電力系統(tǒng)自動(dòng)化第四章 電力系統(tǒng)電壓調(diào)整和無功功率控制技術(shù)

第四章電力系統(tǒng)電壓調(diào)整1本章內(nèi)容4.1電力系統(tǒng)電壓控制的意義4.2電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系4.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施4.4電力系統(tǒng)電壓的綜合控制4.5電力系統(tǒng)無功功率電源的最優(yōu)控制2第一節(jié)電力系統(tǒng)電壓控制的意義3頻率調(diào)整:

1.全系統(tǒng)頻率相同2.調(diào)發(fā)電機(jī)3.消耗能源4.集中控制5.調(diào)進(jìn)汽量電壓調(diào)整：1.電壓水平各點(diǎn)不同2.調(diào)發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、電容器和靜止補(bǔ)償器等3.不消耗能源4.電壓控制分散進(jìn)行5.調(diào)節(jié)手段多種多樣44.1電力系統(tǒng)電壓控制的意義電壓是衡量電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。質(zhì)量合格的電壓應(yīng)該在供電電壓偏移、電壓波動(dòng)與閃變、高次諧波和三相不對稱程度（負(fù)序電壓系數(shù)）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5電壓降低的不良影響：1.減少發(fā)電機(jī)所發(fā)有功功率。2.異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率將增大，電流也將增大，溫升將增加。當(dāng)轉(zhuǎn)差增大、轉(zhuǎn)速下降時(shí)，其輸出功率將迅速減少。3.電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過程將大為增加，啟動(dòng)過程溫度過高。4.電爐等電熱設(shè)備的發(fā)熱量降低。5.危及電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。4.1電力系統(tǒng)電壓控制的意義64.1電力系統(tǒng)電壓控制的意義嚴(yán)格保證電壓經(jīng)濟(jì)上下可行，也沒有必要，允許的電壓偏移：

35kV及以上：±5%10kV以下：±7%低壓照明：±7%，-10%農(nóng)村電網(wǎng)：±7.5%，-10%（+10%，-15%）7第一節(jié)電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系84.2電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系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)能滿足系統(tǒng)負(fù)荷和網(wǎng)絡(luò)損耗在額定電壓下對無功功率的需求94.2電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系異步電動(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

無功功率負(fù)荷R/SjXaioijXmV?=0.6?=0.3QV?=0.8104.2電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系無功功率損耗

輸電線路的無功損耗變壓器的無功損耗變壓器的無功損耗QLT包括勵(lì)磁損耗△Q0和漏抗中的損耗△QT

QLT＝△Q0＋△QT＝V2BT＋(S/V)2XT≈SN＋(VN/V)2114.2電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系輸電線路的無功損耗△QL＝△QB＝△QL+△QB＝無功功率損耗變壓器的無功損耗

輸電線路的無功損耗124.2電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系輸電線路損耗

35KV及以下的架空線路

110KV及以上的架空線路jB/2R+jXP2+jQ2P1+jQ1jB/2V1V2134.2電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系無功功率電源

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

144.2電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系無功功率電源

發(fā)電機(jī)

發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)是唯一的有功功率電源，又是最基本的無功功率電源QBDCAPOEjXdIN154.2電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系無功功率電源

同步調(diào)相機(jī)同步調(diào)相機(jī)相當(dāng)于空載運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)。在過勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，向系統(tǒng)供給無功功率，起無功電源的作用；在欠勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，它吸收感性無功功率，起無功負(fù)荷作用。由于響應(yīng)速度較慢，難以適應(yīng)動(dòng)態(tài)無功控制的要求，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。164.2電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系無功功率電源

靜電電容器

靜電電容器供給的無功功率Qc與所在節(jié)點(diǎn)的電壓V的平方成正比，即Qc＝V2/Xc式中，Xc＝1/ωc為靜電電容器的電抗。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。因此，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。換言之，電容器的無功功率調(diào)節(jié)性能比較差。174.2電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系無功功率電源

靜止無功補(bǔ)償器

SVC由靜電電容器與電抗器并聯(lián)組成，SVC在我國電力系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。飽和電抗器型可控硅控制電抗器型(TCR)可控硅投切電容器型(TCR)TCR和TSC組合型184.2電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系無功功率電源

靜止無功發(fā)生器

它是一種更為先進(jìn)的靜止型無功補(bǔ)償裝置(SVG)，它的主體是電壓源型逆變器。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)。與SVC比較，SVG具有響應(yīng)快、運(yùn)行范圍寬、諧波電流含量少等優(yōu)點(diǎn)。尤其是電壓較低時(shí)仍可向系統(tǒng)注入較大的無功電流。194.2電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系無功功率平衡無功功率平衡的基本要求無功電源發(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；系統(tǒng)還必須配置一定的無功備用容量；盡量避免通過電網(wǎng)元件大量地傳送無功功率，應(yīng)該分地區(qū)分電壓級(jí)地進(jìn)行無功功率平衡；一般情況下按照正常最大和最小負(fù)荷的運(yùn)行方式計(jì)算無功平衡，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。204.2電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系無功功率平衡系統(tǒng)無功功率平衡關(guān)系式：

QGC－QLD－QL＝QresQGC為電源供應(yīng)的無功功率之和，QLD為無功負(fù)荷之和，QL為網(wǎng)絡(luò)無功功率損耗之和，Qres為無功功率備用；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(yīng)考慮加設(shè)無功補(bǔ)償裝置。214.2電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系無功功率平衡系統(tǒng)電源的總無功出力QGC包括發(fā)電機(jī)的無功功率QG∑和各種無功補(bǔ)償設(shè)備的無功功率QC∑，即

QGC＝QG∑＋QC∑總無功負(fù)荷QLD按負(fù)荷的有功功率和功率因數(shù)計(jì)算。網(wǎng)絡(luò)的總無功損耗QL包括變壓器的無功損耗QLT∑、線路電抗的無功損耗ΔQL∑和線路電納的無功功率ΔQB∑，即

QL＝QLT∑＋ΔQL∑＋ΔQB∑

224.2電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系總之，無功平衡是一個(gè)比有功平衡更復(fù)雜的問題。一方面，要考慮總的無功功率平衡，要考慮分地區(qū)的無功平衡，還要計(jì)及超高壓線路充電功率、網(wǎng)損、線路改造、投運(yùn)、新變壓器投運(yùn)及各種大用戶對無功平衡的影響。

一般無功功率按照就地平衡的原則進(jìn)行補(bǔ)償容量的分配。小容量的、分散的無功補(bǔ)償可采用靜電電容器；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SVC。234.2電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系無功功率平衡的討論：

1、全局平衡和分地區(qū)平衡，保證滿足以上總的平衡條件，不一定滿足電壓要求，還必需實(shí)現(xiàn)局部無功功率平衡，無功功率的分層次就地平衡是一個(gè)基本原則。2、任何時(shí)候網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際產(chǎn)生和消耗和無功功率相等。3、快速無功功率，無功功率動(dòng)態(tài)平衡。244.2電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系無功功率對電壓有決定性的影響；無功功率是引起電壓損耗的主要原因；無功功率的遠(yuǎn)距離傳輸和就地平衡；節(jié)點(diǎn)電壓有效值的大小對無功功率分布起決定性作用。無功功率和電壓的關(guān)系254.2電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系無功功率平衡與電壓水平的關(guān)系jXViP+jQEIVjXIEδ

α

264.2電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系無功功率平衡與電壓水平的關(guān)系2'1'1a'ac2QVVa'VaO274.2電力系統(tǒng)的無功功率平衡與電壓的關(guān)系無功功率平衡與電壓水平的關(guān)系總之，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。28第三節(jié)電力系統(tǒng)電壓控制的措施294.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施中樞點(diǎn)的定義電力系統(tǒng)中重要的電壓支撐點(diǎn)；電力系統(tǒng)中負(fù)荷點(diǎn)數(shù)目眾多又很分散，有必要選擇一些有代表性的負(fù)荷點(diǎn)；這些點(diǎn)的電壓質(zhì)量符合要求，其它各點(diǎn)的電壓質(zhì)量也能基本滿足要求。中樞點(diǎn)的選擇區(qū)域性水、火電廠的高壓母線；樞紐變電所的二次母線；有大量地方負(fù)荷的發(fā)電機(jī)電壓母線；中樞點(diǎn)設(shè)置數(shù)量不少于全網(wǎng)220KV及以上電壓等級(jí)變電所總數(shù)的7％。

中樞點(diǎn)的電壓管理304.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施中樞點(diǎn)調(diào)壓模式

逆調(diào)壓模式

順調(diào)壓模式

恒調(diào)壓模式314.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施中樞點(diǎn)調(diào)壓模式

逆調(diào)壓模式在大負(fù)荷時(shí)升高電壓，小負(fù)荷時(shí)降低電壓的調(diào)壓方式。一般采用逆調(diào)壓方式，在最大負(fù)荷時(shí)可保持中樞點(diǎn)電壓比線路額定電壓高5％，在最小負(fù)荷時(shí)保持為線路額定電壓。供電線路較長、負(fù)荷變動(dòng)較大的中樞點(diǎn)往往要求采用這種調(diào)壓方式。324.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施中樞點(diǎn)調(diào)壓模式

順調(diào)壓模式大負(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％；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％的調(diào)壓模式。對于某些供電距離較近，或者負(fù)荷變動(dòng)不大的變電所，可以采用這種調(diào)壓方式。334.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施中樞點(diǎn)調(diào)壓模式

恒調(diào)壓模式介于前面兩種調(diào)壓方式之間的調(diào)壓方式是恒調(diào)壓。即在任何負(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2％～5％344.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施

電壓調(diào)整的基本原理R+jXP+jQ1:K1Vb1:K2VGVb=(VGk1－△V)/k2≈(VGk1－)/k2

式中k1和k2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354.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施

電壓調(diào)整的基本原理由公式可見，為了調(diào)整用戶端電壓Vb可以采取以下措施：1、調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流以改變發(fā)電機(jī)端電壓VG2、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364.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施電壓調(diào)整措施

發(fā)電機(jī)調(diào)壓

改變變壓器變比調(diào)壓利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓線路串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓374.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施電壓調(diào)整措施

發(fā)電機(jī)調(diào)壓對于不同類型的供電網(wǎng)絡(luò)，發(fā)電機(jī)調(diào)壓所起作用不同：（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，不必另外再增加調(diào)壓設(shè)備；（2）對于線路較長、供電范圍較大、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；384.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施電壓調(diào)整措施

發(fā)電機(jī)調(diào)壓（3）對于由若干發(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)充裕的無功容量儲(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。394.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施電壓調(diào)整措施

發(fā)電機(jī)調(diào)壓

改變變壓器變比調(diào)壓利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓線路串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓404.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施電壓調(diào)整措施

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)際上就是根據(jù)調(diào)壓要求適當(dāng)選擇分接頭。（1）降壓變壓器分接頭的選擇V2P+jQV1RT＋jXT414.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施1、降壓變壓器分接頭的選擇V2P+jQV1RT＋jXT

改變變壓器變比調(diào)壓△VT＝（PRT＋QXT）/V1V2＝(V1－△VT)/k式中，k＝V1t/V2N是變壓器的變比，即高壓繞組分接頭電壓V1t和低壓繞組額定電壓V2N之比。將k代入上式，得高壓側(cè)分接頭電壓：

V1t＝[(V1－△VT)/V2]*V2N當(dāng)變壓器通過不同的功率時(shí)，可以通過計(jì)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。424.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施1、降壓變壓器分接頭的選擇

改變變壓器變比調(diào)壓普通的雙繞組變壓器的分接頭只能在停電情況下改變，在正常運(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。這樣可以計(jì)算最大負(fù)荷和最小負(fù)荷下所要求的分接頭電壓。V1tmax＝（V1max－△Vtmax）V2N/V2maxV1tmin＝（V1min－△Vtmin）V2N/V2min然后求取它們的算術(shù)平均值，即V＝（V1tmax＋V1tmin）/2根據(jù)計(jì)算值可選擇一個(gè)與它最接近的分接頭，然后根據(jù)所選取的分接頭校驗(yàn)最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時(shí)低壓母線電壓上的實(shí)際電壓是否符合要求。431、降壓變壓器分接頭的選擇

改變變壓器變比調(diào)壓4.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施當(dāng)考慮負(fù)荷變化時(shí)，分別求出最大和最小負(fù)荷時(shí)的抽頭選擇，然后取其算術(shù)平均值，再進(jìn)行校驗(yàn)是否滿足電壓要求，基本步驟如下：1）根據(jù)最大和最小負(fù)荷的運(yùn)行情況，求出其一次側(cè)電壓和，以及通過變壓器的負(fù)荷，求取變壓器的電壓損耗和。2）套用公式計(jì)算最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時(shí)的分接頭選擇。441、降壓變壓器分接頭的選擇

改變變壓器變比調(diào)壓4）選擇最接近的分接頭作為所選分接頭3）取其算術(shù)平均值4.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施451、降壓變壓器分接頭的選擇

改變變壓器變比調(diào)壓5）套用低壓側(cè)電壓計(jì)算公式進(jìn)行校驗(yàn)4.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施462、升壓變壓器分接頭的選擇

改變變壓器變比調(diào)壓V2P+jQV1RT＋jXT電壓調(diào)整措施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4.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施472、升壓變壓器分接頭的選擇

改變變壓器變比調(diào)壓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△VT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。因而有V1t＝[(V1+△VT)/V2]*V2N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。4.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施48（1）采用固定分接頭的變壓器進(jìn)行調(diào)壓，不可能改變電壓損耗的數(shù)值，也不能改變負(fù)荷變化時(shí)次級(jí)電壓的變化幅度；通過對變比的適當(dāng)選擇，只能把這一電壓變化幅度對于次級(jí)額定電壓的相對位置進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。（2）如果計(jì)及變壓器電壓損耗在內(nèi)的總損耗，最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時(shí)的電壓變化幅度超過了分接頭的可能調(diào)整范圍，或者調(diào)壓要求的變化趨勢與實(shí)際的相反，則此時(shí)要裝設(shè)帶負(fù)荷調(diào)壓的變壓器或采用其它調(diào)壓措施。

改變變壓器變比調(diào)壓總結(jié)4.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施49三繞組變壓器分接頭的選擇

①將高低壓繞組看作雙繞組，確定高壓繞組抽頭；②將高中壓繞組看作雙繞組，確定中壓繞組分抽頭位置。注意：功率分布4.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施50有載調(diào)壓變壓器（加壓調(diào)壓變壓器）有載調(diào)壓變壓器（加壓調(diào)壓變壓器），一般只用于樞紐變電所，控制策略一般與靜電電容器C、靜止無功發(fā)生器SVG等聯(lián)合控制。

4.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施51例圖4-8所示為降壓變壓器，變壓器參數(shù)及負(fù)荷、分抽頭已標(biāo)明，高壓側(cè)最大負(fù)荷時(shí)的電壓為110V，最小負(fù)荷時(shí)的電壓為113V，相應(yīng)的負(fù)荷低壓母線允許電壓上下限為6～，試選擇變壓器分接抽頭。

電力系統(tǒng)電壓控制的措施KV113~110MVA5.31KV3.6/%5.22110′±MVAjSMVAjS6101428minmax+=+=)(4044.2歸算到高壓側(cè)j+XjRTT+圖4-8降壓變壓器及其等值電路

52解首先計(jì)算最大負(fù)荷和最小負(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)的電壓分別為

電力系統(tǒng)電壓控制的措施53取算術(shù)平均值，有可以選擇的高壓分接抽頭U1t=kV。然后按所選分接頭校驗(yàn)是否滿足低壓負(fù)荷母線的實(shí)際電壓?？梢娝x擇的高壓分接頭是能夠滿足電壓控制要求的。

電力系統(tǒng)電壓控制的措施54電壓調(diào)整措施利用無功功率補(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。合理地配置無功功率補(bǔ)償容量以改變電力網(wǎng)的無功潮流分布，可以減少網(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。并聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備有調(diào)相機(jī)、靜止補(bǔ)償器、電容器，它們的作用都是在重負(fù)荷時(shí)發(fā)出感性無功功率，補(bǔ)償負(fù)荷的需要，減少由于輸送這些感性無功功率而在輸電線路上產(chǎn)生的電壓降落，提高負(fù)荷端的輸電電壓。4.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施55

利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓1、并聯(lián)無功補(bǔ)償調(diào)壓的基本原理

2、按調(diào)壓要求選擇補(bǔ)償量的基本原理4.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施補(bǔ)償前：補(bǔ)償后：56

利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓第二項(xiàng)很小

4.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施57

利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓選擇補(bǔ)償容量的基本原則：在滿足各種運(yùn)行方式下的調(diào)壓要求下，與其它調(diào)壓方式配合，使補(bǔ)償容量最小。有補(bǔ)償?shù)淖儔浩鬟x擇的基本原則：在滿足調(diào)壓的要求下，使補(bǔ)償容量最小。

4.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施58電壓調(diào)整措施

利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓（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。為了充分利用補(bǔ)償容量，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。4.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施59電壓調(diào)整措施

利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓（1）補(bǔ)償設(shè)備為靜電電容器

①根據(jù)調(diào)壓要求，按最小負(fù)荷時(shí)沒有補(bǔ)償，這樣變壓器變比

②按最大負(fù)荷時(shí)的調(diào)壓要求選擇補(bǔ)償容量

③校驗(yàn)實(shí)際電壓是否滿足要求4.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施60電壓調(diào)整措施

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。如果調(diào)相機(jī)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（～）額定容量欠勵(lì)磁運(yùn)行，那么，調(diào)相機(jī)的容量將得到最充分的利用。4.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施61電壓調(diào)整措施

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)同步調(diào)相機(jī)容量選擇最大負(fù)荷時(shí)調(diào)相機(jī)發(fā)出全部容性無功，最小負(fù)荷時(shí)吸收感性無功，（），有：兩式相除：

4.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施62電壓調(diào)整措施

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)按以上公式選擇k和

4.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施63利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓總結(jié)（1）電壓損耗△V＝（PR＋QX）/V中包含兩個(gè)分量：一個(gè)是有功負(fù)荷及電阻產(chǎn)生的PR/V分量；另一個(gè)是無功負(fù)荷及電抗產(chǎn)生的QX/V分量。利用無功補(bǔ)償調(diào)壓的效果與網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)及負(fù)荷情況有關(guān)。（2）在低壓電網(wǎng)中，△V中有功功率引起的PR/V分量所占的比重大；在高壓電網(wǎng)中，△V中無功功率引起的QX/V分量所占比重大。在這種情況下，減少輸送無功功率可以產(chǎn)生比較顯著的調(diào)壓效果。反之，對截面不大的架空線路和所有電纜線路，用這種方法調(diào)壓就不合適。4.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施64例輸電系統(tǒng)如圖4-10所示，降壓變壓器變比為110kV±2×2.5%/

11kV，變壓器勵(lì)磁支路和輸電線路對地電容均被忽略，節(jié)點(diǎn)1歸算到高壓側(cè)的電壓為118kV，且維持不變，負(fù)荷端低壓母線電壓要求保持為，試確定受端裝設(shè)如下的無功功率補(bǔ)償設(shè)備容量：①電容器；②同步調(diào)相機(jī)。4.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施65解由于發(fā)電機(jī)首端電壓已知，因此可按末端功率來計(jì)算輸電線路的電壓損耗：

所以

4.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施66利用首端功率求出最大負(fù)荷時(shí)降壓變壓器歸算到高壓側(cè)的低壓母線電壓：利用首端功率求出最小負(fù)荷時(shí)降壓變壓器歸算到高壓側(cè)的低壓母線電壓：4.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施67①按最小負(fù)荷時(shí)電容器全部退出運(yùn)行來選擇降壓變壓器變比:規(guī)格化后，取110+0％分接抽頭，即4.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施68按最大負(fù)荷求電容器補(bǔ)償容量QC：②由公式（4-28）可得到規(guī)格化后取110?2×2.25%/11kV，即K＝，由公式（4-25）確定調(diào)相機(jī)容量：4.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施69四、利用串聯(lián)電容器控制電壓

在輸電線路上接入電容器，利用電容器上的容抗補(bǔ)償輸電線路中的感抗，使電壓損耗后的QX/U分量減小，從而提高輸電線路末端的電壓。

五、電力系統(tǒng)電壓控制措施的比較

在各種電壓控制措施中，首先應(yīng)該考慮發(fā)電機(jī)調(diào)壓。對無功功率電源供應(yīng)較為充裕的系統(tǒng)，采用變壓器有載調(diào)壓既靈活又方便。對無功功率電源不足的電力系統(tǒng)，首先應(yīng)該解決的問題是增加無功功率電源，因此以采用并聯(lián)電容器、調(diào)相機(jī)或靜止補(bǔ)償器為宜。同時(shí)，并聯(lián)電容器或調(diào)相機(jī)還可以降低電力網(wǎng)中功率傳輸中的有功功率損耗。

4.3電力系統(tǒng)電壓控制的措施70第四節(jié)電力系統(tǒng)電壓的綜合控制71電力系統(tǒng)電壓的綜合控制72發(fā)電機(jī)G1和G2具有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)裝置，可以使母線電壓U1、U2發(fā)生改變；T為有載調(diào)壓變壓器，變比K可以調(diào)節(jié)；q代表無功補(bǔ)償設(shè)備，它可以是靜電電容器、同步調(diào)相機(jī)和靜止無功補(bǔ)償器。現(xiàn)分析G1和G2控制的電壓U1和U2、變壓器變比K、補(bǔ)償容量q這些控制措施對節(jié)點(diǎn)3母線電壓U3的影響。由于電壓與無功功率分布密切相關(guān)，所以改變電壓的同時(shí)也會(huì)對無功功率Q產(chǎn)生影響。將節(jié)點(diǎn)3電壓U3、無功功率Q定義為狀態(tài)變量，發(fā)電機(jī)母線電壓U1、U2以及變壓器變比K和無功補(bǔ)償量q定義為控制變量。

4.4電力系統(tǒng)電壓的綜合控制73根據(jù)圖4-13，有由此可以解得由此可以分析各種電壓控制措施對節(jié)點(diǎn)電壓和無功功率Q的影響以及各種控制措施配合的效果。4.4電力系統(tǒng)電壓的綜合控制74通過公式（4-39）、（4-40）可以獲得如下結(jié)論：①改變變壓器變比K和改變發(fā)電機(jī)G1的母線電壓對節(jié)點(diǎn)3電壓控制效果相同，并且可以使無功功率Q增加，而且參數(shù)比值X1/X2越小，電壓控制效果越顯著。

②改變發(fā)電機(jī)G2的母線電壓U2對節(jié)點(diǎn)3的母線電壓U3的影響與參數(shù)比值X2/X1有關(guān)，比值越小，影響越顯著。4.4電力系統(tǒng)電壓的綜合控制75③當(dāng)X2越大，即G2離節(jié)點(diǎn)3的距離相對較遠(yuǎn)時(shí)，改變發(fā)電機(jī)G1的母線電壓U1對節(jié)點(diǎn)3的電壓影響較大，會(huì)使無功功率Q增加。反之，當(dāng)X1越大，即G1離節(jié)點(diǎn)3的距離相對遠(yuǎn)一些時(shí)，改變發(fā)電機(jī)G2的電壓U2對節(jié)點(diǎn)3的電壓影響較大，會(huì)使無功功率Q減少。

④控制節(jié)點(diǎn)3的無功補(bǔ)償容量q的效果與等效電抗X1X2/(X1+X2)有關(guān)；等效電抗越大，控制電壓U3效果越好。

⑤節(jié)點(diǎn)3的無功補(bǔ)償輸出容量q按與輸電線路電抗成反比的關(guān)系向兩側(cè)流動(dòng)，其結(jié)果使無功功率Q減少。4.4電力系統(tǒng)電壓的綜合控制76第五節(jié)電力系統(tǒng)無功功率電源的最優(yōu)控制774.5電力系統(tǒng)無功功率電源的最優(yōu)控制無功功率電源的最優(yōu)控制目的在于控制各無功電源之間的分配，使有功功率網(wǎng)絡(luò)損耗達(dá)到最小。電力網(wǎng)中的有功功率網(wǎng)損可以表示為所有節(jié)點(diǎn)注入功率的函數(shù)則無功功率電源最優(yōu)控制的數(shù)學(xué)表達(dá)式為，在滿足的條件下，ΔPΣ達(dá)到最小，式中ΣQΣ是電力網(wǎng)中的無功功率損耗，ΣQDi是電力網(wǎng)中的無功負(fù)荷。78應(yīng)用拉格朗日乘數(shù)法，構(gòu)造拉格朗日函數(shù)：將L分別對