电力系统电压调整技术【演示文档课件】

20XX/XX/XX电力系统电压调整技术汇报人:XXXCONTENTS目录01

电压调整概述02

电压调整的主要条件03

电压调整方法04

调压方式CONTENTS目录05

自动电压调节技术06

无功功率与电网补偿07

典型应用案例08

发展趋势与展望电压调整概述01电压稳定的重要性保障设备安全运行电压过高可能破坏设备绝缘，导致电机、变压器等核心设备过热损坏；电压过低则会使电机转矩下降、电流增大，增加设备损耗和故障风险，缩短使用寿命。提升电能质量与生产效率电压稳定是衡量电能质量的关键指标，稳定的电压可避免因波动导致的生产过程中断（如精密机床停机、生产线异常），减少产品不良率，保障数据中心服务器等敏感设备可靠运行，防止数据丢失。维护电力系统安全稳定电压崩溃可能引发大范围停电事故，历史上法国、美国等国家均发生过因电压失稳导致的电网瓦解事件。稳定的电压有助于维持系统无功平衡，降低线路损耗，提升电网整体运行可靠性和经济性。满足用户多样化用电需求不同用户对电压敏感程度各异，医疗设备、工业自动化生产线等对电压偏差要求严格（通常±5%以内），电压稳定可确保手术安全、生产精度及居民日常生活用电的舒适性与连续性。电压波动的影响

对用电设备的影响电压过低会导致异步电动机转矩下降、效率降低，甚至停转；电压过高则可能损坏设备绝缘，缩短寿命，如电子设备芯片被击穿。

对电力系统的影响电压波动会增加输电线路和变压器的有功功率损耗与电能损耗，威胁系统稳定性，严重时可能引发电压崩溃，导致大面积停电。

对生产生活的影响工业生产中，电压波动可导致精密设备运行异常、产品质量下降，甚至停产；居民生活中，会影响家电正常使用，如空调停机、灯光闪烁。电压调整的基本概念

电压调整的定义电压调整是指在电力系统中，通过技术手段将电压控制在规定范围内的调控方式，以保证供电质量和系统稳定运行。

电压调整的核心目标核心目标是确保各负荷点电压偏差在允许范围之内，中国国家标准规定：35kV及以上供电电压正、负偏差绝对值之和不超过额定电压的10%；10kV及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%。

电压波动与电压偏差电压波动指电网电压有效值的快速变动，由负荷快速变化引起，用电压波动率衡量；电压偏差是实际电压与额定电压之差，通常用百分数表示，偏差过大会影响设备性能和寿命。

电压调整的关键影响因素主要影响因素包括负荷变化、无功功率分布、电网结构及参数（如线路阻抗、变压器变比）等，其中无功功率平衡是决定电压水平的关键因素。电压调整的主要条件02合理的电网结构

01电网结构对电压调整的基础作用合理的电网结构是电力系统实现有效电压调整的首要条件，它为电压稳定控制提供了物理框架，尤其要求供电网和配电网根据负荷密度确定合理的供电半径，以减少电压损耗和波动。

02基于负荷密度的供电半径优化针对不同区域的负荷密度差异，科学规划供电半径。例如，城市中心高负荷密度区域采用短半径供电，以降低线路阻抗和电压降落；农村低负荷密度区域在满足电压质量前提下，合理确定较长供电半径，平衡经济性与可靠性。

03分层分区的电压控制架构构建分层分区的电网结构，各层级电网承担相应的电压控制职责。高压输电网络注重主干电压稳定，中低压配电网则通过区域调压设备实现末端电压精细调节，形成协调统一的电压控制体系，避免无功功率远距离传输。

04增强电网的灵活性与冗余度合理的电网结构应具备一定的灵活性和冗余度，如设置备用线路、联络开关等，以便在故障或负荷突变时快速调整潮流分布，减少对电压的冲击。同时，优化变电站布局，使无功补偿设备能更有效地支撑区域电压。充足的无功电源无功电源的核心作用

无功电源是维持电力系统电压水平的基础，其充足性直接影响电压稳定性。当系统无功不足时，将导致电压下降，威胁设备安全运行；反之，过剩无功会引发电压过高，增加绝缘损耗。主要无功电源类型

包括同步发电机（可通过励磁调节双向连续输出无功）、调相机（过励发感性无功、欠励吸感性无功）、并联电容器（提供感性无功，单向调节）、静止无功补偿器（SVC，快速动态补偿）及静止同步补偿器（STATCOM，响应速度快、谐波低）。无功电源配置原则

需遵循"分层分区、就地平衡"原则，避免大量无功远距离传输。配电网宜采用分散式电容器补偿，枢纽点可配置SVC或STATCOM，确保系统在额定电压下实现无功平衡，并保留7%-8%的无功备用容量。典型设备特性对比

并联电容器成本低、维护简单，但输出无功与电压平方成正比，电压偏低时补偿效果下降；STATCOM响应时间小于50ms，调节范围宽，适用于新能源并网等动态无功需求场景，但初期投资较高。双向调节的无功补偿装置

调相机的工作原理与特性调相机相当于空载运行的同步电动机，过励时向系统发出感性无功，欠励时吸收感性无功，可实现双向连续调节。其欠励容量通常为过励容量的50%-65%，电压调节特性好，但投资高、维护复杂，适用于大容量集中补偿场景。

静止无功补偿器（SVC）的技术优势SVC主要包括晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管开关电容器（TSC）等类型，能快速、连续平滑调节无功，响应速度快，可消除高次谐波干扰，运行维护方便，功率损耗小，适用于负荷波动大、需动态补偿的场合。

静止无功发生器（SVG）的应用特点SVG基于电压源型逆变器，通过控制输出电压与系统电压的幅值和相位差，灵活提供容性或感性无功。具有响应速度极快（毫秒级）、调节范围宽、谐波含量低、占地面积小等优点，是现代电力系统无功补偿的先进设备。

带并联电抗器的电容器组调节方式通过自动调节并联电容器和并联电抗器的投入量，实现无功功率的双向调节。电容器发出感性无功，电抗器吸收感性无功，两者配合使用可在不同负荷条件下维持系统电压稳定，广泛应用于变电站和配电网中。灵活调节电压的设备发电机与励磁调节系统同步发电机是基本的无功电源，通过调节励磁电流可双向、连续调节无功出力，实现端电压控制。自动电压调节器（AVR）能快速响应电压变化，维持发电机输出电压稳定，是电力系统核心调压设备之一。有载调压变压器可在带负荷条件下通过有载分接开关切换分接头，改变变比实现电压调节。其分接头数量多（如110kV有7个分接头，±3×2.5%），调压范围大，响应迅速，广泛应用于各级变电所，尤其适用于无功充足但电压偏差大的场景。无功补偿装置包括并联电容器（提供感性无功，单向调节，成本低）、调相机（双向连续调节，响应较慢）、静止无功补偿器（SVC，快速动态补偿，响应时间毫秒级）和静止同步补偿器（STATCOM，调节范围宽，谐波含量小），用于改善系统无功平衡，稳定电压。串联补偿设备串联电容器通过补偿线路感抗，减少电压损耗，提升线路末端电压，适用于35kV及以下负荷波动大、功率因数低的配电线路。但需注意防止与电动机群发生串联谐振问题。电压调整方法03增减无功功率调压

发电机调压同步发电机是基本的无功电源，通过调节励磁电流可双向、连续调节无功出力，实现端电压控制，是直接供电小系统的主要调压手段。

调相机调压调相机可视为专用无功发电机，过励运行发出感性无功，欠励运行吸收感性无功（容量为过励的50%-65%），电压调节特性好但投资及维护成本高，趋于淘汰。

并联电容器与电抗器调压并联电容器提供感性无功（单向调节，与电压平方成正比），并联电抗器吸收感性无功（单向调节），通过投切或自动调节其投入量改变系统无功分布，实现电压调整。

静止无功补偿装置调压包括晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管开关电容器（TSC）等，能快速、连续平滑调节无功，响应速度快、运行维护方便，可有效改善系统动态电压特性。改变有功和无功功率分布调压

基于变压器变比的调压原理通过调节变压器分接头改变绕组匝数比，实现电压幅值调整。例如10kV线路调压器利用自耦变压器线圈匝数比变化，配合高压有载分接开关在带负荷状态下切换，可快速响应电压波动。

无功补偿设备的功率调节作用并联电容器、调相机等无功设备通过改变系统无功分布实现调压。如并联电容器投入可提供感性无功，减少线路无功传输损耗，使末端电压提升2%-5%；静止无功补偿器（SVC）可动态响应负荷变化，调节时间小于50ms。

有功潮流优化的辅助调压效果通过改变有功功率分布（如调整发电机组出力、投停并列运行变压器）间接影响电压。某工业案例中，优化有功分配使线路电压损耗降低12%，结合无功补偿后综合调压效果达±2%额定电压范围。改变网络参数调压串联电容器调压通过在电路中串联电容器，利用其容抗补偿线路感抗，减少电压损耗中的QX/V分量，提升线路末端电压水平。适用于35kV或10kV较长线路，负荷波动大且功率因数偏低的情况，但需注意避免与电动机群发生串联谐振问题。投停并列运行变压器调压根据负荷大小改变并列运行变压器的台数，调整配电网的等效阻抗。负荷小时减少并列台数，增大阻抗及电压损耗以降低电压；负荷大时增加并列台数，减小阻抗及电压损耗以升高电压，可降低电能损耗，适用于变电所调压。投停空载或轻载高压线路调压通过投停空载或轻载高压线路改变网络结构，调整系统参数。特殊情况下采用，可改变线路的电抗和电纳，进而影响电压分布，是一种辅助性的调压手段。其他调压方法改变网络参数调压通过串联电容器、投停并列运行变压器或空载/轻载高压线路等方式改变网络参数实现调压。例如串联电容器可减少线路总电抗，其调压作用随负荷变化自动响应，曾在20世纪60年代中国浙江农村电力网应用，但因易与电动机群发生串联谐振，70年代后较少采用。调整用电负荷或限电调压在特殊情况下，通过调整用电负荷的大小或限电来调节电压。此方法是在系统电压严重偏离允许范围，其他调压手段无法及时奏效时采取的临时性措施，以保障电力系统的稳定运行。农村电网特殊调压技术农村电力网采用神经网络电压调节技术，在分布式光伏高渗透率场景中引入电池储能系统（BESS）进行充放电控制，并开发自适应自动电压调节系统应用于0.38kV电网。例如泰国农村电网推广电压无功自动调节系统以解决电压质量问题。调压方式04逆调压01逆调压的定义与核心策略逆调压是指在最大负荷时将中枢点电压提升至105%额定电压，以补偿线路电压损耗；最小负荷时降低至额定电压，防止受端电压过高的调压方式，调整范围通常为额定电压的0至+5%。02逆调压的实施条件需具备合理的电网结构、充足的无功电源、双向调节的无功补偿装置（如调相机、静止无功补偿器）及带负荷调压变压器等设备，确保电压偏差满足用电设备要求。03逆调压的典型应用场景适用于供电半径较大、负荷变化显著的电力系统，如110kV/35kV变电所常采用有载调压变压器实施逆调压，其低压侧母线电压在最大负荷时为+5%或+7%额定电压，最小负荷时为0%。04逆调压的技术优势通过动态调整中枢点电压，可有效平衡负荷波动导致的电压偏差，保障用户端电压稳定在允许范围内（如10kV及以下三相供电电压允许偏差±7%），降低设备故障率和线路损耗。顺调压

顺调压的定义与调节范围顺调压是指在最大负荷时适当降低中枢点电压，保持不低于102.5%倍额定电压；在最小负荷时适当提升中枢点电压，但不超过107.5%倍额定电压的调压方式。

顺调压的适用场景该方式特别适合出线线路较短、负荷变化不大的电力系统，能在满足基本电压质量要求的前提下简化调压操作。

顺调压的核心特点顺调压根据负荷变化顺势调整中枢点电压，无需复杂的调节设备和频繁操作，运行成本较低，是一种经济实用的调压策略。恒调压恒调压的定义与核心特征恒调压又称常调压，是指在电力系统运行中，无论负荷如何变化，始终将中枢点电压保持在较线路额定电压高2%-5%的恒定水平，无需随负荷波动进行调整的调压方式。恒调压的适用场景该方式适用于负荷变动较小、线路电压损耗也较小的电力系统或区域，如负荷性质稳定的工业园区配电网、短距离输电线路等，能以较低成本保证负荷点电压质量。恒调压的实现与优势通常通过设置固定分接头的变压器或简单的自动调节装置实现，其优势在于控制逻辑简单、设备维护成本低，可有效避免频繁调压操作对系统稳定性的潜在影响。自动电压调节技术05自动电压调节器(AVR)概述

AVR的核心功能自动电压调节器(AVR)通过实时监测电网电压变化，自动调节发电机励磁电流或控制无功补偿设备，确保负载电压稳定在设定范围内，有效抑制电压波动，提高供电质量并延长设备使用寿命。AVR的基本组成AVR系统主要由三大模块构成：传感器负责监测电网电压并转换为电信号；控制器接收信号后，依据预设策略向执行机构发出指令；执行机构（如变压器调压器、晶闸管）则具体实施电压调节动作。AVR的工作原理AVR工作流程分为三步：首先检测电源电压并与设定值比较，若存在偏差则放大误差信号，随后驱动控制元件调节输出电压，最终使电压恢复至设定值，实现闭环自动控制。AVR的典型应用场景AVR广泛应用于发电机组、UPS电源等需精确电压控制的场景，尤其在数据中心、工业生产线等对电压敏感的场所，能保障服务器、精密设备等稳定运行，避免因电压波动导致的数据丢失或生产事故。AVC的基本组成

传感器传感器用于监测电网电压，将电压信号转换为电信号，并传递给控制器。

控制器控制器接收传感器信号，并根据预设的控制策略，控制执行机构的输出。

执行机构执行机构根据控制器的指令，调节电网电压，例如变压器调压器或晶闸管。AVC的工作原理

01电压检测环节AVC系统首先通过传感器实时监测电网电压，并将其与预设的额定电压值进行比较，识别电压偏差。

02误差放大与控制决策当检测到电压偏离设定值时，误差信号被放大处理，驱动控制元件根据预设策略生成调节指令。

03执行机构调节执行机构（如变压器调压器、晶闸管等）根据控制器指令，通过调节无功补偿设备或变压器分接头，将输出电压修正至设定值。AVC的主要功能

电压稳定控制AVC系统通过实时监测电网电压，将其与设定值比较，驱动控制元件调节输出电压，确保电压稳定在允许范围内，不受负载变化和电源波动影响。

电压动态补偿针对输入电压的波动，AVC能快速响应并进行补偿，使输出电压始终保持在设定范围内，有效抑制电压波动，提高供电质量。

系统可靠性提升防止电压过高或过低对设备造成损坏，延长设备使用寿命，减少因电压问题导致的故障停机，从而提高整个电力系统运行的可靠性。无功功率与电网补偿06无功功率平衡

无功负荷与无功损耗无功负荷主要为异步电动机等滞后功率因数设备所吸收的无功功率，综合负荷自然功率因数通常在0.6-0.9之间。无功损耗包括变压器励磁支路和绕组漏抗损耗、电力线路并联电纳（充电功率，容性）和串联电抗损耗（感性），其中不变损耗与电压平方成正比，可变损耗与负荷平方成正比。

无功电源类型同步发电机是基本无功电源，可通过调节励磁双向连续调节无功出力；调相机可过励发出感性无功、欠励吸收感性无功，但投资及维护成本高；并联电容器能提供感性无功，与电压平方成正比，分组投切非连续可调；静止无功补偿器（SVC）及静止同步补偿器（STATCOM）则具有响应快、调节平滑等优点。

无功平衡与电压水平关系电力系统无功平衡需满足无功电源发出的总无功功率等于无功负荷与系统无功损耗之和。系统无功电源充足时运行电压水平较高，反之则电压偏低。应力求在额定电压下实现无功平衡，并保持最大无功负荷7%-8%的备用容量，以保证电压质量和系统稳定。无功功率补偿方法增减无功功率调压通过发电机、调相机、并联电容器、并联电抗器等设备增减无功功率进行调压。发电机可通过调节励磁双向连续调节无功出力；调相机过励发出感性无功，欠励吸收感性无功；并联电容器提供感性无功，电抗器吸收感性无功。改变无功功率分布调压调整无功补偿设备的投入或切除，改变发电机功率因数，以改变无功功率分布实现电压调节。如自动调节并联补偿电容器和并联电抗器的投入量，在分布式光伏高渗透率场景中引入电池储能系统（BESS）进行充放电控制。并联补偿与串联补偿并联电容补偿减少线路无功功率，降低电压损耗；串联电容补偿减少线路总电抗，提升末端电压。35kV及以下线路、负荷波动大且功率因数低时可用串联补偿；10kV及以下线路常依电压损耗选导线截面积并配合并联补偿。静止无功补偿技术静止无功补偿器（SVC）包括晶闸管控制电抗器型（TCR）、晶闸管开关电容器型（TSC）等，能快速、连续调节无功，响应速度快、调节平滑，可消除高次谐波，运行维护方便，适用于动态无功补偿需求场合。无功补偿设备并联电容器

电力系统中应用最广泛的无功补偿设备，只能向系统供给感性无功功率，属单向调节。其供给的无功功率与所在节点电压的平方成正比，通常分组投切，非连续可调。具有投资少、维护简单、运行可靠等优点，可集中或分散装设。调相机

相当于空载运行的同步电动机，过励运行时向系统供给感性无功功率，欠励运行时从系统吸收感性无功功率，可双向、连续调节无功出力，电压调节特性好。但投资大，运行维护不便，宜于大容量集中使用，目前趋于淘汰。静止无功补偿器（SVC）

常用类型有晶闸管控制电抗器型（TCR）、晶闸管开关电容器型（TSC）和饱和电抗器型（SR）。能快速、连续调节无功功率，调节平滑，对系统波动影响小，还可消除高次谐波干扰，运行维护方便，功率损耗小，适用于负荷波动大、需快速响应的场合。静止同步补偿器（STATCOM）

基于电力电子技术的无功补偿装置，主体为电压源型逆变器，通过控制逆变器输出电压灵活改变运行工况，可工作于容性、感性或零负荷状态。具有响应速度快、调节范围宽、谐波含量小等优点，能有效改善系统电压稳定性和电能质量。并联电抗器

就感性无功而言不算电源，属负荷，只能吸收感性无功，为单向调节设备。主要用于高压电网中吸收轻载和空载线路的过剩感性无功，以减轻空载或轻载线路上的电容效应，降低工频暂态过电压，改善长输电线路的电压分布。典型应用案例07工业领域电压调整案例

金属加工厂生产线电能质量优化某金属加工厂生产线因电压波动导致精密设备运行不稳定，安装三相智能电力调整器后，电压波动范围控制在±2%以内，谐波含量降至国家标准，功率因数从0.75提升至0.95以上，每月节省电费约8000元。

大型商场中央空调系统节能改造某商场中央空调系统负载变化频繁，加装三相智能电力调整器后，通过动态负载匹配使整体能耗降低12%，压缩机等关键部件使用寿命预计延长20%以上，年维护费用减少约15000元。

化工厂高温工业加热设备能效提升某化工厂加热系统未使用电力调整器时存在温度波动大、能耗过高问题，安装后温度控制稳定，能耗降低20%，提高了生产效率和设备稳定性，减少了因温度波动导致的产品质量问题。

大型写字楼中央空调水泵软启动应用某写字楼中央空调系统水泵直接启动产生5-7倍冲击电流，配置固态软启动器后，启动电流限制在额定电流1.5-3倍，消除灯光闪烁现象，降低水泵轴承和阀门故障率，减少维护成本。数据中心电压调整案例

案例背景与挑战某大型数据中心服务器、网络设备等对电压波动敏感，传统供电系统存在电压偏差超±5%、波动幅度大等问题，导致设备故障率高、数据丢失风险增加。

多级电压调整方案实施采用串联式AVC与并联式AVC协同方案：串联式AVC提高系统电压稳定性，抑制电网侧电压波动；并联式AVC增强无功补偿能力，提升系统功率容量，实现动态无功平衡。

实施效果与效益方案实施后，数据中心电压合格率从87%提升至99.9%以上，电压波动控制在±2%以内；设备故障率下降60%，年减少维护成本约15万元，同时降低线路损耗8%，年节电超10万度。农村电网电压调整案例

农村电网电压问题现状农村电网多为开式网，存在供电半径长、负荷分散且波动大、无功功率分布不均等问题，易导致电压偏差超标，影响用户设备正常运行和生产效率。

泰国农村电网电压调节实践泰国农村电网推广电压无功自动调节系统，在分布式光伏高渗透率场景中引入电池储能系统（BESS）进行充放电控制，并开发自适应自动电压调节系统应用于0.38kV电网，有效