达到顺调压的要求。七、电力系统的电压调整1电压调整的基本原理电压调整的基本原理 图图5-20 5-20 电压调整原理图电压调整原理图 1212(/)/iGGNPR QXVVkVkVkkV1:1:*()()()NNNSPjQPRQXPXQRVRjX IRjXRjXjVVVV（1 1）调节发电机励磁电流以改变发电机机端电压）调节发电机励磁电流以改变发电机机端电压V VG G；（2 2）改变变压器的变比）改变变压器的变比k k1 1、k k2 2；（3 3）改变功率分布）改变功率分布P+jQP+jQ（主要是（主要是Q Q），使电压损耗），使电压损耗V V 变化；变化；（4 4）改变网络参数）改变