電力系統(tǒng)分析第十二章-電力系統(tǒng)的無功功率平衡和電課件

1、第十二章 電力系統(tǒng)的無功功率平衡和電壓調(diào)整 電壓是衡量電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。 質(zhì)量合格的電壓包括四個(gè)指標(biāo):電壓偏移電壓波動(dòng)和閃變;電網(wǎng)諧波三相不對(duì)稱程度這四個(gè)方面都能滿足有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。影響電壓指標(biāo)的主要因素是電力系統(tǒng)各元件的無功功率電壓特性、無功功率平衡和各種調(diào)壓手段等。 本節(jié)主要內(nèi)容一、無功功率負(fù)荷和無功功率損耗 二、無功功率電源三、無功功率平衡四、無功功率平衡和電壓水平的關(guān)系12-1 電力系統(tǒng)的無功功率平衡一、無功功率負(fù)荷和無功功率損耗無功功率平衡 無功負(fù)荷與無功電源失去平衡時(shí)，會(huì) 引起系統(tǒng)電壓的升高或下降 無功功率的平衡應(yīng)本著分層、分區(qū)、 就地平衡的原則 無功電源的無功輸出應(yīng)

2、能滿足系統(tǒng)負(fù) 荷和網(wǎng)絡(luò)損耗在額定電壓下對(duì)無功功 率的需求1無功功率負(fù)荷1無功功率負(fù)荷異步電動(dòng)機(jī)是電力系統(tǒng)主要的無功負(fù)荷.系統(tǒng)無功負(fù)荷的電壓特性主要由異步電動(dòng)機(jī)決定.異步電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)化等值電路示于圖12-1:1無功功率負(fù)荷1無功功率負(fù)荷異步電動(dòng)機(jī)消耗的無功功率為:其中， 為勵(lì)磁功率，它同電壓平方成正比:當(dāng)電壓較高時(shí)，由于飽和影響，勵(lì)磁電抗 的數(shù)值還有所下降，因此，勵(lì)磁功率 隨電壓變化的曲線稍高于二次曲線； 為漏抗 中的無功損耗，如果負(fù)載功率不變，則 常數(shù). (12-1) 當(dāng)電壓降低時(shí)，轉(zhuǎn)差將要增大，定子電流隨之增大，相應(yīng)地，在漏抗中的無功損耗也要增大。綜合這兩部分無功功率的變化特點(diǎn)，可得圖12-2

3、所示的曲線，其中為電動(dòng)機(jī)的實(shí)際負(fù)荷同它的額定負(fù)荷之比，稱為電動(dòng)機(jī)的受載系數(shù)。在額定電壓附近，電動(dòng)機(jī)的無功功率隨電壓的升降而增減。當(dāng)電壓明顯地低于額定值時(shí)，無功功率主要由漏抗中的無功損耗決定，因此，隨電壓下降反而具有上升的性質(zhì)。 1無功功率負(fù)荷2變壓器的無功損耗 2變壓器的無功損耗變壓器的無功損耗 包括勵(lì)磁損耗 和漏抗中的損耗 。 (12-2) 勵(lì)磁功率大致與電壓平方成正比。當(dāng)通過變壓器的視在功率不變時(shí)，漏抗中損耗的無功功率與電壓平方成反比。因此，變壓器的無功損耗電壓特性也與異步電動(dòng)機(jī)的相似。變壓器的無功功率損耗在系統(tǒng)的無功需求中占有相當(dāng)?shù)谋戎?。假定一臺(tái)變壓器的空載電流 ，短路電壓 ，由式(12

4、-2)可知，在額定滿載下運(yùn)行時(shí)，無功功率的消耗將達(dá)額定容量的12。如果從電源到用戶需要經(jīng)過好幾級(jí)變壓，則變壓器中無功功率損耗的數(shù)值是相當(dāng)可觀的。2變壓器的無功損耗3輸電線路的無功損耗 3輸電線路的無功損耗輸電線路用 形等值電路表示(見圖12-3).線路串聯(lián)電抗中的無功功率損耗 與所通過電流的平方成正比:線路電容的充電功率 與電壓平方成正比，當(dāng)作無功損耗時(shí)應(yīng)取負(fù)號(hào)。 為 型電路中的等值電納。線路的無功總損耗為: (12-3)35kV及以下的架空線路的充電功率甚小，一般說，這種線路都是消耗無功功率的。 3輸電線路的無功損耗110kV及以上的架空線路當(dāng)傳輸功率較大時(shí)，電抗中消耗的無功功率將大于電納中

5、產(chǎn)生的無功功率，線路成為無功負(fù)載；當(dāng)傳輸?shù)墓β瘦^小(小于自然功率)時(shí)，電納中產(chǎn)生的無功功率，除了抵償電抗中的損耗以外，還有多余，這時(shí)線路就成為無功電源。為吸收超高壓輸電線路充電功率而裝設(shè)的并聯(lián)電抗器也屬于系統(tǒng)的無功負(fù)荷。3輸電線路的無功損耗二、無功功率電源 二、無功功率電源 電力系統(tǒng)的無功功率電源:發(fā)電機(jī);同步調(diào)相機(jī);靜電電容器;靜止無功補(bǔ)償器靜止無功發(fā)生器.后四種裝置又稱無功補(bǔ)償裝置。靜電電容器只能吸收容性無功功率(即發(fā)出感性無功功率)，其余幾類補(bǔ)償裝置既能吸收容性無功，亦能吸收感性無功。1發(fā)電機(jī) 1發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)既是唯一的有功功率電源，又是最基本的無功功率電源。發(fā)電機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，可發(fā)

6、出無功功率: (12-4) 式中， 、 、 分別為發(fā)電機(jī)的額定視在功率，額定有功功率和額定功率因數(shù)角。下面討論發(fā)電機(jī)在非額定功率因數(shù)下可能發(fā)出的無功功率。假定隱極發(fā)電機(jī)聯(lián)接在恒壓母 線上，母線電壓為 。發(fā)電機(jī) 的等值電路和相量圖示于圖12-4。C點(diǎn)是額定運(yùn)行點(diǎn)。電壓降相量 的長(zhǎng)度代表 ，正比于定 子額定全電流，也可以說， 以一定的比例代 表發(fā)電機(jī)的額定視在功率 . 在縱軸上的投影的長(zhǎng)度 代表 ，在橫軸上的投影 的長(zhǎng)度則代表 。 1發(fā)電機(jī)相量 的長(zhǎng)度代表空載電勢(shì) ，它正比于發(fā)電機(jī)的額定勵(lì)磁電流。當(dāng)改變功率因數(shù)時(shí)，發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率P和無功功率Q要受定子電流額定值(額定視在功率)、轉(zhuǎn)子電流額定值

7、(空載電勢(shì))、原動(dòng)機(jī)出力(額定有功功率)的限制。1發(fā)電機(jī)在圖12-4(b)中，以A為圓心，以AC為半徑的圓弧表示額定視在功率的限制；以O(shè)為圓心，以O(shè)C為半徑的圓弧表示額定轉(zhuǎn)子電流的限制；水平線DC表示原動(dòng)機(jī)出力的限制。這些限制條件在圖中用粗線畫出，這就是發(fā)電機(jī)的P-Q極限曲線。 1發(fā)電機(jī)從圖中可以看到，發(fā)電機(jī)只有在額定電壓、電流和功率因數(shù)(即運(yùn)行點(diǎn)C)下運(yùn)行時(shí)視在功率才能達(dá)到額定值，使其容量得到最充分的利用。發(fā)電機(jī)降低功率因數(shù)運(yùn)行時(shí)，其無功功率輸出將受轉(zhuǎn)子電流的限制。 1發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)以滯后功率因數(shù)運(yùn)行為主，必要時(shí)也可以減小勵(lì)磁電流在超前功率因數(shù)下運(yùn)行，即所謂進(jìn)相運(yùn)行，以吸收系統(tǒng)中多余

8、的無功功率。當(dāng)系統(tǒng)低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，輸電線路電抗中的無功功率損耗明顯減少，線路電容產(chǎn)生的無功功率將有大量剩余，引起系統(tǒng)電壓升高。在這種情況下有選擇地安排部分發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行將有助于緩解電壓調(diào)整的困難。進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)的角增大，為保證靜態(tài)穩(wěn)定，發(fā)電機(jī)的有功功率輸出應(yīng)隨著電勢(shì)的下降(即發(fā)電機(jī)吸收無功功率的增加)逐漸減小。1發(fā)電機(jī)圖12-4(b)中在P-Q平面的第象限用虛線示意地畫出了按靜態(tài)穩(wěn)定約束所確定的運(yùn)行范圍。進(jìn)相運(yùn)行時(shí)，定子端部漏磁增加，定子端部溫升是限制發(fā)電機(jī)功率輸出的又一個(gè)重要因素。發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行對(duì)定子端部溫升的影響隨發(fā)電機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)、容量和冷卻方式的不同而異，不易精確計(jì)算。對(duì)于具體的發(fā)電

9、機(jī)一般要通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)來確定其進(jìn)相運(yùn)行的容許范圍。1發(fā)電機(jī)2同步調(diào)相機(jī) 2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(dòng)機(jī)。工作原理:1)在過勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，它向系統(tǒng)供給感性無功功率起無功電源的作用；2)在欠勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，它從系統(tǒng)吸取感性無功功率起無功負(fù)荷作用。作用:能根據(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)。由于實(shí)際運(yùn)行的需要和對(duì)穩(wěn)定性的要求，欠勵(lì)磁最大容量只有過勵(lì)磁容量的5065。主要特點(diǎn)1)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。2)有功功率損耗較大，在滿負(fù)荷時(shí)約為額定容量的1.55，容量越小，百分值越大。3)小容量的調(diào)相機(jī)每kVA容量的投資費(fèi)用也較大。4)同步調(diào)相機(jī)的

10、響應(yīng)速度較慢，難以適應(yīng)動(dòng)態(tài)無功控制的要求。應(yīng)用1)同步調(diào)相機(jī)宜于大容量集中使用。2)20世紀(jì)70年代以來已逐漸被靜止無功補(bǔ)償裝置所取代。2同步調(diào)相機(jī)3靜電電容器3靜電電容器靜電電容器供給的無功功率與所在節(jié)點(diǎn)的電壓V的平方成正比:式中， 為靜電電容器的容抗。作用:1)向電網(wǎng)提供無功功率,調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓.2)降低網(wǎng)絡(luò)的電能損耗電壓調(diào)節(jié)特性:電容器的無功功率調(diào)節(jié)性能比較差.當(dāng)節(jié)點(diǎn)電壓下降時(shí)，它供給系統(tǒng)的無功功率將減少。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障或由于其他原因電壓下降時(shí)，電容器無功輸出的減少將導(dǎo)致電壓繼續(xù)下降。應(yīng)用特點(diǎn)靜電電容器的裝設(shè)容量可大可小;可集中使用，又可分散裝設(shè);電容器每單位容量的投資費(fèi)用較小且與總?cè)萘康?/p>

11、大小無關(guān)，運(yùn)行時(shí)功率損耗亦較小，約為額定容量的(0.30.5)。由于它沒有旋轉(zhuǎn)部件，維護(hù)也較方便?？煞纸M投入或切除，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償功率的不連續(xù)調(diào)節(jié),以適應(yīng)負(fù)荷的變化。 3靜電電容器4靜止無功補(bǔ)償器 4靜止無功補(bǔ)償器構(gòu)成: 靜止無功補(bǔ)償器(Static Var Compensator，SVC)簡(jiǎn)稱靜止補(bǔ)償器，由靜電電容器與電抗器并聯(lián)組成。作用:1)電容器可發(fā)出無功功率;2)電抗器可吸收無功功率;3)電容器和電抗器結(jié)合，再配以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)裝置，實(shí)現(xiàn)平滑地改變輸出或吸收)無功功率。 組成的部件1)飽和電抗器2)固定電容器3)晶閘管控制電抗器4)晶閘管投切電容器。分類:實(shí)際上應(yīng)用的靜止補(bǔ)償器大多是由上述部件組

12、成的混合型靜止補(bǔ)償器。常見的幾種:1)飽和電抗器與固定電容器并聯(lián)組成(帶有斜率校正)的靜止補(bǔ)償器2)由晶閘管控制電抗器TCR與固定電容器并聯(lián)組成的靜止補(bǔ)償器3)晶閘管控制電抗器與晶閘管投切電容器TSC并聯(lián)組成靜止補(bǔ)償器.4)由晶閘管投切電容器單獨(dú)組成的靜止補(bǔ)償器.4靜止無功補(bǔ)償器1)由飽和電抗器與固定電容器并聯(lián)組成(帶有斜率校正)的靜止補(bǔ)償器原理圖和伏安特性示于圖12-5。工作特性1)當(dāng)電壓大于某值后，隨著電壓的升高，鐵芯急劇飽和。2)從補(bǔ)償器的伏安特性可見，在補(bǔ)償器的工作范圍內(nèi)，電壓的少許變化就會(huì)引起電流的大幅度變化。3)與SR串聯(lián)的電容C，是用于斜率校正的，改變的大小可以調(diào)節(jié)補(bǔ)償器外特性的

13、斜率(見圖12-5(b)中的虛線)。4靜止無功補(bǔ)償器2)由晶閘管控制電抗器TCR與固定電容器并聯(lián)組成的靜止補(bǔ)償器原理圖:圖12-6。工作原理1)電抗器與反相并聯(lián)連接的晶閘管相串聯(lián)，利用晶閘管的觸發(fā)角控制來改變通過電抗器的電流，就可以平滑地調(diào)整電抗器吸收的基波無功功率。2)觸發(fā)角從90變到180時(shí)，可使電抗器的基波無功功率從其額定值變到零。4靜止無功補(bǔ)償器3)由晶閘管控制電抗器與晶閘管投切電容器TSC并聯(lián)組成靜止補(bǔ)償器原理圖:圖12-7(a)。結(jié)構(gòu):3組晶閘管投切電容器和1組固定電容器與電抗器并聯(lián)。工作原理1)固定電容器組串聯(lián)接入電感 ，兼起高次諧波濾波器作用。2)每組晶閘管投切電容器都串聯(lián)接入

14、一小電感Ls，其作用是降低晶閘管開通時(shí)可能產(chǎn)生的電流沖擊。伏安特性:如圖12-7(b)所示，圖中數(shù)字表示電容器投入的組數(shù)。4靜止無功補(bǔ)償器4) 晶閘管投切電容器單獨(dú)組成的靜止補(bǔ)償器作用:作為無功功率電源，發(fā)出感性無功.特點(diǎn):1)不能平滑地調(diào)節(jié)輸出的功率2)晶閘管對(duì)控制信號(hào)的響應(yīng)極為迅速，通斷次數(shù)又不受限制，其運(yùn)行性能還是明顯優(yōu)于機(jī)械開關(guān)投切的電容器。3)晶閘管投切電容器不會(huì)產(chǎn)生諧波.4靜止無功補(bǔ)償器諧波及其消除1)各類靜止補(bǔ)償器中，晶閘管投切電容器不會(huì)產(chǎn)生諧波;2)含晶閘管控制電抗器的靜止補(bǔ)償器不會(huì)產(chǎn)生諧波,一般需要裝設(shè)濾波器以消除高次諧波.圖12-6和12-7的原理圖中與電容C串聯(lián)的電感Lh

15、就是高次諧波的調(diào)諧電感。飽和電抗器可以利用多鐵芯和繞組的特殊排列來消除諧波，一種三三柱式飽和電抗器能夠消除18k1(k=1，2，3，)以外的一切奇次電流諧波。 4靜止無功補(bǔ)償器與補(bǔ)償器相比,靜止補(bǔ)償器的優(yōu)勢(shì):1)電壓變化時(shí)，靜止補(bǔ)償器能快速地、平滑地調(diào)節(jié)無功功率，以滿足動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)男枰?)與同步調(diào)相機(jī)相比較，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，功率損耗較小，響應(yīng)時(shí)間較短.3)對(duì)于沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)性;4)TCR型和TSC型靜止補(bǔ)償器還能做到分相補(bǔ)償以適應(yīng)不平衡的負(fù)荷變化。應(yīng)用: 20世紀(jì)70年代以來，靜止補(bǔ)償器在國外已被大量使用，在我國電力系統(tǒng)中也將得到日益廣泛的應(yīng)用。4靜止無功補(bǔ)償器5靜止無功發(fā)生器 5靜止

16、無功發(fā)生器產(chǎn)生:20世紀(jì)80年代以來出現(xiàn)了一種更為先進(jìn)的靜止型無功補(bǔ)償裝置，這就是靜止無功發(fā)生器(Static Var Generator，SVG)。構(gòu)成:電壓源型逆變器，其原理圖示于圖12-8。逆變器中六個(gè)可關(guān)斷晶閘管(GTO)分別與六個(gè)二極管反向并聯(lián).工作原理 適當(dāng)控制GTO的通斷，可以把電容C上的直流電壓轉(zhuǎn)換成與電力系統(tǒng)電壓同步的三相交流電壓，逆變器的交流側(cè)通過電抗器或變壓器并聯(lián)接入系統(tǒng)。 適當(dāng)控制逆變器的輸出電壓，就可以靈活地改變SVG的運(yùn)行工況，使其處于容性負(fù)荷、感性負(fù)荷或零負(fù)荷狀態(tài)。忽略損耗時(shí)，SVG穩(wěn)態(tài)等值電路和不同工況下的相量圖示于圖12-9。靜止無功發(fā)生器也被稱為靜止同步補(bǔ)償

17、器(STATCOM)或靜止調(diào)相機(jī)(STATCON)。5靜止無功發(fā)生器5靜止無功發(fā)生器靜止無功發(fā)生器的優(yōu)點(diǎn)1)響應(yīng)速度更快2)運(yùn)行范圍更寬3)諧波電流含量更少4)電壓較低時(shí)仍可向系統(tǒng)注入較大的無功電流，它的儲(chǔ)能元件(如電容器)的容量遠(yuǎn)比它所提供的無功容量要小。 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是：系統(tǒng)中的無功電源可能發(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)中的無功損耗之和。為了保證運(yùn)行可靠性和適應(yīng)無功負(fù)荷的增長(zhǎng)，系統(tǒng)還必須配置一定的無功備用容量。令 為電源供應(yīng)的無功功率之和， 為無功負(fù)荷之和， 為網(wǎng)絡(luò)無功功率損耗之和， 為無功功率備用，則系統(tǒng)中無功功

18、率的平衡關(guān)系式為: 0表示系統(tǒng)中無功功率可以平衡且有適量的備用; O表示系統(tǒng)中無功功率不足，應(yīng)考慮加設(shè)無功補(bǔ)償裝置。系統(tǒng)無功電源的總出力 包括發(fā)電機(jī)的無功功率 和各種無功補(bǔ)償設(shè)備的無功功率 : (12-6)無功電源無功功率的計(jì)算方法:1)當(dāng)發(fā)電機(jī)在接近于額定功率因數(shù)運(yùn)行時(shí)，無功功率按額定功率因數(shù)計(jì)算。 此時(shí)如果系統(tǒng)的無功功率能夠平衡，則發(fā)電機(jī)就保持有一定的無功備用，這是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)的有功功率是留有備用的。2)調(diào)相機(jī)和靜電電容器等無功補(bǔ)償裝置按額定容量來計(jì)算其無功功率。三、無功功率平衡無功負(fù)荷無功功率的計(jì)算方法:總無功負(fù)荷按負(fù)荷的有功功率和功率因數(shù)計(jì)算。為了減少輸送無功功率引起的網(wǎng)損，我國有關(guān)技術(shù)

19、導(dǎo)則規(guī)定1)以35kV及以上電壓等級(jí)直接供電的工業(yè)負(fù)荷，功率因數(shù)要達(dá)到0.90以上;2)對(duì)其他負(fù)荷，功率因數(shù)不低于0.85。網(wǎng)絡(luò)的總無功功率損耗 包括變壓器的無功損耗 、線路電抗的無功損耗 和線路電納的無功功率 =(一般只計(jì)算110kV及這以上電壓線路的充電功率):三、無功功率平衡無功功率平衡的原則:1)從改善電壓質(zhì)量和降低網(wǎng)絡(luò)功率損耗考慮，應(yīng)該盡量避免通過電網(wǎng)元件大量地傳送無功功率。2)分地區(qū)分電壓級(jí)地進(jìn)行無功功率平衡. 僅從全系統(tǒng)的角度進(jìn)行無功功率平衡是不夠的。3)就地平衡(補(bǔ)償).(1)有時(shí)候，某一地區(qū)無功功率電源有富余，另一地區(qū)則存在缺額，調(diào)余補(bǔ)缺往往是不適宜的，這時(shí)就應(yīng)該分別進(jìn)行處理

20、。(2)小容量的、分散的無功補(bǔ)償可采用靜電容電器；大容量的、配置在系統(tǒng)中樞點(diǎn)的無功補(bǔ)償則宜采用同步調(diào)相機(jī)或靜止補(bǔ)償器。4)電力系統(tǒng)的無功功率平衡應(yīng)分別按正常最大和最小負(fù)荷的運(yùn)行方式進(jìn)行計(jì)算。必要時(shí)還應(yīng)校驗(yàn)?zāi)承┰O(shè)備檢修時(shí)或故障后運(yùn)行方式下的無功功率平衡。三、無功功率平衡5)電力系統(tǒng)在不同的運(yùn)行方式下，可能分別出現(xiàn)無功功率不足和無功功率過剩的情況，應(yīng)選用既能發(fā)出又能吸收無功功率的補(bǔ)償設(shè)備。6)在現(xiàn)代大型電力系統(tǒng)中，超高壓輸電網(wǎng)的線路分布電容能產(chǎn)生大量的無功功率，從系統(tǒng)安全運(yùn)行考慮，需要裝設(shè)并聯(lián)電抗器予以吸收，根據(jù)我國有關(guān)技術(shù)導(dǎo)則，330500kV電網(wǎng)應(yīng)按無功分層就地平衡的基本要求配置高、低壓并聯(lián)電

21、抗器。 一般情況下，高、低壓并聯(lián)電抗器的總?cè)萘繎?yīng)達(dá)到超高壓線路充電功率的90以上。在超高壓電網(wǎng)配置并聯(lián)電抗補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，較低電壓等級(jí)的配電網(wǎng)絡(luò)也要配置必要的并聯(lián)電容補(bǔ)償，這種情況是正常的。三、無功功率平衡例 12-1例12-1 某輸電系統(tǒng)的接線圖示于圖12-10(a)，各元件參數(shù)如下： 發(fā)電機(jī) PN=50MW，cos =0.85， =10.5kV 變壓器T-1 每臺(tái) =31.5MVA， =38.5kW，Ps=148kW， =0.8%，Vs=10.5， =12110.5 變壓器T-2變比 =11011，其余參數(shù)同T-1 線路每回每公里 =0.165， =0.409， =2.82 S試根據(jù)無功功率平

22、衡的需要確定無功補(bǔ)償容量。例 12-1 例 12-1 例 12-1解 (一)輸電系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算變壓器T-1兩臺(tái)并聯(lián)例 12-1變壓器T-2兩臺(tái)并聯(lián)例 12-1輸電線路例 12-1 (二)無補(bǔ)償?shù)墓β势胶庥?jì)算 作為初步估算，先用負(fù)荷功率計(jì)算變壓器繞組損耗和線路損耗。例 12-1累計(jì)到發(fā)電機(jī)端的輸電系統(tǒng)的總功率需求為 例 12-1 若發(fā)電機(jī)在滿足有功需求時(shí)按額定功率因數(shù)運(yùn)行,其輸出功率為此時(shí)無功缺額達(dá)到例 12-1 根據(jù)以上對(duì)無功功率缺額的初步估算，擬在變壓器T-2的低壓側(cè)設(shè)置10Mvar補(bǔ)償容量。補(bǔ)償前負(fù)荷功率因數(shù)為0.8，補(bǔ)償后可提高到0.895。計(jì)及補(bǔ)償后線路和變壓器繞組損耗還會(huì)減少，發(fā)電機(jī)將

23、能在額定功率因數(shù)附近運(yùn)行。例 12-1(三)補(bǔ)償后的功率平衡計(jì)算 補(bǔ)償后負(fù)荷功率為例 12-1 例 12-1 輸電系統(tǒng)要求發(fā)電機(jī)輸出的功率為 此時(shí)發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)cos =0856。計(jì)算結(jié)果表明，所選補(bǔ)償容量是適宜 例 12-1四、無功功率平衡和電壓水平的關(guān)系在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，電源的無功出力在任何時(shí)刻都同負(fù)荷的無功功率和網(wǎng)絡(luò)的無功損耗之和相等，即 (12-8)問題在于無功功率平衡是在什么樣的電壓水平下實(shí)現(xiàn)的?，F(xiàn)在以一個(gè)最簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)為例來說明。 隱極發(fā)電機(jī)經(jīng)過一段線路向負(fù)荷供電，略去各元件電阻，用X表示發(fā)電機(jī)電抗與線路電抗之和，等值電路示于圖12-11(a)。假定發(fā)電機(jī)和負(fù)荷的有功功率為定值。根

24、據(jù)相量圖圖12-11(b):發(fā)電機(jī)送到負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的有功功率:四、無功功率平衡和電壓水平的關(guān)系根據(jù)相量圖圖12-11(b):發(fā)電機(jī)送到負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的無功功率:四、無功功率平衡和電壓水平的關(guān)系當(dāng)P為一定值時(shí)，有: 從而得到: (12-9)四、無功功率平衡和電壓水平的關(guān)系當(dāng)電勢(shì)E為一定值時(shí)，Q同V的關(guān)系如圖12-12曲線1示，是一條向下開口的拋物線。負(fù)荷的主要成分是異步電動(dòng)機(jī)，其無功電壓特性如圖中曲線2所示。這兩條曲線的交點(diǎn)a確定了負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓值Va，或者說，系統(tǒng)在電壓Va下達(dá)到了無功功率的平衡。四、無功功率平衡和電壓水平的關(guān)系當(dāng)負(fù)荷增加時(shí)，其無功電壓特性如曲線2所示。如果系統(tǒng)的無功電源沒有相應(yīng)增加(發(fā)

25、電機(jī)勵(lì)磁電流不變，電勢(shì)也就不變)，電源的無功特性仍然是曲線1。這時(shí)曲線1和2的交點(diǎn)a就代表了新的無功平衡點(diǎn)，并由此決定了負(fù)荷點(diǎn)的電壓為 。顯然 。四、無功功率平衡和電壓水平的關(guān)系這說明負(fù)荷增加后，系統(tǒng)的無功電源已不能滿足在電壓 下無功平衡的需要，因而只好降低電壓運(yùn)行，以取得在較低電壓下的無功平衡。如果發(fā)電機(jī)具有充足的無功備用，通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，增大發(fā)電機(jī)的電勢(shì)E，則發(fā)電機(jī)的無功特性曲線將上移到曲線1的位置，從而使曲線1和2的交點(diǎn)c所確定的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓達(dá)到或接近原來的數(shù)值 。四、無功功率平衡和電壓水平的關(guān)系由此可見，系統(tǒng)的無功電源比較充足，能滿足較高電壓水平下的無功平衡的需要，系統(tǒng)就有較高的運(yùn)行

26、電壓水平；反之，無功不足就反映為運(yùn)行電壓水平偏低。因此，應(yīng)該力求實(shí)現(xiàn)在額定電壓下的系統(tǒng)無功功率平衡，并根據(jù)這個(gè)要求裝設(shè)必要的無功補(bǔ)償裝置。 四、無功功率平衡和電壓水平的關(guān)系 電力系統(tǒng)的供電地區(qū)幅員寬廣，無功功率不宜長(zhǎng)距離輸送，負(fù)荷所需的無功功率應(yīng)盡量做到就地供應(yīng)。因此，不僅應(yīng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的無功功率平衡，還應(yīng)分別實(shí)現(xiàn)各區(qū)域的無功功率平衡?？傊?，實(shí)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。四、無功功率平衡和電壓水平的關(guān)系本節(jié)主要內(nèi)容 一、允許電壓偏移 二、中樞點(diǎn)的電壓管理 三、電壓調(diào)整的基本原理12-2 電壓調(diào)整的基本概念一、允許電壓偏移 一、允許電壓偏移各種用電設(shè)備都是按額定電壓來設(shè)

27、計(jì)制造的。這些設(shè)備在額定電壓下運(yùn)行將能取得最佳的效果。電壓過大地偏離額定值將對(duì)用戶產(chǎn)生不良的影響。電力系統(tǒng)常見的用電設(shè)備:異步電動(dòng)機(jī);電熱設(shè)備;照明燈;家用電器等。電壓偏移的危害:1)影響異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩.(1)異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩是與其端電壓的平方成正比的，當(dāng)電壓降低10時(shí)，轉(zhuǎn)矩大約要降低19(圖12-15)。(2)如果電動(dòng)機(jī)所拖動(dòng)的機(jī)械負(fù)載的阻力矩不變，電壓降低時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差增大，定子電流也隨之增大，發(fā)熱增加，繞組溫度增高，加速絕緣老化，影響電動(dòng)機(jī)的使用壽命。(3)當(dāng)端電壓太低時(shí)，電動(dòng)機(jī)可能由于轉(zhuǎn)矩太小而失速甚至停轉(zhuǎn)。(4)電爐等電熱設(shè)備的出力大致與電壓的平方成正比，電壓降低就會(huì)延長(zhǎng)

28、電爐的冶煉時(shí)間，降低生產(chǎn)率。一、允許電壓偏移(5)電壓降低，會(huì)使網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗和能量損耗加大;(6)電壓過低還可能危及電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性；(7)電壓過高時(shí)，各種電氣設(shè)備的絕緣可能受到損害，在超高壓網(wǎng)絡(luò)中還將增加電暈損耗等。在電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行中，隨著用電負(fù)荷的變化和系統(tǒng)運(yùn)行方式的改變，網(wǎng)絡(luò)中的電壓損耗也將發(fā)生變化。要嚴(yán)格保證所有用戶在任何時(shí)刻都有額定電壓是不可能的，因此，系統(tǒng)運(yùn)行中各節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)電壓偏移是不可避免的。實(shí)際上，大多數(shù)用電設(shè)備在稍許偏離額定值的電壓下運(yùn)行，仍有良好的技術(shù)性能。從技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上綜合考慮，合理地規(guī)定供電電壓的允許偏移是完全必要的。 一、允許電壓偏移我國規(guī)定的在正常運(yùn)行情

29、況下供電電壓的允許偏移如下:(1)35kV及以上供電電壓正、負(fù)偏移的絕對(duì)值之和不超過額定電壓的10，如供電電壓上下偏移同號(hào)時(shí)，按較大的偏移絕對(duì)值作為衡量依據(jù)；(2)10kV及以下三相供電電壓允許偏移為額定電壓的7；(3)220V單相供電電壓允許偏移為額定電壓的+7和10。要使網(wǎng)絡(luò)各處的電壓都達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，必須采取各種調(diào)壓措施。一、允許電壓偏移二、中樞點(diǎn)的電壓管理電力系統(tǒng)調(diào)壓的目的:保證系統(tǒng)中各負(fù)荷點(diǎn)的電壓在允許的偏移范圍內(nèi)。電力系統(tǒng)的中樞點(diǎn):(1)區(qū)域性水、火電廠的高壓母線；(2)樞紐變電所的二次母線；(3)有大量地方負(fù)荷的發(fā)電機(jī)電壓母線。電力系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)的方法:調(diào)節(jié)中樞點(diǎn)的電壓.對(duì)于一個(gè)電

30、力系統(tǒng),由于負(fù)荷點(diǎn)數(shù)目眾多又很分散，不可能也沒有必要對(duì)每一個(gè)負(fù)荷點(diǎn)的電壓進(jìn)行監(jiān)視和調(diào)整。因此,只要監(jiān)控電力系統(tǒng)中樞點(diǎn),就能監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的電壓。 中樞點(diǎn)電壓的允許變化范圍假定由中樞點(diǎn)O向負(fù)荷點(diǎn)A和B供電見圖12-16(a)，兩負(fù)荷點(diǎn)電壓 和 的允許變化范圍相同，都是(0.951.05)V。當(dāng)線路參數(shù)一定時(shí)，線路上電壓損耗 和 分別與A點(diǎn)和B點(diǎn)的負(fù)荷有關(guān)。二、中樞點(diǎn)的電壓管理假定兩處的日負(fù)荷曲線呈兩級(jí)階梯形見圖12-16(b)，那么兩段線路的電壓損耗的變化曲線如圖12-16(c)所示。 為了滿足負(fù)荷節(jié)點(diǎn)A的調(diào)壓要求，中樞點(diǎn)o電壓應(yīng)該控制的變化范圍：在08時(shí)，在824時(shí)，二、中樞點(diǎn)的電壓管理負(fù)荷節(jié)點(diǎn)

31、B對(duì)中樞點(diǎn)o電壓變化范圍的要求： 在016時(shí): 在1624時(shí):二、中樞點(diǎn)的電壓管理將上述要求表示在同一張圖上見圖12-16(d)。圖中的陰影部分就是同時(shí)滿足A、B兩負(fù)荷點(diǎn)調(diào)壓要求的中樞點(diǎn)電壓的允許變化范圍。二、中樞點(diǎn)的電壓管理由圖可見，盡管AB兩負(fù)荷點(diǎn)的電壓有10的變化范圍，但是由于兩處負(fù)荷大小和變化規(guī)律不同，兩段線路的電壓損耗數(shù)值及變化規(guī)律亦不相同。為同時(shí)滿足兩負(fù)荷點(diǎn)的電壓質(zhì)量要求，中樞點(diǎn)電壓的允許變化范圍就大大地縮小了，最大時(shí)為7，最小時(shí)僅有1。二、中樞點(diǎn)的電壓管理中樞點(diǎn)電壓的確定原則：(1)在地區(qū)負(fù)荷最大時(shí)，電壓最低的負(fù)荷點(diǎn)的允許電壓下限加上到中樞點(diǎn)的電壓損耗等于中樞點(diǎn)的最低電壓；(2)

32、在地區(qū)負(fù)荷最小時(shí)，電壓最高的負(fù)荷點(diǎn)的允許電壓上限加上到中樞點(diǎn)的電壓損耗等于中樞點(diǎn)的最高電壓。(3)對(duì)于發(fā)電機(jī)電壓母線中樞點(diǎn)，其電壓還應(yīng)受廠用電設(shè)備與發(fā)電機(jī)的最高允許電壓以及為保持系統(tǒng)穩(wěn)定的最低允許電壓的限制。(4)對(duì)于負(fù)荷點(diǎn)的中樞點(diǎn), 調(diào)整中樞點(diǎn)的電壓在公共的允許范圍內(nèi)變動(dòng)，就可以滿足各負(fù)荷點(diǎn)的調(diào)壓要求，而不必在各負(fù)荷點(diǎn)再裝設(shè)調(diào)壓設(shè)備。二、中樞點(diǎn)的電壓管理(5)如果由同一中樞點(diǎn)供電的各用戶負(fù)荷的變化規(guī)律差別很大，需要針對(duì)不同的負(fù)荷點(diǎn)電壓變化情況增設(shè)必要的調(diào)壓設(shè)備. 因?yàn)?在某些時(shí)間段內(nèi)，各用戶的電壓質(zhì)量要求反映到中樞點(diǎn)的電壓允許變化范圍沒有公共部分。這種情況下，僅靠控制中樞點(diǎn)的電壓并不能保證所

33、有負(fù)荷點(diǎn)的電壓偏移都在允許范圍內(nèi)。因此為了滿足各負(fù)荷點(diǎn)的調(diào)壓要求，還必須在某些增設(shè)必要的調(diào)壓設(shè)備來加以調(diào)壓。 二、中樞點(diǎn)的電壓管理中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式:(1)逆調(diào)壓:在大負(fù)荷時(shí)升高電壓，小負(fù)荷時(shí)降低電壓的調(diào)壓方式.(2)順調(diào)壓:在大負(fù)荷時(shí)降低電壓，小負(fù)荷時(shí)升高電壓的調(diào)壓方式.(3)常調(diào)壓:在任何負(fù)荷下,保持中樞點(diǎn)電壓為恒定值. 二、中樞點(diǎn)的電壓管理(1)逆調(diào)壓方法:(1)在大負(fù)荷時(shí)，線路的電壓損耗也大，如果提高中樞點(diǎn)電壓，就可以抵償?shù)舨糠蛛妷簱p耗，使負(fù)荷點(diǎn)的電壓不致過低。(2)小負(fù)荷時(shí)，線路電壓損耗也小，適當(dāng)降低中樞點(diǎn)電壓就可使負(fù)荷點(diǎn)電壓不致過高。逆調(diào)壓中中樞點(diǎn)電壓值的確定:(1)在最大負(fù)荷時(shí)可保

34、持中樞點(diǎn)電壓比線路額定電壓高5;(2)在最小負(fù)荷時(shí)保持為線路額定電壓。中樞點(diǎn)逆調(diào)壓的應(yīng)用場(chǎng)合:供電線路較長(zhǎng)、負(fù)荷變動(dòng)較大的中樞點(diǎn).二、中樞點(diǎn)的電壓管理(2)順調(diào)壓在大負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓低一些，但不低于線路額定電壓的1025；小負(fù)荷時(shí)允許其電壓高一些，但不超過線路額定電壓的1075。(3)恒調(diào)壓(常調(diào)壓)在任何負(fù)荷下，中樞點(diǎn)電壓保持為大約恒定的數(shù)值，一般較線路額定電壓高25。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí)，電壓損耗比正常情況下的要大，因此對(duì)電壓質(zhì)量的要求允許降低一些，通常允許事故時(shí)的電壓偏移較正常情況下大5。二、中樞點(diǎn)的電壓管理三、電壓調(diào)整的基本原理以圖12-17所示的簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)為例，說明常用的各種調(diào)壓措

35、施所依據(jù)的基本原理。發(fā)電機(jī)通過升壓變壓器、線路和降壓變壓器向用戶供電。要求調(diào)整負(fù)荷節(jié)點(diǎn)b的電壓。為簡(jiǎn)單起見，略去線路的電容功率、變壓器的勵(lì)磁功率和網(wǎng)絡(luò)的功率損耗。 變壓器的參數(shù)已歸算到高壓側(cè)。b點(diǎn)的電壓為 (12-10) 式中k 和k 分別為升壓和降壓變壓器的變比；R和X分別為變壓器和線路的總電阻和總電抗。三、電壓調(diào)整的基本原理由公式(12-10)可見，為了調(diào)整用戶端電壓V 可以采取以下的措施： (1)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流以改變發(fā)電機(jī)端電壓V ; (2)適當(dāng)選擇變壓器的變比； (3)改變線路的參數(shù)； (4)改變無功功率的分布。 這些措施將在下面分別進(jìn)行比較詳細(xì)的討論。三、電壓調(diào)整的基本原理123 電壓

36、調(diào)整的措施一、發(fā)電機(jī)調(diào)壓二、改變變壓器變比調(diào)壓三、利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓四、線路串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓123 電壓調(diào)整的措施電壓調(diào)整的主要措施有四種:1.發(fā)電機(jī)調(diào)壓;2.改變變壓器變比調(diào)壓;3.利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓;4.線路串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓.一、發(fā)電機(jī)調(diào)壓 發(fā)電機(jī)調(diào)壓的作用:（1）由孤立的發(fā)電廠不經(jīng)升壓直接供電的小型電力網(wǎng)，改變發(fā)電機(jī)端電壓就可以滿足負(fù)荷點(diǎn)的電壓質(zhì)量要求，不必另外在增加調(diào)壓設(shè)備。（2）對(duì)于線路較長(zhǎng)、供電范圍交大、有多級(jí)變壓的供電系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)調(diào)壓主要是為了滿足近處地方負(fù)荷的電壓質(zhì)量要求。一、發(fā)電機(jī)調(diào)壓 圖1218所示為一多級(jí)變壓供電系統(tǒng),圖中為電壓損耗分布。 從發(fā)電機(jī)端到最遠(yuǎn)處負(fù)荷點(diǎn)之間

37、在最大負(fù)荷時(shí)的總電壓損耗達(dá)35，最小負(fù)荷時(shí)為15，其變化幅度達(dá)20。 這時(shí)調(diào)壓的困難不僅在于電壓損耗的絕對(duì)值過大，而且更主要的是在于不同運(yùn)行方式下電壓損耗之差(即變化幅度)太大。因而單靠發(fā)電機(jī)調(diào)壓是不能解決問題的。 在上述情況下，發(fā)電機(jī)調(diào)壓主要是為了滿足近處地方負(fù)荷的電壓質(zhì)量要求，發(fā)電機(jī)電壓在最大負(fù)荷時(shí)提高5，最小負(fù)荷時(shí)保持為額定電壓，采取這種逆調(diào)壓方式，對(duì)于解決多級(jí)變壓供電系統(tǒng)的調(diào)壓?jiǎn)栴}也是有利的。 一、發(fā)電機(jī)調(diào)壓（3）對(duì)于由若干發(fā)電廠并列運(yùn)行的電力系統(tǒng)，進(jìn)行電壓調(diào)整的電廠需有相當(dāng)充裕的無功容量?jī)?chǔ)備，一般不易滿足。另外調(diào)整個(gè)別發(fā)電廠的母線電壓，會(huì)引起無功功率重新分配，可能同無功功率的經(jīng)濟(jì)分配

38、發(fā)生矛盾。所以在大型電力系統(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.二、改變變壓器變比調(diào)壓改變變壓器變比可以升高或降低次級(jí)繞組的電壓。改變變壓器的變比調(diào)壓實(shí)際上是根據(jù)調(diào)壓要求來適當(dāng)?shù)剡x擇分接頭。（1）降壓變壓器分接頭的選擇圖1219為一降壓變壓器。若通過功率為 ，高壓 側(cè)實(shí)際電壓為 ，歸算到高壓側(cè)的變壓器阻抗為 ，歸算到高壓側(cè)的變壓器電壓損耗為 ，低壓側(cè)要求得到的電壓為 ，則式中， 是變壓器的變比，即高壓繞組分接頭電壓 和低壓繞組額定電壓 之比。將 代人式(1211)，便得高壓側(cè)分接頭電壓:可見:當(dāng)變壓器通過不同的功率時(shí)，高壓側(cè)電壓 、電壓損耗 ，以及低壓側(cè)所要求的電壓 都要發(fā)生變化,從而

39、在保持低壓側(cè)電壓不變下,高壓側(cè)分接頭電壓將取不同的值。通過計(jì)算可以求出在不同的負(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。二、改變變壓器變比調(diào)壓對(duì)于普通的雙繞組變壓器,其分接頭只能在停電的情況下改變。在正常的運(yùn)行中無論負(fù)荷怎樣變化只能使用一個(gè)固定的分接頭。這時(shí)可以分別算出最大負(fù)荷和最小負(fù)荷下所要求的分接頭電壓:然后取它們的算術(shù)平均值，即普通的雙繞組變壓器調(diào)壓方法(兩個(gè)步驟): (1)根據(jù) 值可選擇一個(gè)與它最接近的分接頭。(2)根據(jù)所選取的分接頭校驗(yàn)最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時(shí)低壓母線上的實(shí)際電壓是否符合要求。 二、改變變壓器變比調(diào)壓 例12-3降壓變壓器及其等值電路不于圖12- 20 (a)

40、、(b)。歸算至高壓側(cè)的阻抗(2.44+j40) 。已知在最大和最小負(fù)荷時(shí)通過變壓器的功率分別為(28+j14)MVA和(10+j6)MVA，高壓側(cè)的電壓分別為110kV和113kV。要求低壓母線電壓變化不超出(6.06.6) 的范圍，試選擇分接頭。例12-3解：先計(jì)算最大負(fù)荷及最小負(fù)荷時(shí)變壓器的電壓損耗假定變壓器在最大負(fù)荷和最小負(fù)荷運(yùn)行時(shí)低壓側(cè)的電壓分別取為6kV和6.6kV，則由式（12-13）和（12-14）可得例12-3取算術(shù)平均值選最接近的分接頭107.25kV.按所選分接頭校驗(yàn)低壓母線的實(shí)際電壓?？梢娝x分接頭是能滿足要求的。例12-3（2）升壓變壓器分接頭的選擇 升壓變壓器分接頭

41、的選擇:(1)選擇升壓變壓器分接頭的方法與選擇降壓變壓器的基本相同(2)由于升壓變壓器中功率方向是從低壓側(cè)送往高壓側(cè)的，故公式中 前的符號(hào)應(yīng)相反，即應(yīng)將電壓損耗和高壓側(cè)電壓相加:二、改變變壓器變比調(diào)壓 式中， V2為變壓器低壓側(cè)的實(shí)際電壓或給定電壓； V1為高壓側(cè)所要求的電壓。注意:升壓變壓器與降壓變壓器繞組的額定電壓是略有差別的(見表11)。升壓變壓器分接頭的原則:(1)選擇發(fā)電廠中升壓變壓器的分接頭時(shí)，在最大和最小負(fù)荷情況下，要求發(fā)電機(jī)的端電壓都不能超過規(guī)定的允許范圍。(2)如果在發(fā)電機(jī)電壓母線上有地方負(fù)荷，則應(yīng)當(dāng)滿足地方負(fù)荷對(duì)發(fā)電機(jī)母線的調(diào)壓要求，一般可采用逆調(diào)壓方式調(diào)壓。 二、改變變壓

42、器變比調(diào)壓三、利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓 三、利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓無功功率的產(chǎn)生基本上不消耗能源，但是無功功率沿電力網(wǎng)傳送卻要引起有功功率損耗和電壓損耗。合理的配置無功功率補(bǔ)償容量，可改變電力網(wǎng)的無功潮流分布,以減少網(wǎng)絡(luò)中的有功功率損耗和電壓損耗，從而改善用戶處的電壓質(zhì)量。圖1222所示為一簡(jiǎn)單電力網(wǎng)，供電點(diǎn)電壓 ，和負(fù)荷功率 已給定，線路電容和變壓器的勵(lì)磁功率略去不計(jì)。在未加補(bǔ)償裝置前若不計(jì)電壓降落的橫分量，根據(jù)圖12-22有: 式中 為歸算到高壓側(cè)的變電所低壓母線電壓。在變電所低壓側(cè)設(shè)置無功補(bǔ)償設(shè)備,容量為 ，網(wǎng)絡(luò)傳送到負(fù)荷點(diǎn)的無功功率將變?yōu)?，變電所低壓母線的歸算電壓變?yōu)?設(shè)置無功補(bǔ)償設(shè)備后,

43、母線1電壓為:三、利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓如果補(bǔ)償前后母線1電壓 保持不變，則有:由式(12-17)知道,變電所低壓母線歸算電壓從 改變到 時(shí)所需要的無功補(bǔ)償容量為:式(12-18)方括號(hào)中第二項(xiàng)的數(shù)值一般很小，可以略去，則式(12-18)便簡(jiǎn)化為: (2-19)三、利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓若變壓器的變比選為 ，經(jīng)過補(bǔ)償后變電所低壓側(cè)要求保持的實(shí)際電壓為 ，則 高壓側(cè)電壓為: 將其代入式(1219)，可得:由式(1220)看出，影響補(bǔ)償容量的因素有4個(gè):1)補(bǔ)償前低壓母線電壓 2)補(bǔ)償后所期望的低壓母線電壓 3)降壓變壓器的變比 .4)支路電抗 .三、利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓變比的選擇原則是：在滿足調(diào)壓的

44、要求下，使無功補(bǔ)償容量為最小。下面,針對(duì)不同無功補(bǔ)償設(shè)備的性能,說明如何選取變壓器變比:（1）補(bǔ)償設(shè)備為靜電電容器通常在大負(fù)荷時(shí)降壓變電所電壓偏低，小負(fù)荷時(shí)電壓偏高。電容器只能發(fā)出感性無功功率以提高電壓，但電壓過高時(shí)卻不能吸收感性無功功率來使電壓降低。靜電電容器補(bǔ)償原則:在最大負(fù)荷時(shí)電容器應(yīng)全部投入，在最小負(fù)荷時(shí)全部退出。三、利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓采用靜電電容器時(shí),計(jì)算步驟如下: 根據(jù)調(diào)壓要求，按最小負(fù)荷時(shí)沒有補(bǔ)償情況來確定變壓器分接頭. 設(shè) 為最小負(fù)荷時(shí)低壓母線歸算到高壓側(cè)的電壓, 為最小負(fù)荷時(shí)低壓母線實(shí)際要求的電壓, 為最小負(fù)荷時(shí)所要計(jì)算的高壓母線的電壓 為低壓母線額定電壓. 則有:三、利用

45、無功功率補(bǔ)償調(diào)壓選取與 最接近的高壓側(cè)電壓 ,并計(jì)算變壓器變比: 按最大負(fù)荷時(shí)的調(diào)壓要求選擇補(bǔ)償容量: 為最大負(fù)荷時(shí)低壓母線歸算到高壓側(cè)的電壓, 為最大負(fù)荷時(shí)低壓母線實(shí)際要求的電壓, 校驗(yàn)實(shí)際電壓是否滿足要求.三、利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓（2）補(bǔ)償設(shè)備為同步調(diào)相機(jī)調(diào)相機(jī)的特點(diǎn)是既能過勵(lì)磁運(yùn)行，又能欠勵(lì)磁運(yùn)行。調(diào)相機(jī)無功功率補(bǔ)償調(diào)壓原則:在最大負(fù)荷時(shí)按額定容量過勵(lì)磁運(yùn)行，在最小負(fù)荷按0.50.65額定容量欠勵(lì)磁運(yùn)行。采用同步調(diào)相機(jī)調(diào)壓時(shí),計(jì)算步驟如下:(1)最大負(fù)荷時(shí)，同步調(diào)相機(jī)容量為:(2)最小負(fù)荷時(shí)，同步調(diào)相機(jī)容量為:三、利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓其中 為常數(shù)值,其范圍:0.5O.65.式(12-22

46、)和式(12-23)相除，得:由式(1224)可解出:按式(12-25)計(jì)算變壓器變比 ,按式(12-22)計(jì)算同步調(diào)相機(jī)容量 。三、利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓 例125簡(jiǎn)單輸電系統(tǒng)的接線圖和等值電路分別示于圖12-23(a)和(b)。變壓器勵(lì)磁支路和線路電容被略去。節(jié)點(diǎn)1歸算到高壓側(cè)的電壓為118kV，且維持不變。受端低壓母線電壓要求保持為105kV。試配合降壓變壓器T-2的分接頭選擇，確定受端應(yīng)裝設(shè)的如下無功補(bǔ)償設(shè)備：(1)靜電電容器；(2)同步調(diào)相機(jī)。 例125例125 解 (一)計(jì)算補(bǔ)償前受端低壓母線歸算到高壓側(cè)的電壓 因?yàn)槭锥穗妷阂阎?，宜用首端功率?jì)算網(wǎng)絡(luò)的電壓損耗。為此，先按額定電壓計(jì)算

47、輸電系統(tǒng)的功率損耗：例125于是利用首端功率可以推出：例125(二)選擇靜電電容器的容量 (1)按最小負(fù)荷時(shí)無補(bǔ)償確定變壓器的分接頭電壓例125 最接近的抽頭電壓為110kV，由此可得降壓變壓器的變比為 。 (2)按公式(12-21)求補(bǔ)償容量 (3)取補(bǔ)償容量 =12Mvar，驗(yàn)算最大負(fù)荷時(shí)受端低壓側(cè)的實(shí)際電壓 例125故例125(三)選擇同步調(diào)相機(jī)的容量(1)按公式(12-25)確定降壓變壓器變比 當(dāng) 分別取為0.5和0.65時(shí)，可相應(yīng)算出變比 分別為9.54和9.45，選取最接近的標(biāo)準(zhǔn)分接頭變比 =9.5。 (2)按公式(12-22)確定調(diào)相機(jī)容量 例125 選取最接近標(biāo)準(zhǔn)容量的同步調(diào)相

48、機(jī)，其額定容量為7.5MVA。(3)驗(yàn)算受端低壓側(cè)電壓。最大負(fù)荷時(shí)調(diào)相機(jī)按額定容量過勵(lì)磁運(yùn)行，因而有例125最小負(fù)荷時(shí)調(diào)相機(jī)按50額定容量欠勵(lì)磁運(yùn)行 =-3.75MV.A。例125例125 在最小負(fù)荷電壓略高于10.5kV，如果調(diào)相機(jī)按60%額定容量欠勵(lì)運(yùn)行，便得 =10.48kV。例125四、線路串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓原理: 在線路上串聯(lián)接入靜電電容器，利用電容器的容抗補(bǔ)償線路的感抗，使電壓損耗中 分量減小，從而可提高線路末端電壓.對(duì)圖1224所示的架空輸電線路，未加串聯(lián)電容補(bǔ)償前有:線路上串聯(lián)了容抗 后就改 變?yōu)? 從而得到:進(jìn)而,利用電壓損耗之差、 線路無功功率、 線路首端電壓,得到串聯(lián)電容器

49、容抗:四、線路串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓電壓減少百分比 :四、線路串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓四、線路串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓定義補(bǔ)償度 欠補(bǔ)償過補(bǔ)償全補(bǔ)償12-4 調(diào)壓措施的應(yīng)用 本節(jié)主要內(nèi)容:一、各種調(diào)壓措施的合理應(yīng)用 二、各種措施調(diào)壓效果的綜合分析 一、各種調(diào)壓措施的合理應(yīng)用 一、各種調(diào)壓措施的合理應(yīng)用 電壓質(zhì)量問題，從全局來講是電力系統(tǒng)的電壓水平問題。為了確保運(yùn)行中的系統(tǒng)具有正常電壓水平，系統(tǒng)擁有的無功功率電源必須滿足在正常電壓水平下的無功需求。 調(diào)壓的原則:（1） 利用發(fā)電機(jī)調(diào)壓不需要增加費(fèi)用，是發(fā)電機(jī)直接供電的小系統(tǒng)的主要調(diào)壓手段。在多機(jī)系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流要引起發(fā)電機(jī)間無功功率的重新分配，應(yīng)該根據(jù)發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)的聯(lián)接方式和承擔(dān)有功負(fù)荷情況，合理地規(guī)定各發(fā)電機(jī)調(diào)壓裝置的整定值。利用發(fā)電機(jī)調(diào)壓時(shí)，發(fā)電機(jī)的無功功率輸出不應(yīng)超過允許的限值。 （2）無功功率供應(yīng)比較充裕時(shí)，各變電所的調(diào)壓?jiǎn)栴}可以通過選擇變壓器