第7章電力系統(tǒng)的無功功率和電壓調(diào)整

1、 u 電壓偏移過大對電壓偏移過大對電力系統(tǒng)本身電力系統(tǒng)本身以及以及用電設(shè)備用電設(shè)備會帶來不良會帶來不良 的影響。的影響。 （1 1）效率下降，經(jīng)濟(jì)性變差。）效率下降，經(jīng)濟(jì)性變差。 （2 2）電壓過高，照明設(shè)備壽命下降，影響絕緣。）電壓過高，照明設(shè)備壽命下降，影響絕緣。 （3 3）電壓過低，電機(jī)發(fā)熱。）電壓過低，電機(jī)發(fā)熱。 （4 4）系統(tǒng)電壓崩潰）系統(tǒng)電壓崩潰 不可能使所有節(jié)點(diǎn)電壓都保持為額定值。不可能使所有節(jié)點(diǎn)電壓都保持為額定值。 （1 1）設(shè)備及線路壓降）設(shè)備及線路壓降 （2 2）負(fù)荷波動）負(fù)荷波動 （3 3）運(yùn)行方式改變）運(yùn)行方式改變 （4 4）無功不足）無功不足 電力系統(tǒng)一般規(guī)定一個電壓

2、偏移的最大允許范圍，例電力系統(tǒng)一般規(guī)定一個電壓偏移的最大允許范圍，例 如如:35kv:35kv及以上供電電壓正負(fù)偏移的絕對值之和不超過及以上供電電壓正負(fù)偏移的絕對值之和不超過 10%;10kv10%;10kv及以下在及以下在7%7%以內(nèi)。以內(nèi)。 7.1 電壓調(diào)整的必要性 圖圖7-1 7-1 沿線路各點(diǎn)電壓的變化沿線路各點(diǎn)電壓的變化 7.2 電力系統(tǒng)的無功功率平衡 電壓是衡量電壓是衡量電能質(zhì)量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。的重要指標(biāo)。 電力系統(tǒng)的電力系統(tǒng)的運(yùn)行電壓水平運(yùn)行電壓水平取決于取決于無功功率的平衡無功功率的平衡。 系統(tǒng)中各種無功電源的無功出力應(yīng)能滿足系統(tǒng)負(fù)荷系統(tǒng)中各種無功電源的無功出力應(yīng)能滿足系統(tǒng)

3、負(fù)荷 和網(wǎng)絡(luò)損耗和網(wǎng)絡(luò)損耗在額定電壓下在額定電壓下對無功功率的需求，否則對無功功率的需求，否則 電壓就會偏離額定值。電壓就會偏離額定值。 1無功功率負(fù)荷無功功率負(fù)荷 xi x v qqq m mm 2 2 一、無功功率負(fù)荷和無功功率損耗 異步電動機(jī)異步電動機(jī) 圖圖7 7-2 -2 異步電動機(jī)的簡化等值電路異步電動機(jī)的簡化等值電路 jx 電壓下降電壓下降, ,轉(zhuǎn)差轉(zhuǎn)差 增大增大, ,定子電流定子電流 增大增大. . 圖圖7-3 7-3 異步電動機(jī)的無功功率與端電壓的關(guān)系異步電動機(jī)的無功功率與端電壓的關(guān)系 受載系數(shù)受載系數(shù): :實際負(fù)載和額定負(fù)載之比實際負(fù)載和額定負(fù)載之比. . 在額定電壓附近，電

4、動在額定電壓附近，電動 機(jī)的無功功率隨電壓的機(jī)的無功功率隨電壓的 升降而增減升降而增減 2變壓器的無功損耗變壓器的無功損耗 2 2 0 2 2 0 100 % 100 % v v s sv s i x v s bvqqq n n s n tttlt 假定一臺變壓器的空載電流假定一臺變壓器的空載電流i i0 0%=2.5%=2.5，短路電壓，短路電壓v vs s%=10.5%=10.5， 在額定滿載下運(yùn)行時，無功功率的消耗將達(dá)額定容量的在額定滿載下運(yùn)行時，無功功率的消耗將達(dá)額定容量的12%12%。 如果從電源到用戶需要經(jīng)過好幾級變壓，則變壓器中無功如果從電源到用戶需要經(jīng)過好幾級變壓，則變壓器中無

5、功 功率損耗的數(shù)值是相當(dāng)可觀的。功率損耗的數(shù)值是相當(dāng)可觀的。 3輸電線路的無功損輸電線路的無功損 耗耗 圖圖7-4 輸電線路的輸電線路的型等值電路型等值電路 x v qp x v qp ql 2 2 2 2 2 2 2 1 2 1 2 1 )( 2 2 2 2 1 vv b qb 線路的無功總損耗為線路的無功總損耗為 b vv x v qp qq bl 2 2 2 2 1 2 1 2 1 2 1 一般情況下，一般情況下，35kv35kv及以下系統(tǒng)消耗無功功率；及以下系統(tǒng)消耗無功功率； 110kv110kv及以上系統(tǒng)，輕載或空載時，成為無功電源，及以上系統(tǒng)，輕載或空載時，成為無功電源， 傳輸功率

6、較大時，消耗無功功率。傳輸功率較大時，消耗無功功率。 二、無功功率電源 電力系統(tǒng)的無功功率電源有電力系統(tǒng)的無功功率電源有發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)、同步調(diào)相機(jī)同步調(diào)相機(jī)、靜靜 電電容器電電容器及及靜止補(bǔ)償器靜止補(bǔ)償器，后三種裝置又稱為，后三種裝置又稱為無功補(bǔ)償無功補(bǔ)償 裝置裝置。 1. 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 發(fā)電機(jī)在發(fā)電機(jī)在額定狀態(tài)下額定狀態(tài)下運(yùn)行時，可發(fā)出無功功率：運(yùn)行時，可發(fā)出無功功率： ngnngngn tgpsq sin 發(fā)電機(jī)在發(fā)電機(jī)在非額定功率因數(shù)下非額定功率因數(shù)下運(yùn)行時可能發(fā)出的無功運(yùn)行時可能發(fā)出的無功 功率。功率。 圖圖7 7-5 -5 發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)的p-qp-q極限極限 （1 1）當(dāng)發(fā)電機(jī)低于額

7、定功率因數(shù)運(yùn)行時當(dāng)發(fā)電機(jī)低于額定功率因數(shù)運(yùn)行時，能增加，能增加 輸出的無功功率，但發(fā)電機(jī)的視在功率因取決于輸出的無功功率，但發(fā)電機(jī)的視在功率因取決于 勵磁電流不超過額定值的條件，將低于其額定值。勵磁電流不超過額定值的條件，將低于其額定值。 （2 2）當(dāng)發(fā)電機(jī)高于額定功率因數(shù)運(yùn)行時當(dāng)發(fā)電機(jī)高于額定功率因數(shù)運(yùn)行時，勵磁電，勵磁電 流不再是限制條件，原動機(jī)的機(jī)械功率又成了限流不再是限制條件，原動機(jī)的機(jī)械功率又成了限 制條件。制條件。 （3 3）發(fā)電機(jī)只有在額定電壓、額定電流和額定功）發(fā)電機(jī)只有在額定電壓、額定電流和額定功 率因數(shù)（即運(yùn)行點(diǎn)率因數(shù)（即運(yùn)行點(diǎn)c c）下運(yùn)行時視在功率才能達(dá)到）下運(yùn)行時視在

8、功率才能達(dá)到 額定值，使其容量得到最充分的利用。額定值，使其容量得到最充分的利用。 2. 2. 同步調(diào)相機(jī)同步調(diào)相機(jī) 同步調(diào)相機(jī)同步調(diào)相機(jī)相當(dāng)于空載運(yùn)行的同步電動機(jī)相當(dāng)于空載運(yùn)行的同步電動機(jī)。 在在過勵磁過勵磁運(yùn)行時，它向系統(tǒng)供給感性無功功率而起無功運(yùn)行時，它向系統(tǒng)供給感性無功功率而起無功 電源的作用，能提高系統(tǒng)電壓；電源的作用，能提高系統(tǒng)電壓； 在在欠勵磁欠勵磁運(yùn)行時（欠勵磁最大容量只有過勵磁容量的運(yùn)行時（欠勵磁最大容量只有過勵磁容量的 （50% 50% 65%65%）) )，它從系統(tǒng)吸取感性無功功率而起無功負(fù)，它從系統(tǒng)吸取感性無功功率而起無功負(fù) 荷作用，可降低系統(tǒng)電壓。荷作用，可降低系統(tǒng)電

9、壓。 它能根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)電壓的數(shù)值平滑改變輸出（或吸?。┧芨鶕?jù)裝設(shè)地點(diǎn)電壓的數(shù)值平滑改變輸出（或吸取） 的無功功率，進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。因而的無功功率，進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。因而調(diào)節(jié)性能較好調(diào)節(jié)性能較好。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 同步調(diào)相機(jī)是旋轉(zhuǎn)機(jī)械，運(yùn)行維護(hù)比較復(fù)雜；同步調(diào)相機(jī)是旋轉(zhuǎn)機(jī)械，運(yùn)行維護(hù)比較復(fù)雜； 有功功率損耗有功功率損耗較大，在滿負(fù)荷時約為額定容量較大，在滿負(fù)荷時約為額定容量 的的(1.5(1.5 5)%5)%，容量越小，百分值越大；，容量越小，百分值越大； 小容量的調(diào)相機(jī)每小容量的調(diào)相機(jī)每kvakva容量的容量的投資費(fèi)用投資費(fèi)用也較大。也較大。 故同步調(diào)相機(jī)宜大容量集中使用，容量小于故同步調(diào)相機(jī)宜大容

10、量集中使用，容量小于5mva5mva 的一般不裝設(shè)。的一般不裝設(shè)。 同步調(diào)相機(jī)常安裝在樞紐變電所同步調(diào)相機(jī)常安裝在樞紐變電所 。 靜電電容器可按靜電電容器可按三角形三角形和和星形接法星形接法連接在變電所連接在變電所 母線上。它供給的無功功率母線上。它供給的無功功率q qc c值與所在節(jié)點(diǎn)電壓的值與所在節(jié)點(diǎn)電壓的 平方成正比，即平方成正比，即 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：電容器的無功功率調(diào)節(jié)性能比較差。電容器的無功功率調(diào)節(jié)性能比較差。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：靜電電容器的裝設(shè)容量可大可小，既可集靜電電容器的裝設(shè)容量可大可小，既可集 中使用，又可以分散安裝。且電容器每單位容量的中使用，又可以分散安裝。且電容器每單位容量的 投

11、資費(fèi)用較小，運(yùn)行時功率損耗亦較小，維護(hù)也較投資費(fèi)用較小，運(yùn)行時功率損耗亦較小，維護(hù)也較 方便。方便。 qc=v 2/xc 3. 靜電電容器靜電電容器 靜止補(bǔ)償器由靜止補(bǔ)償器由靜電電容器靜電電容器與與電抗器電抗器并聯(lián)組成并聯(lián)組成 電容器電容器可發(fā)出無功功率，可發(fā)出無功功率，電抗器電抗器可吸收無功功率，可吸收無功功率， 兩者結(jié)合起來，再配以適當(dāng)?shù)膬烧呓Y(jié)合起來，再配以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)裝置，就能夠平，就能夠平 滑地改變輸出（或吸收）的無功功率?；馗淖冚敵觯ɑ蛭眨┑臒o功功率。 4. 靜止補(bǔ)償器靜止補(bǔ)償器 圖圖7-6 靜止無功補(bǔ)償器的原理圖靜止無功補(bǔ)償器的原理圖 (a)可控飽和電抗器型；(b)自飽和

12、電抗器型； (c)可控硅控制電抗器型； (d) 可控硅控制電抗器和可控硅投切電容器組合型 三、無功功率平衡三、無功功率平衡 電力系統(tǒng)無功功率平衡的基本要求電力系統(tǒng)無功功率平衡的基本要求：系統(tǒng)中的無：系統(tǒng)中的無 功電源可以發(fā)出的無功功率應(yīng)該大于或至少等于功電源可以發(fā)出的無功功率應(yīng)該大于或至少等于 負(fù)荷所需的無功功率和網(wǎng)絡(luò)中的無功損耗。負(fù)荷所需的無功功率和網(wǎng)絡(luò)中的無功損耗。 blltl reslldgc qqqq qqqq q qres res0 0表示系統(tǒng)中無功功率可以平衡且有適量的表示系統(tǒng)中無功功率可以平衡且有適量的 備用；備用； q qres res0 vev，無功功率將從電壓高的一端流向電

13、壓低的一，無功功率將從電壓高的一端流向電壓低的一 端。端。 壓差越大，流過的壓差越大，流過的q q越大；如果兩端電壓差為越大；如果兩端電壓差為0 0， 線路流過的無功也為線路流過的無功也為0 0。 電力網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)電壓的變化，會改變無功功率潮流電力網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)電壓的變化，會改變無功功率潮流 的變化。的變化。 遠(yuǎn)處的無功電源向負(fù)荷提供無功，會使沿線電壓遠(yuǎn)處的無功電源向負(fù)荷提供無功，會使沿線電壓 下降，甚至不能滿足電壓偏移的要求。下降，甚至不能滿足電壓偏移的要求。 負(fù)荷的無功需求，要就地由附近的電源供給。負(fù)荷的無功需求，要就地由附近的電源供給。 x v x ev q 2 2 1 1 a a c 2 q v

14、 vava o 實現(xiàn)無功功率在額定電壓下的平衡是實現(xiàn)無功功率在額定電壓下的平衡是 保證電壓質(zhì)量的基本條件保證電壓質(zhì)量的基本條件 圖圖7-10 7-10 無功平衡與電壓水平無功平衡與電壓水平 7.3 電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整 1造成電壓偏移的原因造成電壓偏移的原因 （1 1）設(shè)備及線路壓降）設(shè)備及線路壓降 （2 2）負(fù)荷波動）負(fù)荷波動 （3 3）運(yùn)行方式改變）運(yùn)行方式改變 （4 4）無功不足或過剩）無功不足或過剩 一、電力系統(tǒng)電壓偏移的原因及影響 2 2電壓偏移的影響電壓偏移的影響 （1 1）電壓偏移，效率下降，經(jīng)濟(jì)性變差。）電壓偏移，效率下降，經(jīng)濟(jì)性變差。 （2 2）電壓過高，照明設(shè)備壽命下降，影響

15、絕緣。）電壓過高，照明設(shè)備壽命下降，影響絕緣。 （3 3）電壓過低，電機(jī)發(fā)熱。）電壓過低，電機(jī)發(fā)熱。 （4 4）系統(tǒng)電壓崩潰。）系統(tǒng)電壓崩潰。 35kv35kv及以上：及以上：1010 10kv10kv及以下：及以下：7 7 低壓照明：低壓照明：+7+7，-10-10 220kv220kv及以上樞紐變電所一及以上樞紐變電所一 次側(cè)母線次側(cè)母線：5 50 0 l允許電壓偏移指標(biāo)允許電壓偏移指標(biāo) 在事故情況下或事故后，允許的電壓偏移可再增加在事故情況下或事故后，允許的電壓偏移可再增加5。 允許電壓偏移允許電壓偏移 事故事故 分析分析 日本東京電力系統(tǒng)日本東京電力系統(tǒng)19871987年年7 7月月2

16、323日發(fā)生電壓崩日發(fā)生電壓崩 潰造成大停電事故。起因是由于負(fù)荷增加過快，潰造成大停電事故。起因是由于負(fù)荷增加過快， 電壓開始下降，最后發(fā)展到繼電保護(hù)動作跳閘，電壓開始下降，最后發(fā)展到繼電保護(hù)動作跳閘， 導(dǎo)致三個變電所全停導(dǎo)致三個變電所全停 美國于美國于19651965年年1111月月9 9日發(fā)生東北部大面積停電事日發(fā)生東北部大面積停電事 故，起因是線路過負(fù)荷使后備保護(hù)起動，導(dǎo)致故，起因是線路過負(fù)荷使后備保護(hù)起動，導(dǎo)致 系統(tǒng)解列系統(tǒng)解列 19821982年年8 8月月7 7日，華中電網(wǎng)因日，華中電網(wǎng)因220kv220kv聯(lián)絡(luò)線聯(lián)絡(luò)線a a相相 對支路放電，繼電保護(hù)動作跳閘，導(dǎo)致系統(tǒng)對支路放電，

17、繼電保護(hù)動作跳閘，導(dǎo)致系統(tǒng) 穩(wěn)定破壞，各電廠和變電站電壓大幅度下降，穩(wěn)定破壞，各電廠和變電站電壓大幅度下降， 系統(tǒng)解環(huán)，電網(wǎng)失去大量無功電源，結(jié)果使系統(tǒng)解環(huán)，電網(wǎng)失去大量無功電源，結(jié)果使 湖北地區(qū)大面積停電，武漢鋼鐵公司等重要湖北地區(qū)大面積停電，武漢鋼鐵公司等重要 用戶受到很大的損害，部分設(shè)備損壞用戶受到很大的損害，部分設(shè)備損壞 二、中樞點(diǎn)的電壓管理 電壓中樞點(diǎn)：電壓中樞點(diǎn)：指那些能夠反映和控制整個系統(tǒng)電指那些能夠反映和控制整個系統(tǒng)電 壓水平的節(jié)點(diǎn)（母線）。壓水平的節(jié)點(diǎn)（母線）。 1電壓中樞點(diǎn)的選擇電壓中樞點(diǎn)的選擇 （1 1）大型發(fā)電廠的高壓母線；）大型發(fā)電廠的高壓母線； （2 2）樞紐變電所

18、的二次母線；）樞紐變電所的二次母線； （3 3）有大量地方性負(fù)荷的發(fā)電廠母線。）有大量地方性負(fù)荷的發(fā)電廠母線。 一般可選擇下列母線作為電壓中樞點(diǎn)：一般可選擇下列母線作為電壓中樞點(diǎn)： 圖圖7-12 7-12 電力系統(tǒng)的電壓中樞點(diǎn)電力系統(tǒng)的電壓中樞點(diǎn) 例： 中樞點(diǎn)中樞點(diǎn) 中樞點(diǎn)中樞點(diǎn) 2中樞點(diǎn)電壓和負(fù)荷電壓的關(guān)系中樞點(diǎn)電壓和負(fù)荷電壓的關(guān)系 圖7-13 負(fù)荷電壓與中樞點(diǎn)電壓 中樞點(diǎn)中樞點(diǎn)i i的電壓滿足的電壓滿足v vimin iminv vi i v vimax imax 中樞點(diǎn)中樞點(diǎn)i i的的最低電壓最低電壓v vi imin min等于在地區(qū)負(fù)荷最大 等于在地區(qū)負(fù)荷最大 時某用戶允許的最低電壓

19、時某用戶允許的最低電壓v vmin min加上到中樞點(diǎn)的 加上到中樞點(diǎn)的 電壓損耗電壓損耗v vmax max。 。 中樞點(diǎn)中樞點(diǎn)i i的的最高電壓最高電壓v vi imax max等于地區(qū)負(fù)荷最小時 等于地區(qū)負(fù)荷最小時 某用戶允許的最高電壓某用戶允許的最高電壓v vmax max加上到中樞點(diǎn)的電 加上到中樞點(diǎn)的電 壓損耗壓損耗v vmin min。 。 maxminmin vvvi minmaxmax vvvi 簡單電力網(wǎng)電壓損耗簡單電力網(wǎng)電壓損耗 例例 所示所示電壓中樞點(diǎn)電壓中樞點(diǎn)o向兩個負(fù)荷向兩個負(fù)荷i，j供供 電的簡單網(wǎng)絡(luò)電的簡單網(wǎng)絡(luò) 其負(fù)荷其負(fù)荷i 、 j的簡化日負(fù)荷曲線如圖的簡化日

20、負(fù)荷曲線如圖(b) (c) 并且由于這兩個負(fù)荷功率的流通并且由于這兩個負(fù)荷功率的流通,線路線路 o-i 、 o-j上的電壓損耗如圖上的電壓損耗如圖(d)(e) 只滿足只滿足i i節(jié)點(diǎn)負(fù)荷時節(jié)點(diǎn)負(fù)荷時，中樞點(diǎn)電壓，中樞點(diǎn)電壓v vo o應(yīng)維持的電壓為應(yīng)維持的電壓為 oiio vvv h 80 n nn oiio v vv vvv h )15. 105. 1( 10. 0)05. 195. 0( 248 n nn v vv )09. 199. 0( 04. 0)05. 195. 0( 只滿足只滿足j j節(jié)點(diǎn)負(fù)荷時節(jié)點(diǎn)負(fù)荷時，中樞點(diǎn)電壓，中樞點(diǎn)電壓v vo o應(yīng)維持的電壓為應(yīng)維持的電壓為 n nn

21、ojjo v vv vvvh )06. 196. 0( 01. 0)05. 195. 0( 160 ojio vvvh 2416 n nn v vv )08. 198. 0( 03. 0)05. 195. 0( 同時考慮同時考慮i i、j j兩個負(fù)荷對兩個負(fù)荷對 o o點(diǎn)的要求，可得出點(diǎn)的要求，可得出o o點(diǎn)電點(diǎn)電 壓的允許變化范圍。壓的允許變化范圍。 圖圖7-14 中樞點(diǎn)中樞點(diǎn)o 電壓容許變化范圍電壓容許變化范圍 (a)中樞點(diǎn)中樞點(diǎn)o到到i及及j變電所的電壓損耗不大時的電壓變化范圍；變電所的電壓損耗不大時的電壓變化范圍； (b) 中樞點(diǎn)中樞點(diǎn)o到到i及及j變電所的電壓損耗相差較大時的電壓變化

22、范圍變電所的電壓損耗相差較大時的電壓變化范圍 3 3中樞點(diǎn)電壓調(diào)整的方式中樞點(diǎn)電壓調(diào)整的方式 中樞點(diǎn)電壓調(diào)整方式一般分為三類：中樞點(diǎn)電壓調(diào)整方式一般分為三類： 逆調(diào)壓逆調(diào)壓、順調(diào)壓順調(diào)壓和和常調(diào)壓常調(diào)壓。 (1)(1)逆調(diào)壓逆調(diào)壓 最大負(fù)荷時最大負(fù)荷時升高電壓，但不超過線路額定電壓升高電壓，但不超過線路額定電壓 的的105%105%，即，即1.051.05v vn n； 最小負(fù)荷時最小負(fù)荷時降低電壓，但不低于線路的額定電降低電壓，但不低于線路的額定電 壓，即壓，即1.01.0v vn n。 適用：中樞點(diǎn)供電至各負(fù)荷點(diǎn)的電力線路較長，各負(fù)荷的變化規(guī)律大致相同，適用：中樞點(diǎn)供電至各負(fù)荷點(diǎn)的電力線路

23、較長，各負(fù)荷的變化規(guī)律大致相同， 且各負(fù)荷的變動較大且各負(fù)荷的變動較大 最大負(fù)荷最大負(fù)荷時降低電壓，但不低于線路額定電壓時降低電壓，但不低于線路額定電壓 的的2.5%2.5%，即，即1.0251.025v vn n； 最小負(fù)荷最小負(fù)荷時升高電壓，但不超過線路額定電壓時升高電壓，但不超過線路額定電壓 的的7.5%7.5%，即，即1.0751.075v vn n。 適用：負(fù)荷變動甚小，電力線路電壓損耗也小，或用戶適用：負(fù)荷變動甚小，電力線路電壓損耗也小，或用戶 處允許電壓偏移較大的農(nóng)業(yè)電網(wǎng)處允許電壓偏移較大的農(nóng)業(yè)電網(wǎng) (3) 常調(diào)壓常調(diào)壓 電壓保持在較線路額定電壓高電壓保持在較線路額定電壓高2%2

24、% 5%5%的數(shù)值，即的數(shù)值，即 ( (1.021.02 1.05)1.05)v vn n，不隨負(fù)荷變化來調(diào)整中樞點(diǎn)的，不隨負(fù)荷變化來調(diào)整中樞點(diǎn)的 電壓。電壓。 適用：負(fù)荷變動較小，電力線路電壓損耗也小，或用戶適用：負(fù)荷變動較小，電力線路電壓損耗也小，或用戶 處允許電壓偏移較大的農(nóng)業(yè)電網(wǎng)處允許電壓偏移較大的農(nóng)業(yè)電網(wǎng) (2) 順調(diào)壓順調(diào)壓 三、電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整 1電壓調(diào)整的基本原理電壓調(diào)整的基本原理 圖圖7-15 7-15 電壓調(diào)整原理圖電壓調(diào)整原理圖 2121 / )(k v qxpr kvkvkvv n ggi （1 1）調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵磁電流以）調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵磁電流以改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓改變發(fā)電

25、機(jī)機(jī)端電壓v vg g； （2 2）改變變壓器的變比改變變壓器的變比k k1 1、k k2 2； （3 3）改變功率分布改變功率分布p+jqp+jq（主要是（主要是q q），使電壓損耗），使電壓損耗v v 變化；變化； （4 4）改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)r+jxr+jx（主要是（主要是x x），改變電壓損耗），改變電壓損耗 v v。 電壓調(diào)整的措施：電壓調(diào)整的措施： 21 k v qxpr kvv n gi 一改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓一改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓 圖圖7-16 7-16 多級變壓供電系統(tǒng)的電壓損耗分布多級變壓供電系統(tǒng)的電壓損耗分布 根據(jù)運(yùn)行情況調(diào)節(jié)勵磁電流來改變機(jī)端電壓。適合于由根據(jù)運(yùn)行

26、情況調(diào)節(jié)勵磁電流來改變機(jī)端電壓。適合于由孤孤 立發(fā)電廠立發(fā)電廠不經(jīng)升壓直接供電的小型電力網(wǎng)。在不經(jīng)升壓直接供電的小型電力網(wǎng)。在大型電力系大型電力系 統(tǒng)統(tǒng)中發(fā)電機(jī)調(diào)壓一般只作為一種輔助性的調(diào)壓措施。中發(fā)電機(jī)調(diào)壓一般只作為一種輔助性的調(diào)壓措施。 7.4 利用發(fā)電機(jī)和變壓器調(diào)壓 15%35% n改變變壓器變比可以升高或降低次級繞組的電壓。改變變壓器變比可以升高或降低次級繞組的電壓。 n改變變壓器的變比調(diào)壓實際上就是根據(jù)調(diào)壓要求適當(dāng)改變變壓器的變比調(diào)壓實際上就是根據(jù)調(diào)壓要求適當(dāng) 選擇分接頭選擇分接頭 n普通雙繞組變壓器高壓繞組和三繞組變壓器的高、中普通雙繞組變壓器高壓繞組和三繞組變壓器的高、中 壓繞組

27、壓繞組 u有有3 3個抽頭，可調(diào)范圍為個抽頭，可調(diào)范圍為v vn n5 5。 u有有5 5個抽頭，可調(diào)范圍為個抽頭，可調(diào)范圍為v vn n2 22.52.5。 二、改變變壓器變比調(diào)壓 （1）降壓變壓器分接頭的選擇 降壓變壓器，則節(jié)點(diǎn)1為高壓母線節(jié) 點(diǎn)2為低壓母線。 通過變壓器的功率為pjq，歸算到高 壓側(cè)變壓器阻抗r rt t jxjxt t v2 p+jq v1 rt jxt 歸算到高壓側(cè)電壓損耗歸算到高壓側(cè)電壓損耗 v vt t（prprt tqxqxt t）/v/v1 1 則則 v v2 2(v(v1 1v vt t)/k)/k 變壓器的變比變壓器的變比 k kv v1t 1t/v /v

28、2n 2n 即高壓繞組分接頭電壓即高壓繞組分接頭電壓v v1t 1t和低壓繞組額定電壓 和低壓繞組額定電壓v v2n 2n之比。 之比。 將將k k代入上式，得高壓側(cè)分接頭電壓代入上式，得高壓側(cè)分接頭電壓 v v1t 1t (v(v1 1v vt t)/v)/v2 2 v v2n 2n 當(dāng)變壓器通過不同得功率時，可以通過計算求出在不同負(fù)荷當(dāng)變壓器通過不同得功率時，可以通過計算求出在不同負(fù)荷 下為滿足低壓側(cè)調(diào)壓要求所應(yīng)選擇的高壓側(cè)分接頭電壓下為滿足低壓側(cè)調(diào)壓要求所應(yīng)選擇的高壓側(cè)分接頭電壓 v2 p+jq v1 rt jxt 普通的雙繞組變壓器的分接頭只能在停電得情況下改變，在普通的雙繞組變壓器的

29、分接頭只能在停電得情況下改變，在 正常的運(yùn)行中無論負(fù)荷怎樣變化只能使用一個固定的分接頭。正常的運(yùn)行中無論負(fù)荷怎樣變化只能使用一個固定的分接頭。 計算最大負(fù)荷和最小負(fù)荷下所要求的分接頭電壓計算最大負(fù)荷和最小負(fù)荷下所要求的分接頭電壓 v v1tmax 1tmax（ （v v1max 1max v vtmax tmax） ）v v2n 2n/v /v2max 2max v v1tmin 1tmin（ （v v1min 1min v vtmin tmin） ）v v2n 2n/v /v2min 2min 求取算術(shù)平均值，即求取算術(shù)平均值，即 v v1t.av 1t.av（ （v v1tmax 1tma

30、x v v1tmin 1tmin） ）/2/2 u根據(jù)值可選擇一個與它最接近的分接頭。根據(jù)值可選擇一個與它最接近的分接頭。 u根據(jù)所選取的分接頭校驗最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時低壓母線根據(jù)所選取的分接頭校驗最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時低壓母線 電壓上的實際電壓是否符合要求。電壓上的實際電壓是否符合要求。 分接頭調(diào)壓基本步驟分接頭調(diào)壓基本步驟 ： 1 1、根據(jù)最大和最小負(fù)荷的運(yùn)行情況，、根據(jù)最大和最小負(fù)荷的運(yùn)行情況，求出其一次側(cè)電壓求出其一次側(cè)電壓 和和 ，以及通過變壓器的負(fù)荷，以及通過變壓器的負(fù)荷 ， 求取求取 變壓器的電壓損耗變壓器的電壓損耗 。 2 2、套用公式套用公式計算最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時的計算最大負(fù)

31、荷和最小負(fù)荷時的分接頭選擇分接頭選擇 1max u 1min u maxmax pjq maxmax pjq maxmin ,vv 1maxmax 1 max2 2 max tn vv vv v 1minmin 1 min2 2 min tn vv vv v 4 4、選擇接近的接頭作為所選擇的接頭、選擇接近的接頭作為所選擇的接頭 3 3、取其算數(shù)平均值、取其算數(shù)平均值 11m ax1m in 1 () 2 ttt vvv 5 5、套用低壓則電壓計算公式進(jìn)行、套用低壓則電壓計算公式進(jìn)行驗算驗算 1 m axm ax 2 m ax2 1 t n t vv vv v 1minmin 2 min2 1

32、 t n t vv vv v v2 p+jq v1 rt jxt n與選擇降壓變壓器的基本相同與選擇降壓變壓器的基本相同 n節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)2 2為低壓母線，節(jié)點(diǎn)為低壓母線，節(jié)點(diǎn)1 1為高壓母線。為高壓母線。 n低壓母線低壓母線2 2的電壓歸算到高壓母線的電壓歸算到高壓母線1 1側(cè)，因功率由低壓側(cè)，因功率由低壓 側(cè)流向高壓側(cè)，此時由高壓母線側(cè)流向高壓側(cè)，此時由高壓母線1 1的電壓推算低壓母線的電壓推算低壓母線2 2 的電壓時，應(yīng)將高壓母線電壓與電壓損耗相加。的電壓時，應(yīng)將高壓母線電壓與電壓損耗相加。 （2）升壓變壓器分接頭的選擇 由于升壓變壓器中功率方向是從低壓側(cè)送往高壓側(cè)由于升壓變壓器中功率方向是從

33、低壓側(cè)送往高壓側(cè) 的，故公式中的，故公式中v vt t前的符號應(yīng)相反，即應(yīng)將電壓損耗和前的符號應(yīng)相反，即應(yīng)將電壓損耗和 高壓側(cè)電壓相加。有高壓側(cè)電壓相加。有 v v1t 1t (v(v1 1+ +v vt t)/v)/v2 2 v v2n 2n v v2 2變壓器低壓側(cè)的實際電壓或給定電壓；變壓器低壓側(cè)的實際電壓或給定電壓； v v1 1高壓側(cè)所要求的電壓高壓側(cè)所要求的電壓 n能夠在電力網(wǎng)電壓變化和負(fù)荷變化時，不停電地改變分能夠在電力網(wǎng)電壓變化和負(fù)荷變化時，不停電地改變分 接頭位置滿足調(diào)壓要求。改變一檔分接頭約需接頭位置滿足調(diào)壓要求。改變一檔分接頭約需2 25s5s。 n可調(diào)范圍大：可調(diào)范圍大

34、：一般在一般在15%以上以上 u有 有7 7個抽頭，可調(diào)范圍為個抽頭，可調(diào)范圍為v vn n3 32.52.5。 u有 有9 9個抽頭，可調(diào)范圍為個抽頭，可調(diào)范圍為v vn n4 42.02.0。 有載調(diào)壓變壓器 如果負(fù)荷方向如果負(fù)荷方向 是變化的或負(fù)荷變是變化的或負(fù)荷變 動范圍很大，需要動范圍很大，需要 采用有載調(diào)壓變壓采用有載調(diào)壓變壓 器器。 采用有載調(diào)壓變壓器時，可以根據(jù)最采用有載調(diào)壓變壓器時，可以根據(jù)最 大負(fù)荷算得的大負(fù)荷算得的v v1tmax 1tmax值和最小負(fù)荷算得 值和最小負(fù)荷算得 的的v v1tmin 1tmin 分別選擇各自合適的分接頭。 分別選擇各自合適的分接頭。 這樣就

35、能縮小次級電壓的變化幅度，這樣就能縮小次級電壓的變化幅度， 甚至改變電壓變化的趨勢。甚至改變電壓變化的趨勢。 三、有載調(diào)壓變壓器 采用有載調(diào)壓變壓器時，可以采用有載調(diào)壓變壓器時，可以 根據(jù)最大負(fù)荷算得的根據(jù)最大負(fù)荷算得的v v1tmax 1tmax值和 值和 最小負(fù)荷算得的最小負(fù)荷算得的v v1tmin 1tmin 分別選擇 分別選擇 各自合適的分接頭。這樣就能各自合適的分接頭。這樣就能 縮小次級電壓的變化幅度，甚縮小次級電壓的變化幅度，甚 至改變電壓變化的趨勢。至改變電壓變化的趨勢。 四、加壓調(diào)壓變壓器 圖 719 加壓調(diào)壓變壓器 1主變壓器；2加壓調(diào)壓變壓器； 3電源變壓器；4串聯(lián)變壓器

36、串聯(lián)變壓器串聯(lián)變壓器4 4的次級繞組串聯(lián)在主變壓器的次級繞組串聯(lián)在主變壓器1 1的引出的引出 線上，作為加壓繞組。這相當(dāng)于在線路上串聯(lián)了線上，作為加壓繞組。這相當(dāng)于在線路上串聯(lián)了 一個附加電勢。改變附加電勢的大小和相位就可一個附加電勢。改變附加電勢的大小和相位就可 以改變線路上電壓的大小和相位。以改變線路上電壓的大小和相位。 通常把附加電勢的相位與線路電壓的相位相同的通常把附加電勢的相位與線路電壓的相位相同的 變壓器稱為變壓器稱為縱向調(diào)壓變壓器縱向調(diào)壓變壓器，把附加電勢與線路，把附加電勢與線路 電壓有電壓有9090相位差的變壓器稱為相位差的變壓器稱為橫向調(diào)壓變壓器橫向調(diào)壓變壓器， 把附加電勢與

37、線路電壓之間有不等于把附加電勢與線路電壓之間有不等于9090相位差相位差 的調(diào)壓變壓器稱為的調(diào)壓變壓器稱為混合型調(diào)壓變壓器混合型調(diào)壓變壓器。 1.1.縱向調(diào)壓變壓器縱向調(diào)壓變壓器 1.附加電勢的相位與線路電壓的相位相同的變壓器附加電勢的相位與線路電壓的相位相同的變壓器 只有縱向電勢，只改變線路電壓大小，不改變線路只有縱向電勢，只改變線路電壓大小，不改變線路 電壓相位電壓相位 縱向電勢影響無功功率分布縱向電勢影響無功功率分布 2.2.橫向調(diào)壓變壓器橫向調(diào)壓變壓器 附加電勢的相位與線路電壓的相位有附加電勢的相位與線路電壓的相位有90相相 位差的變壓器位差的變壓器 只有橫向電勢，只改變線路電壓相位，

38、只有橫向電勢，只改變線路電壓相位， 幾乎不改變線路電壓大小幾乎不改變線路電壓大小 橫向電勢影響有功功率分布橫向電勢影響有功功率分布 3.3.混合型調(diào)壓變壓器混合型調(diào)壓變壓器 既有縱向調(diào)壓變壓器，又有橫向調(diào)壓變壓器。既有縱向調(diào)壓變壓器，又有橫向調(diào)壓變壓器。 即改變線路電壓相位，又改變線路電壓即改變線路電壓相位，又改變線路電壓 大小大小 加壓調(diào)壓變壓器對于輻射形網(wǎng)絡(luò)，可以作為調(diào)壓加壓調(diào)壓變壓器對于輻射形網(wǎng)絡(luò)，可以作為調(diào)壓 設(shè)備。對于環(huán)形網(wǎng)絡(luò)除起調(diào)壓作用外，還可以改設(shè)備。對于環(huán)形網(wǎng)絡(luò)除起調(diào)壓作用外，還可以改 變網(wǎng)絡(luò)中的變網(wǎng)絡(luò)中的功率分布功率分布。 圖圖7-20 7-20 環(huán)網(wǎng)中的加壓調(diào)壓變壓器環(huán)網(wǎng)中

39、的加壓調(diào)壓變壓器 nnccc v jxr vjv v z v jqps nc v xr xvrv p 22 nc v xr rvxv q 22 注意注意：只有當(dāng)系統(tǒng)無功功率電源容量充足時，用改變：只有當(dāng)系統(tǒng)無功功率電源容量充足時，用改變 變壓器變比調(diào)壓才能奏效。變壓器變比調(diào)壓才能奏效。 圖圖7-21 7-21 簡單的電力系統(tǒng)圖簡單的電力系統(tǒng)圖 因此，當(dāng)系統(tǒng)無功功率不足時，首先應(yīng)裝設(shè)無功功因此，當(dāng)系統(tǒng)無功功率不足時，首先應(yīng)裝設(shè)無功功 率補(bǔ)償設(shè)備。率補(bǔ)償設(shè)備。 7.5 無功功率補(bǔ)償調(diào)壓 供電點(diǎn)電壓供電點(diǎn)電壓v v1 1和負(fù)荷功率和負(fù)荷功率+ +jqjq已給定，線路電容和變壓器的勵已給定，線路電容和

40、變壓器的勵 磁功率略去不計。且不計電壓降落的橫分量。磁功率略去不計。且不計電壓降落的橫分量。 圖圖7-22 7-22 簡單電力網(wǎng)的無功功率補(bǔ)償簡單電力網(wǎng)的無功功率補(bǔ)償 一、利用并聯(lián)補(bǔ)償調(diào)壓一、利用并聯(lián)補(bǔ)償調(diào)壓 1 1、必要性、必要性 v qxpr v 1.1.pp輸送有功，不能因為調(diào)壓調(diào)壓改變有功功率分布輸送有功，不能因為調(diào)壓調(diào)壓改變有功功率分布 2.2.q q 改變發(fā)電機(jī)改變發(fā)電機(jī)q q； 在負(fù)荷點(diǎn)附近通過無功功率的補(bǔ)償設(shè)備供給無功功率在負(fù)荷點(diǎn)附近通過無功功率的補(bǔ)償設(shè)備供給無功功率 在電力網(wǎng)適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)接入無功補(bǔ)償裝置在電力網(wǎng)適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)接入無功補(bǔ)償裝置，能夠減小線路和，能夠減小線路和 變壓器輸送的

41、無功功率，因而可減小線路變壓器的電壓損耗變壓器輸送的無功功率，因而可減小線路變壓器的電壓損耗 和提高電網(wǎng)的電壓水平，同時還能減小電力網(wǎng)的功率損耗，和提高電網(wǎng)的電壓水平，同時還能減小電力網(wǎng)的功率損耗， 提高經(jīng)濟(jì)效益。提高經(jīng)濟(jì)效益。 2 21 v qxpr vv c c c v xqqpr vv 2 21 )( 補(bǔ)償前補(bǔ)償前 補(bǔ)償后補(bǔ)償后 如果補(bǔ)償前后如果補(bǔ)償前后v v1 1保持不變，則有保持不變，則有 c c c v xqqpr v v qxpr v 2 2 2 2 )( 歸算到高壓側(cè)的變電所低壓側(cè)電壓歸算到高壓側(cè)的變電所低壓側(cè)電壓 22 22 2 )( v qxpr v qxpr vv x v

42、 q c c c c 由上式可解得由上式可解得 )( 22 2 vv x v q c c c k v v x vk vkv x kv q c c c c c 2 2 2 2 22 2 )( cc kvv 22 忽略第二項忽略第二項 由此可見由此可見: :補(bǔ)償容量與調(diào)壓要求和降壓變壓器的補(bǔ)償容量與調(diào)壓要求和降壓變壓器的 變比選擇均有關(guān)。變比選擇均有關(guān)。 變比變比k k的選擇原則：的選擇原則： 在滿足調(diào)壓的要求下，在滿足調(diào)壓的要求下，使無功補(bǔ)償容量為最小使無功補(bǔ)償容量為最小。 無功補(bǔ)償設(shè)備的性能不同，選擇變比的條件也無功補(bǔ)償設(shè)備的性能不同，選擇變比的條件也 不相同不相同 。 k v v x vk

43、vkv x kv q c c c c c 2 2 2 2 22 2 )( 2、適用范圍 改變無功功率分布對電壓損耗的影響程度，隨所用導(dǎo)線的截改變無功功率分布對電壓損耗的影響程度，隨所用導(dǎo)線的截 面積不同而不同。面積不同而不同。 小截面導(dǎo)線構(gòu)成架空線路：小截面導(dǎo)線構(gòu)成架空線路：rx,rx,v v主要由主要由pr/vpr/v（有功）（有功） 引起的，借改變無功功率來影響引起的，借改變無功功率來影響v v效果不佳。效果不佳。適合適合 低壓電力網(wǎng)低壓電力網(wǎng) 大截面導(dǎo)線構(gòu)成架空線路：大截面導(dǎo)線構(gòu)成架空線路：rx,r0.95)0.95)或?qū)Ь€截面小的線或?qū)Ь€截面小的線 路，由于路，由于pr/vpr/v分量的比重大，串聯(lián)