第六章电力系统无功功率和电压调整

第六章电力系统无功功率和电压调整第一页，共二十六页，2022年，8月28日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。（1）效率下降，经济性变差。（2）电压过高，照明设备寿命下降，影响绝缘。（3）电压过低，电机发热。（4）系统电压崩溃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.

一、电压调整的必要性第二页，共二十六页，2022年，8月28日35kV及以上电压供电负荷:±5%10kV及以下电压供电负荷:±7%低压照明负荷:+5%~-10%农村电网:+7.5%~-10%我国规定的允许电压偏移第三页，共二十六页，2022年，8月28日图6-1等值电路和相量图二、无功功率和电压的关系

例:隐极机经过一段线路向负荷供电第四页，共二十六页，2022年，8月28日

当P为一定值时，得第五页，共二十六页，2022年，8月28日应该力求实现在额定电压下的系统无功功率平衡。

图6-2无功平衡与电压水平

负荷无功发电机无功第六页，共二十六页，2022年，8月28日三、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、静电电容器及静止补偿器，后三种装置又称为无功补偿装置。1.发电机发电机在额定状态下运行时，可发出无功功率：第七页，共二十六页，2022年，8月28日2.同步调相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（50%～65%）)，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。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。

第八页，共二十六页，2022年，8月28日缺点：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的(1.5~5)%，容量越小，百分值越大；小容量的调相机每kVA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5MVA的一般不装设。同步调相机常安装在枢纽变电所。第九页，共二十六页，2022年，8月28日静电电容器可按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QC值与所在节点电压的平方成正比，即

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，维护也较方便。QC=V2/XC3.静电电容器第十页，共二十六页，2022年，8月28日静止补偿器由静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，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。4.静止补偿器第十一页，共二十六页，2022年，8月28日图6-5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第十二页，共二十六页，2022年，8月28日四、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。

Qres>0表示系统中无功功率可以平衡且有适量的备用；Qres<0表示系统中无功功率不足，应考虑加设无功补偿装置。第十三页，共二十六页，2022年，8月28日五、电力系统的电压调整1．造成电压偏移的原因（1）设备及线路压降（2）负荷波动（3）运行方式改变（4）无功不足或过剩

一、电力系统电压偏移的原因及影响第十四页，共二十六页，2022年，8月28日2．电压偏移的影响

（1）电压偏移，效率下降，经济性变差。（2）电压过高，照明设备寿命下降，影响绝缘。（3）电压过低，电机发热。（4）系统电压崩溃。第十五页，共二十六页，2022年，8月28日图6-6“电压崩溃”现象

第十六页，共二十六页，2022年，8月28日六、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压水平的节点（母线）。

1．电压中枢点的选择（1）大型发电厂的高压母线；（2）枢纽变电所的二次母线；（3）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：第十七页，共二十六页，2022年，8月28日图6-7电力系统的电压中枢点

例：中枢点中枢点第十八页，共二十六页，2022年，8月28日3．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：逆调压、顺调压和常调压。(1)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值。最大负荷时升高电压，但不超过线路额定电压的105%，即1.05VN；最小负荷时降低电压，但不低于线路的额定电压，即1.0VN。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。第十九页，共二十六页，2022年，8月28日最大负荷时降低电压，但不低于线路额定电压的2.5%，即1.025VN；最小负荷时升高电压，但不超过线路额定电压的7.5%，即1.075VN。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。(3)常调压电压保持在较线路额定电压高2%~5%的数值，即(1.02~1.05)VN，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。

(2)顺调压第二十页，共二十六页，2022年，8月28日在电力系统中选定某些枢纽点作为电压监视点，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调压方式。第二十一页，共二十六页，2022年，8月28日以10kV母线为例逆调压：最大负荷时要求母线电压为10.5kV（1.05Un)，最小负荷时要求母线电压为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10.5kV（1.05Un)左右）顺调压：最大负荷时要求母线电压不低于10.25kV（1.025Un)，最小负荷时要求母线电压不高于10.75kV（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贵重调压设备。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。通过选择变压器分接头通常能达到顺调压的要求。第二十二页，共二十六页，2022年，8月28日七、电力系统的电压调整1．电压调整的基本原理

图5-20电压调整原理图

第二十三页，共二十六页，2022年，8月28日（1）调节发电机励磁电流以改变发电机机端电压VG；（2）改变变压器的变比k1、k2；（3）改变功率分布P+jQ（主要是Q），使电压损耗△V

变化；（4）改变网络参数R+jX（主要是X），改变电压损耗△V。电压调整的措施：第二十四页，共二十