1、2015年年10月月校训：勤慎公忠校训：勤慎公忠第五章第五章2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整1u衡量电能质量的指标衡量电能质量的指标频率质量：频率质量：正常运行频率偏差为正常运行频率偏差为0.2Hz，当系统容量，当系统容量较小时，偏差可以放宽到较小时，偏差可以放宽到0.5Hz。第四章第四章电压质量电压质量：35kV及以上及以上(5%)， 10kV及以下三相供电及以下三相供电(7%)， 220V单相供电单相供电(+7%、-10%) 。第五章第五章波形质量波形质量(畸变率畸变率)：5次、次、7次等谐波。次等谐波。电力电子技术电力电子技术三相不平衡度：三相不平衡
2、度：三相电压幅值不平衡。三相电压幅值不平衡。电力电子技电力电子技术术2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整25.1 电压调整的一般概念电压调整的一般概念5.2 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡5.3 电力系统中枢点的电压管理电力系统中枢点的电压管理5.4 电力系统的电压调整（重点）电力系统的电压调整（重点）5.5 频率调整与电压调整的关系频率调整与电压调整的关系 2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整3电力系统中各种电力系统中各种电气设备和用电设备电气设备和用电设备都是都是按其额定电压设计制造的，只有在额定电压按其额定
3、电压设计制造的，只有在额定电压下运行，才能取得最佳的运行效果，并保证下运行，才能取得最佳的运行效果，并保证其使用寿命。其使用寿命。 如果电压偏移过大，将会给如果电压偏移过大，将会给电电力用户和电力系统力用户和电力系统带来很大影响和危害。带来很大影响和危害。 2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整4u影响用电设备工作效率和寿命影响用电设备工作效率和寿命- -以照明负荷为例以照明负荷为例 白炽灯的电压特性白炽灯的电压特性 日光灯的电压特性日光灯的电压特性 2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整5u影响异步电动机的正常工作影响异步电动机
4、的正常工作( (占负荷比重最大占负荷比重最大) )端电压降低端电压降低转速降低转速降低工业产品出现残次品工业产品出现残次品端电压降低端电压降低电流增加电流增加电机温度升高、效率降电机温度升高、效率降低、寿命减小、甚至损坏低、寿命减小、甚至损坏端电压较低端电压较低(启动时启动时)电磁转矩小于负载转矩电磁转矩小于负载转矩启动时间过长甚至无法启动，可能因温度过高而启动时间过长甚至无法启动，可能因温度过高而烧毁电机烧毁电机想想人拉车上坡人的感受、骑电动车上坡电动车的状态？想想人拉车上坡人的感受、骑电动车上坡电动车的状态？ 2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整6u电网的
5、功率损耗和电压损耗增加电网的功率损耗和电压损耗增加2211211111PQSRjXPj QVPRQ XVV 系统电压降低系统电压降低功率功率损耗增加损耗增加电压损耗电压损耗增加。增加。2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整7u2003年年8月月14日日美加大停电美加大停电 北俄亥俄州北俄亥俄州输电线路短路跳闸输电线路短路跳闸，导致大范围，导致大范围潮流变化潮流变化，使，使系统系统电压降低电压降低，大量，大量发电厂相继跳闸发电厂相继跳闸，波及，波及9300平方英里，平方英里，5000万人失去电力供应，持续万人失去电力供应，持续29小时后才完全恢复。小时后才完全恢复
6、。电电压压崩崩溃溃现现象象 2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整82022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整9u影响电压偏移的因素：影响电压偏移的因素：无功传输无功传输+线路参数线路参数沿线路各点电压的变化沿线路各点电压的变化 严格限定在额定值不太现实，允许有一定的电压偏移。严格限定在额定值不太现实，允许有一定的电压偏移。 2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整10u一般规定节点电压偏移不超过电力网额定一般规定节点电压偏移不超过电力网额定电压电压5% 35KV及以上电压供电的用户：及以上电压供电的用户
7、： 5% 10KV及以下电压供电的用户：及以下电压供电的用户：7% 低压照明负荷：低压照明负荷：-10+5农村电网：农村电网：-10+7.5 在事故状况下，允许在上述基础上再增加在事故状况下，允许在上述基础上再增加5，但正偏，但正偏移最大不能超过移最大不能超过+10%。 2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整115.2.1 无功负荷和无功功率损耗无功负荷和无功功率损耗5.2.2 无功功率电源无功功率电源5.2.3 无功功率无功功率平衡平衡5.2.4 无功平衡和电压水平的关系无功平衡和电压水平的关系2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压
8、调整12u无功功率负荷无功功率负荷 系统无功负荷的电压特性主要有系统无功负荷的电压特性主要有异步电动机异步电动机决定。决定。22mmVQQQI XX2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整13u变压器变压器的无功损耗的无功损耗222222222()SSRjXVPQRjXV阻抗损耗：2010000()%100TTNSGjB VIPjSPj Q 导纳损耗：变压器等值电路变压器等值电路 22222122=TTPQQXB VV2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整14u输电线路输电线路的无功损耗的无功损耗222222222()SSRjXVP
9、QRjXV阻抗损耗：1222121122BBQQQBVBV 导纳损耗：输电线路等值电路输电线路等值电路 22222212221=()2LPQQXB VVVQL0相当于无功负载；相当于无功负载；QL0相当于无功电源。相当于无功电源。 2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整15u如何降低无功损耗？如何降低无功损耗？输电线路的无功损耗输电线路的无功损耗变压器的无功损耗变压器的无功损耗22222122=TTPQQXB VV22222212221=()2LPQQXB VVV1、提升系统运行电压、提升系统运行电压2、降低网络参数、降低网络参数X3、无功功率补偿、无功功率补偿
10、抵消抵消无功损耗和无功负荷无功损耗和无功负荷2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整16无功电源无功电源同步发电机同步发电机同步调相机同步调相机静电电容器静电电容器静止无功补偿器静止无功补偿器无功补偿装置无功补偿装置静止无功发生器静止无功发生器2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整17u同步发电机同步发电机 发电机的无功输出受定子额定电流、转子额定电流和原动发电机的无功输出受定子额定电流、转子额定电流和原动机出力限制，由其机出力限制，由其P-Q极限曲线极限曲线决定。决定。=dNNE jX IV发电机的发电机的P-Q极限极限 2022
11、-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整18过励磁运行：发出感性无功功率（无功电源），过过励磁运行：发出感性无功功率（无功电源），过励磁运行时的容量是调相机的容量励磁运行时的容量是调相机的容量 欠励磁运行：吸取感性无功（欠励磁运行：吸取感性无功（无功负荷无功负荷），欠励），欠励磁运行时的容量为调相机容量的磁运行时的容量为调相机容量的5065 优点：优点：调节平滑，系统故障时亦能调节调节平滑，系统故障时亦能调节缺点：缺点：投资大；运行维护不方便；消耗有功功率投资大；运行维护不方便；消耗有功功率（额定容量的（额定容量的1.5%5%）安装在枢纽变电站安装在枢纽变电站u同步调相机
12、同步调相机相当于空载运行的同步电动机相当于空载运行的同步电动机2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整19u静电电容器静电电容器三角形和星型接法连接在变电所母线上三角形和星型接法连接在变电所母线上2CCVQX优点：优点：容量可调；集中或分散使用；投资费用小；容量可调；集中或分散使用；投资费用小；有功功率损耗小（额定容量的有功功率损耗小（额定容量的0.3%0.5%）n 缺点：缺点：无法连续调节且只能向系统无法连续调节且只能向系统供给感性无功功供给感性无功功率率；节点电压下降时，向系统供给无功功率下降节点电压下降时，向系统供给无功功率下降2022-4-16电力系统无功
13、功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整20u静止无功补偿器静止无功补偿器(Static Compensator, SVC)优点：优点：调节能力强，反应速度快，特性平滑调节能力强，反应速度快，特性平滑, 可分可分相补偿相补偿, 维护简单维护简单, 损耗小。损耗小。n 缺点：缺点：最大补偿量正比于电压平方，电压低时补偿最大补偿量正比于电压平方，电压低时补偿量小；谐波对电力系统产生污染。量小；谐波对电力系统产生污染。由由电容器组电容器组与与可调电抗器可调电抗器组成。组成。既可通过电容既可通过电容发出无功发出无功，又可通过电抗器，又可通过电抗器吸收无吸收无功功。2022-4-16电力系统无功功率与电
14、压调整电力系统无功功率与电压调整21u静止无功发生器静止无功发生器(Static Var Generator, SVG)n 优点：优点：响应速度快，运行范围宽，谐波电流含量少，响应速度快，运行范围宽，谐波电流含量少，电压较低时仍可向系统注入较大的无功电流。电压较低时仍可向系统注入较大的无功电流。SVG原理图原理图 2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整22u无功平衡的基本要求无功平衡的基本要求GCLDLresQQQQ当当Qres0表示系统无功功率可以平衡且有适量备用；表示系统无功功率可以平衡且有适量备用；当当Qres0表示系统无功不足，应考虑加设无功补偿装置。表
15、示系统无功不足，应考虑加设无功补偿装置。无功负荷无功负荷无功电源无功电源无功备用无功备用无功损耗无功损耗2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整23u无功功率应在无功功率应在额定电压下额定电压下维持平衡维持平衡2cossinsincosEVPVIXEVVQVIXX222()EVVQPXX2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整24u无功功率应在无功功率应在额定电压下额定电压下维持平衡维持平衡222()EVVQPXX无功平衡与电压水平无功平衡与电压水平2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整25 例例5-1
16、 某输电系统的等值电路如图所示。已知电压某输电系统的等值电路如图所示。已知电压V1=115kV维持不变维持不变。负荷有功功率。负荷有功功率PLD=40MW保持恒定，保持恒定，无功功率与电压平方成正比，即无功功率与电压平方成正比，即QLD=Q0(V2/110)2。试就。试就Q0=20Mvar和和Q0=30Mvar两种情况按无功功率平衡的条件两种情况按无功功率平衡的条件确定节点确定节点2的电压的电压V2。等值电路图等值电路图 2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整265.3.1 电压中枢点的选电压中枢点的选择择5.3.2 中枢点电压允许变化范围中枢点电压允许变化范围
17、5.3.3 中枢点电压的调整方式中枢点电压的调整方式2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整27u电压中枢点包括：电压中枢点包括： 大型发电厂大型发电厂的高压母线的高压母线 枢纽变电所枢纽变电所的二次母线的二次母线 有大量地方负荷的有大量地方负荷的发电厂母线发电厂母线电力系统的电压中枢点电力系统的电压中枢点2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整28u单负荷节点时单负荷节点时minmaxjjVVV负荷节点电压允许变化范围：minmaxminminmaxmaxminminiiiiiiVVVVVVVVV 中枢点电压允许变化范围：负荷电压与
18、中枢点电压负荷电压与中枢点电压2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整29u双负荷节点时双负荷节点时简单网络简单网络负荷负荷i的日负荷曲线和电压损耗的日负荷曲线和电压损耗负荷负荷i的日负荷曲线和电压损耗的日负荷曲线和电压损耗负荷负荷i、j允许电压偏移范围允许电压偏移范围2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整30u双负荷节点时双负荷节点时08(0.951.05)(0.991.09)824(0.951.05)(1.051.15)016(0.951.05)(0.961.06)oNoiNoNoiNoNojNihVVVVhVVVVjhVVVV
19、 只满足负荷节点 时：只满足负荷节点 时：1624(0.951.05)(0.981.08)oNojNhVVVV ：2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整31u在实际运行或规划设计中在实际运行或规划设计中 由于缺乏必要数据而无法确定中枢点电压控制范围时，依由于缺乏必要数据而无法确定中枢点电压控制范围时，依据电力网中负荷分布远近及负荷变化程度，对中枢点电压据电力网中负荷分布远近及负荷变化程度，对中枢点电压调整方式提出原则性要求，以确定一个大致范围：调整方式提出原则性要求，以确定一个大致范围：调压方式调压方式逆调压逆调压常调压常调压顺调压顺调压2022-4-16电力系
20、统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整32u逆调压逆调压针对条件：针对条件：大型网络大型网络 如中枢点到负荷的线路较长，且负荷变化较大。如中枢点到负荷的线路较长，且负荷变化较大。调整方式：调整方式： 在最大负荷时较线路额定电压高在最大负荷时较线路额定电压高5%，即，即1.05VN；在最小负荷时等于线路的额定电压，即在最小负荷时等于线路的额定电压，即1.0VN。2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整33u常调压常调压针对条件：针对条件：中型网络中型网络 负荷变化较小，且线路上电压损耗也较小。负荷变化较小，且线路上电压损耗也较小。调整方式：调整方式： 使中枢
21、点电压保持在较线路额定电压高使中枢点电压保持在较线路额定电压高2%5%数数值值，即，即(1.021.05)VN，不必随负荷变化来调整。，不必随负荷变化来调整。2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整34u顺调压顺调压针对条件：针对条件：小型网络小型网络 如中枢点到负荷的线路不长，负荷变化很小。如中枢点到负荷的线路不长，负荷变化很小。调整方式：调整方式： 在最大负荷时允许中枢点电压低一些，但不低于在最大负荷时允许中枢点电压低一些，但不低于线路额定电压的线路额定电压的102.5%，即，即1.025VN； 在最小负荷时允许中枢点电压高一些，但不高于在最小负荷时允许中枢点
22、电压高一些，但不高于线路额定电压的线路额定电压的107.5%，即，即1.075VN。2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整35 5.4.1 电压调整的基本原理电压调整的基本原理 5.4.2 改变发电机调压改变发电机调压(了解了解) 5.4.3 改变变压器变比调压改变变压器变比调压 5.4.4 有载调压变压器有载调压变压器(了解了解) 5.4.5 加压调压变压器加压调压变压器 5.4.6 无功功率补偿调压无功功率补偿调压(了解了解) 5.4.7 改变输电线路参数调压改变输电线路参数调压(了解了解) 5.4.8 各种调压措施的比较及合理选用各种调压措施的比较及合理选
23、用 具体调压方法具体调压方法2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整361212()/()/iGGNPRQXVV kVkV kkV电压调整原理图电压调整原理图2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整371212()/()/iGGNPRQXVV kVkV kkV调节发电机励磁电流以改变调节发电机励磁电流以改变发电机端电压发电机端电压VG；改变变压器的改变变压器的变比变比k1、k2；改变功率分布改变功率分布P+jQ(主要是主要是Q)，减小电压损耗，减小电压损耗V；改变网络参数改变网络参数R+jX(主要是主要是X)，减小电压损耗，减小电压损
24、耗V。2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整381212()/()/iGGNPRQXVV kVkV kkV调节发电机励磁电流以改变发电机端电压调节发电机励磁电流以改变发电机端电压VG；改变变压器的变比改变变压器的变比k1、k2；改变功率分布改变功率分布P+jQ(主要是主要是Q)，减小电压损耗，减小电压损耗V；改变网络参数改变网络参数R+jX(主要是主要是X)，减小电压损耗，减小电压损耗V。2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整39u对于孤立发电厂不经升压直接供电的对于孤立发电厂不经升压直接供电的小型网络小型网络负荷负荷增大增大增加
25、增加发电机励磁电流发电机励磁电流提高提高发电机电压发电机电压负荷负荷降低降低减小减小发电机励磁电流发电机励磁电流降低降低发电机电压发电机电压2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整40u对于线路较长对于线路较长+供电范围大供电范围大+多级变压系统多级变压系统单靠发电机调压无法满足要求；单靠发电机调压无法满足要求；发电机调压主要是为了满足近处地方负荷的电压质量要发电机调压主要是为了满足近处地方负荷的电压质量要求，即最大负荷时提高求，即最大负荷时提高5%，最小负荷时保持额定电压。，最小负荷时保持额定电压。2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电
26、压调整41u对于有若干发电厂对于有若干发电厂并列运行并列运行的大型电力系统的大型电力系统调整个别发电厂的母线电压，会引起系统中无功功率的调整个别发电厂的母线电压，会引起系统中无功功率的重新分配；重新分配；发电机调压一般只作为一种辅助性的调压措施。发电机调压一般只作为一种辅助性的调压措施。2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整421212()/()/iGGNPRQXVV kVkV kkV调节发电机励磁电流以改变发电机端电压调节发电机励磁电流以改变发电机端电压VG；改变变压器的变比改变变压器的变比k1、k2；改变功率分布改变功率分布P+jQ(主要是主要是Q)，减小电
27、压损耗，减小电压损耗V；改变网络参数改变网络参数R+jX(主要是主要是X)，减小电压损耗，减小电压损耗V。2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整43变压器变压器高（中）压侧高（中）压侧通常设计有多个分接头，与通常设计有多个分接头，与额定电压对应分接头称额定电压对应分接头称为主接头（主抽头）为主接头（主抽头） 主抽头，主抽头，242kV+2.5%，248kV+5%，254kV-5%，230kV-2.5%，236kV 主抽头，主抽头，220kV+2.5%，225.5kV+5%，231kV-5%，209kV-2.5%，214.5kV10.5kV11kV升压变升压变降压
28、变降压变10.5/24222.5%kV22022.5%/11kV改变变压器变比调压实际就是根据要求适当选择分接头。改变变压器变比调压实际就是根据要求适当选择分接头。1、降压变压器；、降压变压器；2、升压变压器；、升压变压器；3、三绕组变压器、三绕组变压器2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整44u1. 降压变压器分接头的选择降压变压器分接头的选择21121()/TTNtTTVVVkPRQXVVkVV11122TTtNPRQXVVVVV2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整45u1. 降压变压器分接头的选择降压变压器分接头的选择ma
29、xmax1112minmin1112maxmaxmax2minminmin2TTLDtNTTLDtNPRQXVVSVVPRQXVVSVVVV下限上限最大时：最小时：11122TTtNPRQXVVVVVma111xmin2ttt avVVV找出相应接头并验证找出相应接头并验证降压变顺调压降压变顺调压2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整46 例例5-2 某变电所由阻抗为某变电所由阻抗为4.32+j10.5的的35kV线路供电。变电所负荷集线路供电。变电所负荷集中在变压器中在变压器10kV母线母线B点。最大负荷点。最大负荷8+j5MVA，最小负荷，最小负荷4+j3M
30、VA，线路送端母线线路送端母线A的电压在最大负荷与最小负荷时均为的电压在最大负荷与最小负荷时均为36kV，要求变电要求变电所所10kV母线上的电压在最小负荷与最大负荷时电压偏移不超过母线上的电压在最小负荷与最大负荷时电压偏移不超过5%，试选择变压器分接头。变压器阻抗折算到高压侧为试选择变压器分接头。变压器阻抗折算到高压侧为0.69+j7.84，变比，变比为为3522.5%/10.5kV。等值电路图等值电路图 2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整47u2. 升压变压器分接头的选择升压变压器分接头的选择21112tTTTTNkVVVPRQXVVkVV11122TT
31、tNPRQXVVVVV2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整48u2. 升压变压器分接头的选择升压变压器分接头的选择maxmax1112minmimaxmaxmax2minminmi1212nn1TTtNTTtNPRQXVVPjQVVPRQXVVPVjQVVV上限下限最大时：最小时：11122TTtNPRQXVVVVVma111xmin2ttt avVVV找出相应接头并验证找出相应接头并验证发电机逆调压发电机逆调压2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整49 例例5-3 一升压变压器，其归算到高压侧的参数、负荷、分一升压变压器，其归
32、算到高压侧的参数、负荷、分接头范围如图所示，最大负荷时高压母线电压为接头范围如图所示，最大负荷时高压母线电压为120kV，最小负荷时高压母线电压为最小负荷时高压母线电压为114kV，发电机电压调节范围，发电机电压调节范围为为6-6.6kV，试选择变压器分接头。，试选择变压器分接头。等值电路图等值电路图 2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整50u3. 普通三绕组变压器分接头选择普通三绕组变压器分接头选择（了解）（了解）三绕组变压器高压绕组、中压绕组分接头的确定三绕组变压器高压绕组、中压绕组分接头的确定按双绕组变压器的方法分两步进行按双绕组变压器的方法分两步进行第
33、一步：第一步：根据根据低压母线的调压低压母线的调压要求，在要求，在高高-低压绕低压绕组组之间进行计算，选取高压绕组的分接头之间进行计算，选取高压绕组的分接头。n 第二部：第二部：根据根据中压母线的调压中压母线的调压要求及选取的高压绕要求及选取的高压绕组分接头，在组分接头，在高高-中压绕组中压绕组之间进行计算，选取中之间进行计算，选取中压绕组的分接头。压绕组的分接头。2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整51u存在的缺点存在的缺点(双绕组升双绕组升/降压、三绕组变压器降压、三绕组变压器)：不可能改变不可能改变电压损耗的数值电压损耗的数值，也不可能改变负荷变，也不可
34、能改变负荷变化时次级电压的变化幅度；通过对变比的适当选择，化时次级电压的变化幅度；通过对变比的适当选择，只能把这一电压幅度对于次级额定电压的相对位置只能把这一电压幅度对于次级额定电压的相对位置进行进行适当的调整适当的调整。n 如果计及变压器电压损耗在内的总电压损耗，最大如果计及变压器电压损耗在内的总电压损耗，最大负荷和最小负荷时电压负荷和最小负荷时电压变化幅度变化幅度(12%)超过分接头超过分接头可能的调整范围可能的调整范围(5%)，或者逆调压或者逆调压时，则靠选分接时，则靠选分接头的方法就无法满足头的方法就无法满足。2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整52有
35、载调压变压器有载调压变压器(又称带负荷调压变压器又称带负荷调压变压器)，可以在可以在带负荷情况下切换分接头带负荷情况下切换分接头，且，且调节调节范围也比较宽范围也比较宽。电压为电压为110KV及以下的有载调压器，高压绕组有及以下的有载调压器，高压绕组有7个个分接头，即分接头，即VN32.5%;n 220KV级的有级的有9个个分接头即分接头即VN42.0%，如有特，如有特殊需要，制造厂可提供殊需要，制造厂可提供更多更多数量的分接头。数量的分接头。 有载调压器可按普通变压器的计算公式计算各种运行有载调压器可按普通变压器的计算公式计算各种运行方式下变压器的分接头电压。方式下变压器的分接头电压。202
36、2-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整53有载调压变压器原理示意图有载调压变压器原理示意图2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整541212()/()/iGGNPRQXVV kVkV kkV调节发电机励磁电流以改变发电机端电压调节发电机励磁电流以改变发电机端电压VG；改变变压器的变比改变变压器的变比k1、k2；改变功率分布改变功率分布P+jQ(主要是主要是Q)，减小电压损耗，减小电压损耗V；改变网络参数改变网络参数R+jX(主要是主要是X)，减小电压损耗，减小电压损耗V。2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压
37、调整55u无功补偿装置无功补偿装置：同步调相机、：同步调相机、C、SVC、SVG C：只能发出感性无功提高电压只能发出感性无功提高电压； 其它：电压低时提供感性无功无功，高时吸收感性无功。其它：电压低时提供感性无功无功，高时吸收感性无功。简单电力网的无功功率补偿简单电力网的无功功率补偿2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整56u无功补偿原理无功补偿原理12222PRQXVVVVkV 补偿前：12222()cccccPRQQ XVVVVkV 补偿后：12222()cccVPRQQ XPRQXVVVV补偿前后 保持不变，有2022-4-16电力系统无功功率与电压调整
38、电力系统无功功率与电压调整57222222222222222()()()()()ccccccccccVPRQXPRQXQVVXVVVkVVVkVVXXVVkkVX1. 补偿设备为静电电补偿设备为静电电容器容器C2. 补偿设备为同步调补偿设备为同步调相机相机(SVC、SVG类似类似)2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整58第一步：第一步：根据调压要求，按根据调压要求，按最小负荷时最小负荷时没有补偿的没有补偿的情况确定变压器的分接头；情况确定变压器的分接头；u1. 1. 补偿设备为静电电容器补偿设备为静电电容器2minmi121n2tNtVVVVV上限最小负荷时：
39、12tNVkV2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整59第二步：第二步：按按最大负荷时最大负荷时的调压要求计算补偿容量；的调压要求计算补偿容量；u1. 1. 补偿设备为静电电容器补偿设备为静电电容器maxmaxma2x222()cccVVQVkXk第三步：第三步：根据算得的补偿量，进行电压校验。根据算得的补偿量，进行电压校验。2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整60u1. 1. 补偿设备为同步调相机补偿设备为同步调相机过励磁运行：发出感性无功功率（无功电源），过过励磁运行：发出感性无功功率（无功电源），过励磁运行时的容量是调相机
40、的容量。励磁运行时的容量是调相机的容量。 欠励磁运行：吸取感性无功（欠励磁运行：吸取感性无功（无功负荷无功负荷），欠励），欠励磁运行时的容量为调相机容量的磁运行时的容量为调相机容量的5065。 2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整61u1. 1. 补偿设备为同步调相机补偿设备为同步调相机maxmaxma2x222()cccVVQVkXk第一步：第一步：根据调压要求，按根据调压要求，按最大负荷最大负荷和和最小负荷最小负荷时时调相机的容量确定变压器的分接头；调相机的容量确定变压器的分接头；minminm2222in()cccVVQVkXk0.50.652022-4
41、-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整62u1. 1. 补偿设备为同步调相机补偿设备为同步调相机第一步：第一步：根据调压要求，按根据调压要求，按最大负荷最大负荷和和最小负荷最小负荷时时调相机的容量确定变压器的分接头；调相机的容量确定变压器的分接头；maxmaxmi2222nminmaxmin2222ccccVVVVkVV0.50.652022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整63第二步：第二步：按按最大负荷时最大负荷时的调压要求计算补偿容量；的调压要求计算补偿容量；u1. 1. 补偿设备为同步调相机补偿设备为同步调相机maxmaxma2x222(
42、)cccVVQVkXk第三步：第三步：根据算得的补偿量，进行电压校验。根据算得的补偿量，进行电压校验。2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整64 例例5-6 某某一降压变电所由双回一降压变电所由双回110kV,长长70km的架空线路供电的架空线路供电,导线型号导线型号为为LGJ-120,单位长度阻抗为单位长度阻抗为0.263+j0.423/km。变电所两台变压器并。变电所两台变压器并联运行，参数为联运行，参数为SN=31.5MVA,VN=11022.5%/11kV,Vs%=10.5。变。变电所最大负荷为电所最大负荷为40+j30MVA,最小负荷为最小负荷为30+
43、j20MVA。线路首端电压。线路首端电压为为116kV维持不变。维持不变。变电所二次母线允许电压偏移在最大、最小负荷变电所二次母线允许电压偏移在最大、最小负荷时为额定电压的时为额定电压的2.57.5。试根据调压要求，按电容器和同步调。试根据调压要求，按电容器和同步调相机两种措施，确定变电所二次母线上所需补偿设备最小容量相机两种措施，确定变电所二次母线上所需补偿设备最小容量。2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整651212()/()/iGGNPRQXVV kVkV kkV调节发电机励磁电流以改变发电机端电压调节发电机励磁电流以改变发电机端电压VG；改变变压器的变
44、比改变变压器的变比k1、k2；改变功率分布改变功率分布P+jQ(主要是主要是Q)，减小电压损耗，减小电压损耗V；改变网络参数改变网络参数R+jX(主要是主要是X)，减小电压损耗，减小电压损耗V。2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整66u线路串联电容器线路串联电容器111PRQ XVV111()CCPRQ XXVV串联电容器补偿前串联电容器补偿前串联电容器补偿后串联电容器补偿后适用于适用于35-110kV长度大、负荷变化范围大的架空线路；长度大、负荷变化范围大的架空线路；10kV及以下架空线路，由于及以下架空线路，由于RL/XL很大，使用不经济。很大，使用不经济
45、。2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整67u线路串联电容器线路串联电容器11()CCVVXQV串联电容器补偿后串联电容器补偿后提高的电压值提高的电压值串联电容器组串联电容器组串联数并联数2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整68u线路串联电容器线路串联电容器maxmaxNCCNCCCmIInvIXmnmaxmax33NCCNCCCCNCNCNCmIInVIXQmnQmnVmnI=NCNCNCNCNCNCNCNCNCNCXVIQVXQVII单台电容器：、关系：，串联电容器组串联电容器组(11)NCCCCLnXXmXkX最终补偿的容
46、抗值：补偿度：接近 或大于缺点：增加了过压保护、继电保护、运行维护的复杂性。缺点：增加了过压保护、继电保护、运行维护的复杂性。2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整69u线路串联电容器线路串联电容器负荷集中在线路末端负荷集中在线路末端沿线路有若干负荷沿线路有若干负荷串联电容器补偿前后的沿线电压分布串联电容器补偿前后的沿线电压分布2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整70u从从经济、技术经济、技术等方面折中考虑等方面折中考虑1212()/()/iGGNPRQXVV kVkV kkV调节发电机励磁电流以改变发电机端电压调节发电机励磁电
47、流以改变发电机端电压VG；改变变压器的变比改变变压器的变比k1、k2；改变功率分布改变功率分布P+jQ(主要是主要是Q)，减小电压损耗，减小电压损耗V；改变网络参数改变网络参数R+jX(主要是主要是X)，减小电压损耗，减小电压损耗V。无功优化方案？无功优化方案？2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整71u5.5.1 频率调整与电压调整的比较频率调整与电压调整的比较 1. 从引起的原因看从引起的原因看 频率频率：有功不平衡：有功不平衡频率偏移频率偏移调节有功功率；调节有功功率； 电压电压：功率传输：功率传输+线路参数线路参数电压偏移电压偏移调节无功功率。调节无功功
48、率。 2. 从调整的方式看从调整的方式看 频率频率：全系统频率相等：全系统频率相等,任何地方调节有功均可调节频率任何地方调节有功均可调节频率； 电压电压：系统各处电压可以不同，局部调节无功一般只会影：系统各处电压可以不同，局部调节无功一般只会影响附近的电压。响附近的电压。2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整72u5.5.1 频率调整与电压调整的比较频率调整与电压调整的比较 3. 从允许的偏差看从允许的偏差看 频率频率：正常时：正常时0.2Hz，系统容量较小时放宽到，系统容量较小时放宽到0.5Hz； 电压电压：35kV及以上及以上(10%)，10kV及以下及以下
49、(7%)，220V单相供电单相供电(+7%、-10%) 。 4. 从实现的方式看从实现的方式看 频率频率：有功集中于发电机，调节其有功出力是唯一手段：有功集中于发电机，调节其有功出力是唯一手段； 电压电压：发电机、调相机、无功补偿设备、变压器等均可。：发电机、调相机、无功补偿设备、变压器等均可。2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整73u5.5.1 频率调整与电压调整的比较频率调整与电压调整的比较 5. 从经济的角度看从经济的角度看 频率频率：备用容量、发电厂合理组合、有功负荷最优分配：备用容量、发电厂合理组合、有功负荷最优分配； 电压电压：基本上：基本上不消耗
50、一次能源，投资和运行费用都比有功不消耗一次能源，投资和运行费用都比有功功率低功率低。 6. 从技术的角度看从技术的角度看 频率频率：如何降低煤耗量：如何降低煤耗量等耗量微增率准则等耗量微增率准则； 电压电压：综合优化问题：综合优化问题(线路损耗、电压偏移、设备成本线路损耗、电压偏移、设备成本)。2022-4-16电力系统无功功率与电压调整电力系统无功功率与电压调整74电力系统的电压水平与无功平衡的关系、电力系统的电压水平与无功平衡的关系、无功负荷、无功损耗（无功负荷、无功损耗（掌握概念掌握概念）电力系统的无功电源包括哪些、中枢点调电力系统的无功电源包括哪些、中枢点调压方式分为几种（压方式分为几
