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1、第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,1,2022/12/29,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,12-1 电力系统的无功功率平衡12-2 电压调整的基本概念12-3 电压调整的措施 重要的一章 ,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,2,2022/12/29,无功功率平衡,无功负荷与无功电源失去平衡时，会引起系统电压的升高或下降,无功功率的平衡应本着分层、分区、就地平衡的原则,无功电源的无功输出应能满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的需求,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,3,2022/12/29,异步电动机是电力系统主要的无功负荷80 系统无功负荷的电压特性主要由
2、异步电动机决定,一、无功负荷与电力网无功损耗,1.无功功率负荷 主要出现在白天的工业用电,图12-1 异步电动机简化等值电路,励磁功率,漏抗无功,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,4,2022/12/29,QmV2，随VXm饱和，XmQm随V变化的曲线比一般二次曲线略高。Q：Pm=I2R(1-s)/s=常数，VsIQVN附近：VQ；VQ；但V明显低于VN时，又由于Q，曲线反而上翘。,实际负荷增加,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,5,2022/12/29,变压器的无功损耗,变压器的无功损耗QLT：励磁损耗Q0和漏抗中的损耗QT,2.无功功率损耗,上册p27 公式,第十二章 电力系统
3、的无功功率和电压调整,6,2022/12/29,书上的一组数字：,I01.5，Vs10.5，由上面公式得额定满载运行中，Q损耗SN的12从电源到负荷侧至少要经过2台以上的变压器，变压器的无功损耗较大,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,7,2022/12/29,35KV及以下的架空线路：充电功率小，忽略B，消耗感性无功,110KV及以上的架空线路：输送大功率：充电功率电抗中消耗功率，线路消耗容性无功，成为无功电源。,输电线路损耗,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,8,2022/12/29,输电线路的无功损耗,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,9,2022/12/29,发电机,同
4、步调相机,静电电容器,静止无功补偿器,静止无功发生器,二、无功功率电源,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,10,2022/12/29,发电机是唯一的有功功率电源，又是最基本的无功功率电源,1.发电机,一台隐极机接在VN为常数的系统母线上,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,11,2022/12/29,A点为圆心，AC为半径做圆弧；O点为圆心，OC为半径,ACXdINOCEq,ACXdIN（VN/xd）SGNOCEq（VN/xd）IfNAB=ACsinNSGNsinN QGNAD=ACcosNSGNcosN PGN,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,12,2022/12/29,A
5、点至圆弧2上任意一点连接的长度（按照If励磁电流不超过额定值IfN确定的视在功率）A点至圆弧1上任意一点连接的长度（按照定子电流不超过额定值确定的视在功率）,ACSGNOCIfNAB QGNADPGN,SGN,IfN,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,13,2022/12/29,结论,发电机要多发无功功率，由于受到励磁电流的限制，调节只能沿cc弧运行，说明定子电流没有得到充分利用（发电机的容量没有得到充分利用）,1、发电机的功率因数低于cosN时,允许Q大于额定QGN,ACSGNOCIfNAB QGNADPGN,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,14,2022/12/29,2、发电
6、机的功率因数高于cosN时,A点至圆弧2的长度大于A点至圆弧1的长度发电机要发出有功功率，由于受到汽轮机额定功率的限制，调节只能沿CD运行，说明定子电流、励磁电流都没有得到充分利用（原动机出力）,ACSGNOCIfNAB QGNADPGN,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,15,2022/12/29,3、当发电机以超前功率因数运行,并列运行稳定性成为限制条件系统低负荷运行，输电线路X损耗小，对地C产生大量Q，使得系统V升高。进相运行可以吸收多余的Q，调整电压。,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,16,2022/12/29,发电机可能发出的P、Q受到的限制：额定视在功率（定子额定电流
7、）的限制；A为圆心，AC为半径的圆弧。转子额定电流限制；O为圆心，OC为半径圆弧。原动机出力（额定有功功率）的限制。水平线DC。,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,17,2022/12/29,同步调相机相当于空载运行的同步电动机。过励磁运行时，向系统供给无功功率，起无功电源的作用；欠励磁运行时，吸收感性无功功率，起无功负荷作用。20世纪70年代以来已逐渐被静止无功补偿装置所取代。,2.同步调相机,过励磁运行 欠励磁运行,E,U,U,E,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,18,2022/12/29,静电电容器供给的无功功率Qc与所在节点的电压V的平方成正比，即 QcV2/Xc式中，X
8、c1/c为静电电容器的容抗。电容器的无功功率调节性能比较差。,3.静电电容器,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,19,2022/12/29,SVC由静电电容器与电抗器并联组成，SVC在我国电力系统中将得到广泛应用,4.静止无功补偿器,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,20,2022/12/29,饱和电抗器型SR,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,21,2022/12/29,晶闸管控制电抗器型(TCR),第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,22,2022/12/29,晶闸管开关电容器型(TSC),第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,23,2022/12/29,更为先进的
9、静止型无功补偿装置(SVG）与SVC比较，SVG具有相应快、运行范围宽、谐波电流含量少等优点。尤其是电压较低时仍可向系统注入较大的无功电流,5.静止无功发生器,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,24,2022/12/29,无功功率平衡的基本要求无功电源发出的无功功率应该大于或至少等于负荷所需的无功功率和网络中的无功损耗之和系统还必须配置一定的无功备用容量尽量避免通过电网元件大量的传送无功功率，应该分地区分电压级地进行无功功率平衡一般情况下按照正常最大和最小负荷的运行方式计算无功平衡，必要时还应校验某些设备检修时或故障后运行方式下的无功功率平衡,三、无功功率平衡,第十二章 电力系统的无功功
10、率和电压调整,25,2022/12/29,QGC:电源供应的无功功率之和QLD:无功负荷之和QL:网络无功功率损耗之和Qres:无功功率备用,系统无功功率平衡关系式：,QGCQLDQLQres,Qres0系统中无功功率可以平衡且有适量的备用；Qres0系统中无功功率不足，应考虑加设无功补偿装置,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,26,2022/12/29,总无功负荷QLD按负荷的有功功率和功率因数计算。,系统电源的总无功出力QGC包括发电机的无功功率QG和各种无功补偿设备的无功功率QC，即,QGCQGQC,QL QLTQLQB,网络的总无功损耗QL包括变压器的无功损耗QLT、线路电抗的无
11、功损耗QL和线路电纳的无功功率QB，即,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,27,2022/12/29,无功功率和电压的关系,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,28,2022/12/29,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,29,2022/12/29,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,30,2022/12/29,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,31,2022/12/29,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,32,2022/12/29,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,33,2022/12/29,四、无功功率平衡与电压水平的关系,当P为一定值时，有,第十二章
12、 电力系统的无功功率和电压调整,34,2022/12/29,EV，无功功率将从电压高的一端流向电压低的一端。压差越大，流过的Q越大；如果两端电压差为0，线路流过的无功也为0。电力网中节点电压的变化，会改变无功功率潮流的变化。远处的无功电源向负荷提供无功，会使沿线电压下降，甚至不能满足电压偏移的要求。负荷的无功需求，要就地由附近的电源供给。,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,35,2022/12/29,图12-12 按无功功率确定电压,实现无功功率在额定电压下的平衡是保证电压质量的基本条件,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,36,2022/12/29,第十二章 电力系统的无功功率和电
13、压调整,37,2022/12/29,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,38,2022/12/29,12-2 电压调整的基本概念,电压是电能质量的重要指标之一。电压质量对电力系统的安全与经济运行，对保证用户安全生产和产品质量以及电气设备的安全与寿命有重要的影响。因此电压调整具有一定的重要性。,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,39,2022/12/29,一、允许电压偏移,用户35kV及以上用户供电电压正负偏差绝对值之和不超过额定电压的10%。10kV用户的电压允许偏差值，为系统额定电压的7%。380V用户的电压允许偏差值，为系统额定电压的7%。220V用户的电压允许偏差值，为系统额定
14、电压的+5%-10%。特殊用户的电压允许偏差值，按供用电合同商定的数值确定。发电厂和变电所的母线电压允许偏差值500(330)kV母线：正常运行方式时，最高运行电压不得超过系统额定电压的+110%；最低运行电压不应影响电力系统同步稳定、电压稳定、厂用电的正常使用及下一级电压的调节。向空载线路充电，在暂态过程衰减后线路末端电压不应超过系统额定电压的1.15倍，持续时间不应大于20min。发电厂和500kV变电所的220kV母线：正常运行方式时，电压允许偏差为系统额定电压的0+10%；事故运行方式时为系统额定电压的-5%+10%。发电厂和220(330)kV变电所的11035kV母线：正常运行方式
15、时，电压允许偏差为应系统额定电压的-3%+7%；事故后为系统额定电压的10%。,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,40,2022/12/29,事故分析,日本东京电力系统1987年7月23日发生电压崩溃造成大停电事故。起因是由于负荷增加过快，电压开始下降，最后发展到继电保护动作跳闸，导致三个变电所全停,美国于1965年11月9日发生东北部大面积停电事故，起因是线路过负荷使后备保护起动，导致系统解列,1982年8月7日，华中电网因220KV联络线A相对支路放电，继电保护动作跳闸，导致系统稳定破坏，各电厂和变电站电压大幅度下降，系统解环，电网失去大量无功电源，结果使湖北地区大面积停电，武汉钢铁
16、公司等重要用户受到很大的损害，部分设备损坏,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,41,2022/12/29,电压崩溃,绿色运行点此时只要负荷稍有扰动，电压就会大幅度下降，形成如图所示的“电压崩溃”现象。这是一种导致电压失去稳定从而使受影响地区停电的灾难性事故，还可能进一步造成发电机失步，应极力避免。,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,42,2022/12/29,中枢点的定义,电力系统中重要的电压支撑点电力系统中负荷点数目众多又很分散，有必要选择一些有代表性的负荷点这些点的电压质量符合要求，其它各点的电压质量也能基本满足要求,中枢点的选择,区域性水、火电厂的高压母线枢纽变电所的二次母线
17、有大量地方负荷的发电机电压母线 中枢点设置数量不少于全网220KV及以上电压等级变电所总数的7,二、中枢点电压管理,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,43,2022/12/29,中枢点的电压允许变化范围的确定,中枢点向两个负荷点供电,中枢点向多个负荷点供电,如果中枢点是发电机母线,在任何时候，各个负荷点所要求的中枢点允许变化范围都有公共部分,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,44,2022/12/29,1、弄清由中枢点调压的各负荷节点的负荷的变化和规律 和电压允许的范围 2、根据1，计算各负荷节点对中枢点的电压的要求 3、各负荷对中枢点电压要求的公共区域，即为中枢点电 压容许变化范
18、围，反过来说，只要中枢点电压在这一 范围内，即可以满足各点的调压要求,中枢点允许变电范围确定,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,45,2022/12/29,中枢点向两个负荷点供电,日负荷曲线,线路电压损耗图,中枢点电压控制范围,A、B负荷允许电压范围0.95VN-1.05VN,0 8 16 24,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,46,2022/12/29,尽管A、B两负荷点的电压有10的变化范围，但是由于两处负荷大小和变化规律不同，两段线路的电压损耗值及变化规律亦不相同。为同时满足两负荷点的电压质量要求，中枢点电压的允许变化范围就大大缩小，最大时为7，最小时仅有1,中枢点向两个负
19、荷点供电,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,47,2022/12/29,无公共部分,0 8 16 24（时）,0 8 16 24（时）,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,48,2022/12/29,中枢点的电压允许变化范围的确定,中枢点向两个负荷点供电,如果中枢点是发电机母线,在任何时候，各个负荷点所要求的中枢点允许变化范围都有公共部分,中枢点向多个负荷点供电,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,49,2022/12/29,中枢点向多个负荷点供电,其电压允许变化范围可按两种极端情况确定：在地区负荷最大时，电压最低的负荷点的允许电压下限加上到中枢点的电压损耗等于中枢点的最低电压；
20、在地区负荷最小时，电压最高负荷点的允许电压上限加上到中枢点的电压损耗等于中枢点的最高电压,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,50,2022/12/29,中枢点的电压允许变化范围的确定,中枢点向两个负荷点供电,中枢点向多个负荷点供电,在任何时候，各个负荷点所要求的中枢点允许变化范围都有公共部分,如果中枢点是发电机母线,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,51,2022/12/29,如果中枢点是发电机的电压母线,除了上述要求外，还应受厂用电设备与发电机的最高允许电压以及为保持系统稳定的最低允许电压的限制,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,52,2022/12/29,中枢点的电压允许
21、变化范围的确定,中枢点向两个负荷点供电,中枢点向多个负荷点供电,如果中枢点是发电机母线,如果在任何时候，各个负荷点所要求的中枢点允许变化范围都有公共部分,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,53,2022/12/29,如果在任何时候中枢点电压允许变化范围都有公共部分,那么，调整中枢点电压，使其在公共部分的允许范围内变动，就可以满足各负荷点的调压要求，而不必在各负荷点再装设调压设备,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,54,2022/12/29,在高峰（大）负荷时升高电压，低谷（小）负荷时降低电压的调压方式。一般采用逆调压方式，在最大负荷时可保持中枢点电压比线路额定电压高51.05VN；
22、在最小负荷时保持为线路额定电压VN。供电线路较长、负荷变动较大的中枢点往往要求采用这种调压方式,中枢点调压模式,逆调压模式,电力系统规律：大负荷时电压降低；小负荷时电压升高，此调压模式与规律背道而驰,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,55,2022/12/29,高峰（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102.51.025VN；小负荷时允许其电压高一些，但不超过线路额定电压的107.51.075VN。对于某些供电距离较近，或者符合变动不大的变电所，可以采用这种调压方式,顺调压模式,中枢点调压模式,电力系统规律：大负荷时电压降低；小负荷时电压升高，此调压模式顺应规律,第十
23、二章 电力系统的无功功率和电压调整,56,2022/12/29,介于前面两种调压方式之间的调压方式是恒调压。在任何负荷下，中枢点电压保持为大约恒定的数值，一般较线路额定电压高251.02VN1.05VN,恒调压模式,中枢点调压模式,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,57,2022/12/29,补充知识：,恒调压适宜于负荷变动较小的情况，顺调压适宜负荷变动很小、线路损耗也小，或者用户处电压偏移允许较大的情况（例如农业负荷）。在这两种情况下，负荷点的电压质量较差，产生的功率损耗也较大，但仍然应保证负荷点电压在允许偏移范围内。实际中电压的调整工作是分级进行的。例如，总调度所负责全系统区域性水、
24、火电厂及主要中枢点的电压调整和控制；省中心调动所负责全省系统内的电厂和中枢点的电压调整和监视；地区调度所负责所辖地区系统内调压设备的调整及电压监视点的电压监视。由于任一点电压的调整会影响其邻近地区的电压，因此各级调度运行人员在进行电压调整时必须相互配合。,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,58,2022/12/29,三、电压调整的基本原理,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,59,2022/12/29,为了调整用户端电压Vb可以采取以下措施（1）调节励磁电流以改变发电机机端电压VG（2）适当选择变压器的变比k1、k2（3）改变线路的参数R、X，主要是X（4）改变无功功率的分布P、Q，
25、主要是Q,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,60,2022/12/29,12-3 电压调整的措施,发电机调压,改变变压器变比调压,利用无功功率补偿调压,线路串联电容补偿调压,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,61,2022/12/29,对于不同类型的供电网络，发电机调压所起作用不同（1）由孤立的发电厂不经升压直接供电的小型电力网发电机调压，不必另外在增加调压设备（增加投资）。（2）线路较长、供电范围较大、有多级变压的供电系统发电机调压主要为了满足近处地方负荷的电压质量要求。,一、发电机调压,所以在大型电力系统中发电机调压一般只作为一种辅助性的调压措施。,VQ;VQ调整励磁，改变发电
26、机端电压但Q要受到If限制，PQ极限。当发电机输出无功功率达到极限时，发电机就不能进行调压。,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,62,2022/12/29,发电机逆调压效果,1/1.1,符合一般符合要求的5范围,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,63,2022/12/29,多电压级系统中电压损耗,线路较长、供电范围较大、发电机经多级变压向负荷供电时，仅靠发电机调压可能达不到负荷点电压质量的要求。发电机至最远负荷处在最大、最小负荷时的电压总损耗分别为35、15电压变动范围为20，由发电机逆调压可缩小为16电压变动已不能满足一般负荷的要求。再增大发电机母线电压也不行，使得其他负荷电压质
27、量不能满足。,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,64,2022/12/29,改变变压器变比可以升高或降低次级绕组的电压。改变变压器的变比调压实际上就是根据调压要求适当选择分接头普通双绕组变压器高压绕组和三绕组变压器的高、中压绕组有3个抽头，可调范围为VN5。有5个抽头，可调范围为VN22.5。,二、改变变压器变比调压,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,65,2022/12/29,（1）降压变压器分接头的选择,降压变压器，则节点1为高压母线节点2为低压母线。通过变压器的功率为PjQ，归算到高压侧变压器阻抗RT jXT,注意，普通变压器分接头没有消弧能力，只有在停电时进行切换。,第十二
28、章 电力系统的无功功率和电压调整,66,2022/12/29,归算到高压侧电压损耗 VT=（PRT+QXT）/V1则 V2=(V1-VT)/K变压器的变比 k=V1t/V2N即高压绕组分接头电压V1t和低压绕组额定电压V2N之比。将k代入上式，得高压侧分接头电压 V1t=(V1-VT)/V2V2N当变压器通过不同得功率时，可以通过计算求出在不同负荷下为满足低压侧调压要求所应选择的高压侧分接头电压,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,67,2022/12/29,普通的双绕组变压器的分接头只能在停电的情况下改变，在正常的运行中无论负荷怎样变化只能使用一个固定的分接头。计算最大负荷和最小负荷下所
29、要求的分接头电压V1tmax（V1maxVtmax）V2N/V2maxV1tmin（V1minVtmin）V2N/V2min求取算术平均值，即V1t.av（V1tmax V1tmin）/2根据值可选择一个与它最接近的分接头。根据所选取的分接头校验最大负荷和最小负荷时低压母线电压上的实际电压是否符合要求。,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,68,2022/12/29,分接头调压基本步骤 ：1、根据最大和最小负荷的运行情况，求出其一次侧电压 和 ，以及通过变压器的负荷 ， 求取变压器的电压损耗 。2、套用公式计算最大负荷和最小负荷时的分接头选择,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,69,
30、2022/12/29,4、选择接近的接头作为所选择的接头,3、取其算数平均值,5、套用低压则电压计算公式进行验算,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,70,2022/12/29,折算到哪一侧的？,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,71,2022/12/29,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,72,2022/12/29,与选择降压变压器的基本相同节点2为低压母线，节点1为高压母线。低压母线2的电压归算到高压母线1侧，因功率由低压侧流向高压侧，此时由高压母线1的电压推算低压母线2的电压时，应将高压母线电压与电压损耗相加。,（2）升压变压器分接头的选择,第十二章 电力系统的无功功率和
31、电压调整,73,2022/12/29,V1t(V1+VT)/V2V2NV2变压器低压侧的实际电压或给定电压；V1高压侧所要求的电压 升压变压器中功率方向是从低压侧送往高压侧的，故公式中VT前的符号相反，将电压损耗和高压侧电压相加。,归算到高压侧电压损耗 VT（PRTQXT）/V1则 V2(V1VT)/K变压器的变比 kV2N/V1t将k代入上式，得高压侧分接头电压,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,74,2022/12/29,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,75,2022/12/29,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,76,2022/12/29,能够在电力网电压变化和负荷变
32、化时，不停电地改变分接头位置满足调压要求。改变一档分接头约需25s。可调范围大有7个抽头，可调范围为VN32.5。有9个抽头，可调范围为VN42.0。,有载调压变压器,如果负荷方向是变化的或负荷变动范围很大，需要采用有载调压变压器。,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,77,2022/12/29,加压调压变压器 （p47p50）,附加电势改变附加电势大小、相位就可以改变线路上电压的大小、相位纵向调压变压器：附加电势的相位与线路电压的相位相同的变压器只有纵向电势，只改变线路电压大小，不改变线路电压相位纵向电势影响无功功率分布,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,78,2022/12/29
33、,横向调压变压器：附加电势的相位与线路电压的相位有90相位差的变压器（采用/Y7 联接）只有横向电势，只改变线路电压相位，几乎不改变线路电压大小横向电势影响有功功率分布,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,79,2022/12/29,混合型调压变压器：既有纵向调压变压器，又有横向调压变压器。即改变线路电压相位，又改变线路电压大小,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,80,2022/12/29,自然功率分布：没有附加电势时，网络的功率分布。实际功率分布：功率的自然分布和循环功率叠加而成。,附加电势：,高压网络中，XR，纵向电势主要影响Q；横向电势主要影响P。,环网中产生循环功率,第十二章
34、 电力系统的无功功率和电压调整,81,2022/12/29,变压器调压适用范围,无功功率电源容量充足时，用变压器调压才能奏效。G无功容量不足，以致母线电压水平偏低，发电机发出QGmax；改变变压器T-3变比调压，以提高母线6电压，V6Q6Q6 QGmaxIf，超过P-Q极限；IfQG=QGmax，15母线电压，V6也达不到要求。,QV静特性,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,82,2022/12/29,我国电力系统技术导则(试行)规定,要按照电网结构及负荷性质，合理选择各级电压网络中升压和降压变压器分接开关的调压范围和调压方式。电网中的各级主变压器，至少应具有一级有载调压能力，需要时可选
35、用两级有载调压变压器。因此，对直接向供电中心供电的有载调压变压器，在实现无功功率分区就地平衡的前提下，随着地区负荷增减变化，配合无功补偿设备并联电容器及低压电抗器的投切，调整分接头，以便随时保证对用户的供电电压质量。,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,83,2022/12/29,三、利用无功功率补偿调压,1、必要性,P输送有功，不能因为调压改变有功功率分布Q改变发电机Q（受到PQ极限限制）；在负荷点附近通过无功功率的补偿设备供给无功功率,在电力网适当地点接入无功补偿装置，能够减小线路和变压器输送的无功功率，因而可减小线路变压器的电压损耗和提高电网的电压水平，同时还能减小电力网的功率损耗，
36、提高经济效益。,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,84,2022/12/29,2、适用范围,改变无功功率分布对电压损耗的影响程度，随所用导线的截面积不同而不同。小截面导线构成架空线路：RX,V主要由PR/V（有功）引起的，借改变无功功率来影响V效果不佳。适合低压电力网大截面导线构成架空线路：RX,V主要由QX/V （无功）引起的，通过Q补偿设备从而减小输送的无功功率，可以起到调压效果。适合高压电力网,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,85,2022/12/29,3、调压的基本原理,加入Qc补偿后的电压,补偿前后的电压V1不变,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,86,2022/
37、12/29,第二项很小,解得,需要补偿的Qc,加入Qc补偿后的低压侧实际电压, 变比k的选择原则：在满足调压要求下，使无功补偿容量最小, Qc主要取决于k和调压要求V2c，k反过来受补偿容量Qc影响,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,87,2022/12/29,静电电容器最经济、方便的补偿设备。可分散接在各用户处和降压变电所10kV、35kV母线上。高峰负荷时提高电压水平；最小负荷时，切除并联电容器。,（1）补偿设备为静电电容器,静电电容器特点：只能发出感性无功功率以提高电压，但电压过高时却不能吸收感性无功功率来使电压降低。为了充分利用补偿容量，在最大负荷时电容器应全部投入，在最小负荷时
38、全部退出。 按最小负荷时，不计补偿时确定变压器k按最大负荷时，求补偿容量,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,88,2022/12/29, 根据调压要求，按最小负荷时没有补偿变压器变比, 按最大负荷时的调压要求选择补偿容量, 校验实际电压是否满足要求,最小负荷时低压母线的归算（到高压侧的）电压；要求保持的实际电压,变压器分接头电压：,选定与Vt最接近的分接头V1t，并确定变比：,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,89,2022/12/29,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,90,2022/12/29,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,91,2022/12/29,第十二章
39、电力系统的无功功率和电压调整,92,2022/12/29,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,93,2022/12/29,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,94,2022/12/29,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,95,2022/12/29,调相机的特点：既能过励磁运行，又能欠励磁运行。最大负荷时，调相机按额定容量过励磁运行最小负荷时，按（0.50.65）额定容量欠励磁运行那么，调相机的容量将得到最充分的利用。,（2）补偿设备为同步调相机,同步调相机、SVC、SVG等输出的无功功率可以连续调节，当系统电压过高时还可以吸收无功功率，具有优良控制电压能力，通常装设在枢纽变电所中
40、。,做无功电源！,为无功负荷！,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,96,2022/12/29,U2CM 、 U2Cm最大最小负荷时低压侧希望电压(调压要求)；U2M 、 U2m补偿前，最大最小负荷时低压侧归算到高压侧的实际电压。,静止无功补偿器，计算方法同调相机，最小负荷时吸收无功的大小可查阅产品手册。,求出k，规格化，然后求QSC ，再规格化后校验。,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,97,2022/12/29,在35110kV线路上串联接入静电电容器，利用电容器的容抗补偿线路的感抗，使电压损耗中QX/V分量减小，从而可提高线路末端电压。,四、线路串联电容补偿调压,第十二章 电力
41、系统的无功功率和电压调整,98,2022/12/29,1、根据调压要求选择串补Xc,未加入串联电容补偿前有：串入XC后：,电压损耗减小了，即提高了线路的末端电压，计算提高数值：,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,99,2022/12/29,INC 、VNC：每台电容器额定电流、额定电压ICmax：通过的最大负荷电流QC：所需容抗值,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,100,2022/12/29,定义补偿度,欠补偿,过补偿,全补偿,2、电压减少百分比,串联电容器与线路电抗之比,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,101,2022/12/29,讨论：我们希望u越大越好！Kc愈大，改
42、善电压质量的效果愈好；（Kc14）ctg愈小（功率因数愈小），改善电压质量的效果愈好；（实际功率因数一般不低。）R/X愈小，改善电压质量的效果愈好；（R导线面积S越大补偿效果很小。）,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,102,2022/12/29,3、适用范围,串联电容器只用于110kv以下电压等级，线路长、导线截面积大、负荷波动大而频繁的架空线路。补偿采用过补偿。功率因数较低的低压配电网。但10kv以下电压的架空线路，RL/XL很大，功率因数低，所以使用串联电容补偿是不经济合理的。220kv以以上电压等级的远距离输电线路中采用串联电容补偿，其作用在于提高运行稳定性和输电能力。,第十二章
43、 电力系统的无功功率和电压调整,103,2022/12/29,4、装设,串联电容器组一般集中装设于绝缘平台，方便运行管理维护。经串联电容器组后电压会突然升高，装设地点要考虑使得负荷点电压在允许范围内，沿线电压也尽可能分布均匀。负荷集中在辐射型线路末端时，串联电容器装于线路末端沿线分布多负荷时，装设于全线电压降的1/2位置。,自动投切电容器补偿装置,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,104,2022/12/29,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,105,2022/12/29,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,106,2022/12/29,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,
44、107,2022/12/29,利用发电机调压是首先考虑的调压措施。当发电机母线没有负荷时，一般可在95105的范围内调压；当发电机母线有负荷时，一般采用逆调压。合理使用发电机调压后，在大多数情况下都可以减轻其他调压措施的负担。, 几种调压措施的比较（重要）,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,108,2022/12/29,当电力系统中的无功功率供应比较充裕时，利用改变变压器的变比或分接头调压可以取得成效。普通变压器只能在退出运行后才能改变分接头，在不要求逆调压时，适当调整分接头可满足调压要求，在要求逆调压时，必须采用有载调压变压器或串联加压器。,在系统中无功功率供应不足时，靠改变变压器的变
45、比或分接头调压，可能会使系统中局部的电压升高，需要的无功功率反而增加，系统中总的无功功率更缺乏，电压质量更不能得到保证。因此，对无功功率不足的系统，应设置无功功率补偿设备进行调压。,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,109,2022/12/29,对无功功率不足的电力系统，首先应该增加无功功率电源，如采用并联电容器、调相机或静止补偿器等附加的设备。在采用这些并联补偿设备后，还可以减少网络中无功功率的流通，降低网络中有功功率和电能的损耗。作为调压措施之一的串联补偿电容器，可用于个别地区无功不平衡。,并联,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,110,2022/12/29,串联电容补偿和并联
46、电容补偿比较,串联电容补偿 线路电抗并联电容补偿 无功功率由于串联电容器电压降落具有负值的电压降落，起直接低偿线路电压降落的作用，比并联电容补偿借减少线路中流通的无功功率来减小线路电压降落作用显著很多。为减小同样大小电压降落，所设置的并联电容器容量仅为并联的电容器的1725。串联电容器的调压效果随线路流通负荷大小改变，负荷大时增大；负荷小时减小，恰好与调压要求一致。功率因数低时调压效果明显，功率因数大时调压效果不明显。因此，串联电容器补偿适合于35kV、10kV负荷波动频繁的配电网；而并联电容器不适用。高压输电线路可以借由串联电容器改善稳定性。,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,111,2022/12/29,串联电容补偿 线路电抗并联电容补偿 无功功率串联电容器补偿效果随着负荷本身功率因数提高，逐渐消失。并联电容器减小线路流通无功功率，直接减小线路上的无功功率损耗作用，比串联借提高线路电压水平来减小线路无功功率损耗显著很多。并联电容器可以减小电力线路的上流通的无功功率，从而减小有功功率的损耗。串联电容器主要借提高电压水平来减少有功功率的损耗。因此设置相同容量电容器时，并联电容器减少有功功率损耗效果更显著。,第十二章 电力系统的无功功率和电压调整,112,2022/12/29,作业,122123,
