第六章電力系統(tǒng)無功功率和電壓調整

第六章電力系統(tǒng)無功功率和電壓調整第一頁，共二十六頁，2022年，8月28日電壓偏移過大對電力系統(tǒng)本身以及用電設備會帶來不良的影響。（1）效率下降，經濟性變差。（2）電壓過高，照明設備壽命下降，影響絕緣。（3）電壓過低，電機發(fā)熱。（4）系統(tǒng)電壓崩潰不可能使所有節(jié)點電壓都保持為額定值。

電力系統(tǒng)一般規(guī)定一個電壓偏移的最大允許范圍.

一、電壓調整的必要性第二頁，共二十六頁，2022年，8月28日35kV及以上電壓供電負荷:±5%10kV及以下電壓供電負荷:±7%低壓照明負荷:+5%~-10%農村電網:+7.5%~-10%我國規(guī)定的允許電壓偏移第三頁，共二十六頁，2022年，8月28日圖6-1等值電路和相量圖二、無功功率和電壓的關系

例:隱極機經過一段線路向負荷供電第四頁，共二十六頁，2022年，8月28日

當P為一定值時，得第五頁，共二十六頁，2022年，8月28日應該力求實現(xiàn)在額定電壓下的系統(tǒng)無功功率平衡。

圖6-2無功平衡與電壓水平

負荷無功發(fā)電機無功第六頁，共二十六頁，2022年，8月28日三、無功功率電源電力系統(tǒng)的無功功率電源有發(fā)電機、同步調相機、靜電電容器及靜止補償器，后三種裝置又稱為無功補償裝置。1.發(fā)電機發(fā)電機在額定狀態(tài)下運行時，可發(fā)出無功功率：第七頁，共二十六頁，2022年，8月28日2.同步調相機同步調相機相當于空載運行的同步電動機。在過勵磁運行時，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；在欠勵磁運行時（欠勵磁最大容量只有過勵磁容量的（50%～65%）)，它從系統(tǒng)吸取感性無功功率而起無功負荷作用，可降低系統(tǒng)電壓。它能根據裝設地點電壓的數(shù)值平滑改變輸出（或吸?。┑臒o功功率，進行電壓調節(jié)。因而調節(jié)性能較好。

第八頁，共二十六頁，2022年，8月28日缺點：同步調相機是旋轉機械，運行維護比較復雜；有功功率損耗較大，在滿負荷時約為額定容量的(1.5~5)%，容量越小，百分值越大；小容量的調相機每kVA容量的投資費用也較大。故同步調相機宜大容量集中使用，容量小于5MVA的一般不裝設。同步調相機常安裝在樞紐變電所。第九頁，共二十六頁，2022年，8月28日靜電電容器可按三角形和星形接法連接在變電所母線上。它供給的無功功率QC值與所在節(jié)點電壓的平方成正比，即

缺點：電容器的無功功率調節(jié)性能比較差。優(yōu)點：靜電電容器的裝設容量可大可小，既可集中使用，又可以分散安裝。且電容器每單位容量的投資費用較小，運行時功率損耗亦較小，維護也較方便。QC=V2/XC3.靜電電容器第十頁，共二十六頁，2022年，8月28日靜止補償器由靜電電容器與電抗器并聯(lián)組成電容器可發(fā)出無功功率，電抗器可吸收無功功率，兩者結合起來，再配以適當?shù)恼{節(jié)裝置，就能夠平滑地改變輸出（或吸收）的無功功率。4.靜止補償器第十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日圖6-5靜止無功補償器的原理圖

(a)可控飽和電抗器型；(b)自飽和電抗器型；(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第十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日四、無功功率平衡電力系統(tǒng)無功功率平衡的基本要求：系統(tǒng)中的無功電源可以發(fā)出的無功功率應該大于或至少等于負荷所需的無功功率和網絡中的無功損耗。

Qres>0表示系統(tǒng)中無功功率可以平衡且有適量的備用；Qres<0表示系統(tǒng)中無功功率不足，應考慮加設無功補償裝置。第十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日五、電力系統(tǒng)的電壓調整1．造成電壓偏移的原因（1）設備及線路壓降（2）負荷波動（3）運行方式改變（4）無功不足或過剩

一、電力系統(tǒng)電壓偏移的原因及影響第十四頁，共二十六頁，2022年，8月28日2．電壓偏移的影響

（1）電壓偏移，效率下降，經濟性變差。（2）電壓過高，照明設備壽命下降，影響絕緣。（3）電壓過低，電機發(fā)熱。（4）系統(tǒng)電壓崩潰。第十五頁，共二十六頁，2022年，8月28日圖6-6“電壓崩潰”現(xiàn)象

第十六頁，共二十六頁，2022年，8月28日六、中樞點的電壓管理電壓中樞點：指那些能夠反映和控制整個系統(tǒng)電壓水平的節(jié)點（母線）。

1．電壓中樞點的選擇（1）大型發(fā)電廠的高壓母線；（2）樞紐變電所的二次母線；（3）有大量地方性負荷的發(fā)電廠母線。

一般可選擇下列母線作為電壓中樞點：第十七頁，共二十六頁，2022年，8月28日圖6-7電力系統(tǒng)的電壓中樞點

例：中樞點中樞點第十八頁，共二十六頁，2022年，8月28日3．中樞點電壓調整的方式

中樞點電壓調整方式一般分為三類：逆調壓、順調壓和常調壓。(1)逆調壓：指在電壓允許偏移范圍內，供電電壓的調整使在電網高峰負荷時的電壓值高于電網低谷負荷時的電壓值。最大負荷時升高電壓，但不超過線路額定電壓的105%，即1.05VN；最小負荷時降低電壓，但不低于線路的額定電壓，即1.0VN。適用于：中樞點至各負荷點的線路較長，各負荷變化規(guī)律大致相同、且變化幅度較大的情況。第十九頁，共二十六頁，2022年，8月28日最大負荷時降低電壓，但不低于線路額定電壓的2.5%，即1.025VN；最小負荷時升高電壓，但不超過線路額定電壓的7.5%，即1.075VN。適用于：負荷變動很小、線路損耗也小，或者用戶處電壓偏移允許較大的情況。(3)常調壓電壓保持在較線路額定電壓高2%~5%的數(shù)值，即(1.02~1.05)VN，不隨負荷變化來調整中樞點的電壓。適用于：負荷變動較小的情況。

(2)順調壓第二十頁，共二十六頁，2022年，8月28日在電力系統(tǒng)中選定某些樞紐點作為電壓監(jiān)視點，以監(jiān)視全系統(tǒng)的電壓，這些監(jiān)視點就是電壓中樞點。一般地區(qū)負荷較大的發(fā)電廠和中樞變電站的母線常選定為電壓中樞點?？紤]到高峰負荷時供電線路上電壓損耗大，將中樞點電壓適當升高以抵消部分甚至全部損耗的電壓損耗的增大；低谷負荷時供電線路上電壓損耗小，將中樞點電壓適當降低以補償部分甚至全部電壓損耗的減少，有可能滿足負荷對電壓質量的要求，這種調壓方式叫逆調壓。對于供電線路長，負荷變動大的中樞點往往采用這種調壓方式。順調壓就是高峰負荷時允許中樞點電壓略低；低谷負荷時，允許中樞點電壓略高。對供電線路不長，負荷變動不大的中樞點，常采用這種調壓方式。在任何情況下都保持中樞點電壓為一基本不變的數(shù)值叫常調壓方式。第二十一頁，共二十六頁，2022年，8月28日以10kV母線為例逆調壓：最大負荷時要求母線電壓為10.5kV（1.05Un)，最小負荷時要求母線電壓為10kV（1.0Un)恒調壓：最大負荷及最小負荷要求母線電壓＝常數(shù)（常數(shù)為10.5kV（1.05Un)左右）順調壓：最大負荷時要求母線電壓不低于10.25kV（1.025Un)，最小負荷時要求母線電壓不高于10.75kV（1.075Un)。要達到逆調壓通常需要裝設有載調壓變壓器或者同步調相機等貴重調壓設備。要達到恒調壓通常需要通過選擇變壓器分接頭和裝設電力電容器。通過選擇變壓器分接頭通常能達到順調壓的要求。第二十二頁，共二十六頁，2022年，8月28日七、電力系統(tǒng)的電壓調整1．電壓調整的基本原理

圖5-20電壓調整原理圖

第二十三頁，共二十六頁，2022年，8月28日（1）調節(jié)發(fā)電機勵磁電流以改變發(fā)電機機端電壓VG；（2）改變變壓器的變比k1、k2；（3）改變功率分布P+jQ（主要是Q），使電壓損耗△V

變化；（4）改變網絡參數(shù)R+jX（主要是X），改變電壓損耗△V。電壓調整的措施：第二十四頁，共二十