电力系统无功功率平衡与电压调整学习资料

电力系统无功功率平衡与电压调整电压偏移在允许范围之内。无功功率负荷和无功功率损耗平衡。这是维持电力系统电压水平的必要条件。一、无功功率负荷和无功功率损耗1．无功功率负荷的无功功率。一般综合负荷的功率因数为0.6～O.9，其中，较大的数值对应于承受大容量同步电动机的场合。2．电力系统中的无功损耗这种无功损耗占额定容量的百分数，根本上等于空载电流百分数 I01％～2％。因此励磁损耗为

％，约为VQ ISTy 0 TN

/100 (Mvar) (5-1-1)另一局部为绕组中的无功损耗在变压器满载时根本上等于短路电压U 的k百分值，约为10％这损耗可用式(6-2)求得VQ

U(%)Sk

S( TL)2

(Mvar) (5-1-2)TzSTN

100 STN为变压器的额定容量(MVA)；STL

为变压器的负荷功率(MVA)。75%～100％左右。电力线路的无功损耗。电力线路上的无功功率损耗也分为两局部，即并度不超过100km，电压等级为220kV电力线路，线路将消耗感性无功功率。对线路较长，其长度为300km左右时，对220kV电力线路，线路根本上既不消耗感性300km二、系统综合负荷的电压静态特性电力系统中某额定功率的用电设备实际吸取的有功功率和无功功率的大小压静态特性如下。白炽灯负荷率可用式(3—9)表示PKU1.6 (5-1-3)式中P——有功功率(w)；U——端电压(V)。电热负荷电炉和电弧炉均只消耗有功功率，所消耗的有功功率为PU2R(5-1-4)3．电抗器负荷电抗器负荷主要消耗无功功率，所消耗的无功功率可用式(3-11)表示QU2X式中Q——无功功率(var)；4．异步电动机负荷

(5-1-5)场。异步电动机的功率转差率特性曲线如图5-1-1(a)所示。假设电动机所带的机80％UN

时，电动机的转差率将从s增1s。转差率增大，将使电动机的电流增大，因此，电动机吸取的有功功率可25-1-1(b)所示，近似于一条水平直线。5-1-1功率转差率特性；(b)功率电压静态特性1——U=100％UN

；2——U=90％UN

；3——U=80％UN

；4——U=70％UN异步电动机吸取的无功功率受端电压的影响很大。当端电压接近额定电压5-1-1(b)所示。电压静态特性曲线近似于异步电动机的电压静态特性曲线，如图5-1-2所示。线(a)有功负荷； (b)无功负荷5-1-2系统的无功电源过剩，应尽量削减各电源的无功功率。三、电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡方程为Q Q QQ QG C ce式中QGQC

——系统各发电厂发出的无功功率总和；——无功补偿设备发出的无功功率总和(包括同步调相机、并联电容器、静止补偿器及输电线路容纳中电容无功功率等)Q——系统无功负荷的总和；Q ——各发电厂厂用无功负荷的总和；ceQ——电力网各元件无功损耗的总和(包括并联电抗器)。压器和线路的无功功率损耗。用容量一般为无功负荷的7％～8％。同步发电机在额定功率因数下运行，假设发电机留有肯定的有功功率备用容量，也就保持了肯定的无功功率备用容量。依据电力系统综合负荷的电压静态特性曲线和系统无功功率平衡方程，可里的发电机以外，无功补偿设备的设置则依据无功分层(电压层次)分区(地区、县或站网络)和就地平衡以及便于调整电压的原则来进展设置。无功补偿设备的容量需要依据调压要求及系统对功率因数的要求来进展计算。课题二 电力系统无功电源教学目标知道电力系统的无功电源。学问点发电机，调相机，电容器，静止补偿器。技能点发电机运行极限图。教学内容器等。同步发电机运行时，发电机容量得到最充分的利用。设发电机额定视在功率为SGN

，额定有功功率为PGN

，额定功率因数为cosN

，则额定无功功率Q GN

cosQN GN

S sinGN

P tgGN N(5-2-1)下面争论发电机可能发出的感性无功功率。图5-2-1(a)所示一隐极机接在U 5-2-1(b)5-2-1(c)为额定运行时N的相量图。电压降相量AC的长度代表I xN d

，正比于额定视在功率SGN

，它在纵PGN

QGN

0C的长度代表空载电EN

，它正比于发电机的额定励磁电流。5-2-1；(b)等值电路；(c)相量图当转变功率因数时，发电机可能发出的功率P和Q受到以下限制。5-2-1(c)中，用以AACO0C的圆弧表示。受原动机出力(额定有功功率)的限制。即用以图5-2-1(c)中的水平线P C表示。GN所以发电机的P—Q5-2-1(c能抵达额定值，其容量得到最充分的利用。P—Q同期调相机在地区的电压。欠激运行时的容量约为过激运行时容量的50％～60％，这也是作为无功功率电源的调相机的运行极限。的1.5％～5％。同期调相机常安装在枢纽变电所，现已很少承受同期调相机，而改用静止补偿器。并联电容器及静止补偿器功率而不能吸取无功功率，它供给的无功功率QC成正比，即

值与所在节点的电压U的平方Q U2C XXC

1 为并联电容器的容抗。C

C(5-2-2)连续下降。这是并联电容器的缺点。容器投资费用少，运行时功率损耗也较小，约为额定容量的0.3％～0.5％，维负荷的变化，承受真空断路器分组投入或切除。试用并取得较好的效果。静止补偿器的优点：能快速调整无功功率以适应动态无功补偿的要求；调整连续平滑，对系统不致引起大的波动；滤波电路可消退高次谐波对负荷的干扰；运行维护便利，功率损耗小；(6)对冲击负荷的适应性较强。课题三 电压治理和调压措施教学目标知道电压中枢点的调压方式；知道电压调整的根本原理。学问点电压中枢点，逆调压，恒调压，顺调压。技能点电压调整的措施。教学内容一、中枢点电压治理电压中枢点的调压方式量都得到保证。通常选择以下母线作为电压中枢点：(2)枢纽变电所二次母线；(4)城市直降变电所的二次母线。2．中枢点的调压方式所不同，通常的调压方式有：逆调压、恒调压和顺调压三种类型。逆调压。如中枢点供电至各负荷的电力线路较长，各负荷的变化规律大105％UN为电力线路额定电压。

最小负荷时将其下降为U UN N顺调压。如负荷变动甚小，电力线路电压损耗也小，或用户为允许电压102.5％，最小负荷时允许中枢点电压107.5％。恒调压。如负荷变动较小，电力线路上电压损耗也较小，则承受介于上2％～5％。5％。二、电压调整的根本原理拥有较充分的无功功率电源是保证电力系统有较好的运行电压水平的必要6—2图5-3-1 电力系统bPRQXU (UKb G 1

U)/K2

(UKG 1

)/KKU 21 G

(5-3-1)KK1 2

分别为升压和降压变压器的变比(高压比低压)，RX压器和电力线路总电阻和总电抗。由式(5-3-1)可见，为了调整用户端电压Ub

可以承受以下措施：调整励磁电流以转变发电机端电压U ；G适中选择变压器的变比K；Q三、转变发电机端电压调压值不超过±5％范围内，能够以额定功率运行。对于不同类型的供电网络，发电机调压所起的作用是不同的。求的电压质量。压方法来解决。般只作为一种关心的调压措施。四、转变变压器变比调压〔15%以上。一般，高整个系统的电压水平。五、转变电力网无功功率分布调压平衡的原则设置