电力系统分析第五章无功平衡和调压

第5章

电力系统的无功功率平衡

与电压调整§5-1调压的必要性讨论如何保护用户电压质量的问题：预使电力系统有良好的电压质量，首先系统的无功电源需充足，保持无功平衡；

其次，无功电源的配置要合理；

最后，要选择合理的调压手段。有功功率--频率无功功率--电压电源只有发电机多种无功电源特点同网同频各节点电压不一定相同能源消耗大量一次能源消耗一次能源量较少调控手段集中在发电厂分布在系统各处一.电压偏移对用电设备的影响1.照明2.异步电动机带动的设备正常情况下3.电子设备（一般：）二.允许电压偏移量“电压崩溃”现象

第5章

电力系统的无功功率平衡

与电压调整§5-2电力系统的无功电源和无功平衡一.无功功率电源无功电源：同步发电机、无功补偿装置：同步调相机、静电（并联）电容器、静止补偿器1.同步发电机唯一的有功电源，主要的无功电源。某些情况的输电线路110kV及以上线路在空载或轻载状况下发电机在正常运行状态下发出无功：发电机的额定无功出力发电机的额定视在功率发电机的额定有功出力发电机的功率因数角确定发电机的运行极限图：定子绕组温升约束：取决于定子电流，既取决于发电机的视在功率---弧BE转子绕组温升约束：取决于发电机的空载电势---弧BF原动机功率约束：取决于它所配套的发电机的额定有功---直线BC迟相运行区进相运行区迟相运行区进相运行区（1）当发电机低于额定功率因数运行时，发电机的视在功率因取决于励磁电流不超过额定值的条件，将低于其额定值。（2）当发电机高于额定功率因数运行时，励磁电流不再是限制条件，原动机的机械功率又成了限制条件。（3）发电机只有在额定电压、额定电流和额定功率因数（即运行点B）下运行时视在功率才能达到额定值，使其容量得到最充分的利用。当系统无功不足时，可让发电机低于额定功率因数运行，牺牲少量有功多发无功功率以满足系统要求。2.同步调相机---空载的同步电动机可直接装设在用户附近，减少输送过程中的损耗；改变其励磁，可以平滑地调节无功功率输出；是旋转电机，有功损耗大。过激运行，发出无功；欠激运行，消耗无功。20世纪70年代以来已逐步被静止补偿器取代。3.并联电容器可按三角形和星形接法连接在变电所母线上；它供给的无功功率与所在节点电压的平方成正比：不能平缓调压，只能成组投切；当节点电压下降时，它向系统供给的无功功率也将下降。---具有负的电压调节效应4.静止补偿器由电容器组与可调电抗器组成，既可向系统供给无功功率，也可以从系统吸取无功功率。能快速地、平滑地调节无功功率。二.电力系统的无功负荷和无功损耗2.无功损耗输电线路的无功损耗变压器的无功损耗各种用电设备中，除相对很小的白炽灯照明负荷只消耗有功功率，少数的同步电动机可发出一部分无功功率外，大多数都要消耗无功功率。

异步电动机在电力系统无功负荷中占的比重很大，因此，电力系统综合负荷的无功电压静态特性主要取决于异步电动机的特性。

1.无功负荷三.电力系统的无功平衡基本要求：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。其中，所有发电机发出的无功功率所有无功补偿装置发出的无功功率第5章

电力系统的无功功率平衡

与电压调整§5-3电力系统的电压管理（以点带面）二.中枢点电压范围的确定能反映电力系统电压水平的主要发电厂和变电站母线。定义：以点带面：系统通过调控中枢点电压来调控整个系统用户电压。一.电压中枢点---根据中枢点电压控制曲线确定

中枢点至各负荷点在最大最小负荷时电压损耗之差不能大于负荷点允许上下限电压之差，所以如能控制住这些点的电压偏移就能控制系统中大部分负荷的电压偏移。三.中枢点的调压方式1.逆调压2.顺调压3.恒（常）调压---线路长、负荷变动大---线路短、负荷变动小至1.05ULN至ULN至不小于1.025ULN至不大于1.075ULN通常取1.025ULN四.电压调整的基本原理（归算至高压侧）（用户侧要求电压）（用户侧取用功率）有：则调整用户电压的措施包括：调整发电机的励磁电流---调机端电压；改变变压器的变比---选分接头；改变系统无功分布---借助无功补偿装置；改变系统参数。第5章

电力系统的无功功率平衡

与电压调整§5-4电力系统的主要调压措施利用发电机的自动调节励磁装置，调节发电机的励磁电流，改变发电机电势或端电压；一.发电机调压主要适用于孤立运行的发电厂不经升压直接供电的小型系统；简单、经济，且不需增加额外设备；易于实现逆调压。二.改变变压器变比变压器分类：普通变（无载调压变）、有载变要求:根据低压侧调压要求，选择高压侧分接头。注意：只有当系统无功功率电源容量充足时，用改变变压器变比调压才能奏效。本节约定:归算至高压侧的电压用大写U表示，归算至低压侧的电压用小写u表示；高压侧用下标1表示，低压侧用下标2表示。1.降压变设变压器高压侧实际分接头电压，则有要求:根据低压侧调压要求，选择高压侧分接头。---实际变比则系统在不同运行方式下：讨论不同类型的变压器：有载调压变：时，将分接头打在与最接近的位置；时，将分接头打在与最接近的位置；无载调压变（普通变）：计算，选择与最接近的分接头，则实际变比为：注意：一定要检验所选分接头在两种运行状态下是否能使变压器低压侧满足电压要求。是否满足要求；是否满足要求。若不满足，考虑改为有载变或增加其他无功补偿方式。例题:选择升压变压器分接头的方法与选择降压变压器的基本相同2.升压变后面同降压式，对普通变要记得校验。要求:按照用户侧调压要求，选择无功补偿装置的容量Qb（及变压器变比）。三.改变无功功率分布调压使用前提：（超）高压网络，效果显著（归算至高压侧）（用户所需功率）（无功补偿容量）电源电压（恒定）其中，实际变比约定：下标带c的是无功补偿过后的参量。问题：将用户侧电压由后，所需无功补偿装置容量补偿前：补偿后：（归算至高压侧）电源电压（恒定）=计及得分析：补偿容量取决于①用户侧的调压要求②变压器的变比变比k的选取原则：满足用户调压要求的同时，使Qb尽可能的小（与无功补偿装置类型有关）。静电电容器（并补）运行特点：时，全投；时，全切。时，根据变压器低压侧调压要求选择k已知：为时用户侧电压；为其归算至高压侧的值。选择与最接近的分接头电压，并确定变比时，按照调压要求确定Qb：查产品目录，选大于Qb且与其最接近电容器。根据所选、校验和时低压侧电压是否满足要求。同步调相机运行特点：时，以额定容量过激运行发出无功；时，以（0.5-0.65)倍额定容量欠激运行吸收无功。选与最接近的分接头电压并确定，代入（*）式求得，最后做校验。令其等于（*）串联电容器调压（串补）---改变系统参数串补前：串补后：

用户电压升高

（容抗）

电容器容量：