第12章电力系统的无功功率平衡和电压调整
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1、p 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡u 无功负荷和无功电源及其无功电压特无功负荷和无功电源及其无功电压特性性u 无功功率平衡与电网电压水平的关系无功功率平衡与电网电压水平的关系p 电压调整的基本概念电压调整的基本概念u 允许电压偏移允许电压偏移u 中枢电压管理中枢电压管理p 电压调整的措施电压调整的措施p 调压措施的应用调压措施的应用第第12章章 电力系统的无功功电力系统的无功功率平衡和电压调整率平衡和电压调整电力系统的无功功率平衡和电压调整电力系统的无功功率平衡和电压调整电压是衡量电压是衡量电能质量电能质量的重要指标。的重要指标。 电力系统的电力系统的运行电压水平运行电压水平取决
2、于取决于无功功率的平衡无功功率的平衡。系统中各种无功电源的无功出力系统中各种无功电源的无功出力应能满足系统负荷和网络损耗应能满足系统负荷和网络损耗在额在额定电压下定电压下对无功功率的需求，否则对无功功率的需求，否则电压就会偏离额定值。电压就会偏离额定值。 电压偏移过大对电压偏移过大对电力系统本身电力系统本身以及以及用电设备用电设备会带来不良的影响。会带来不良的影响。（1）效率下降，经济性变差。）效率下降，经济性变差。（2）电压过高，照明设备寿命下降，影响绝缘。）电压过高，照明设备寿命下降，影响绝缘。（3）电压过低，电机发热。）电压过低，电机发热。（4）系统电压崩溃）系统电压崩溃电力系统的无功功
3、率平衡和电压调整电力系统的无功功率平衡和电压调整无功功率负荷无功功率负荷p 异步电动机异步电动机u 等值电路等值电路u 因为异步电动机在电力系统负荷（特别是无功负荷）中占比因为异步电动机在电力系统负荷（特别是无功负荷）中占比重很大，重很大，系统无功负荷的电压特性主要由异步电动机决定系统无功负荷的电压特性主要由异步电动机决定mjXjXRsIIV22MmmVQQQI XXu 异步电动机的无功功率和有功功率异步电动机的无功功率和有功功率u 异步电动机的无功电压特性异步电动机的无功电压特性受载受载系数系数负载不变负载不变电压降低电压降低无功损耗无功损耗反而升高反而升高2M(1)I RPssMNPP受饱
4、和影响，受饱和影响，励磁功率稍高励磁功率稍高于二次曲线于二次曲线电力系统的无功功率平衡和电压调整电力系统的无功功率平衡和电压调整无功功率负荷无功功率负荷p 变压器的无功损耗变压器的无功损耗TjBTTRjXITG1V2V22LT0TTT220SNNN% 100100SQQQV BXVIVSVSSV u 变压器的无功损耗变压器的无功损耗u 变压器等值电路变压器等值电路p 输电线路的无功损耗输电线路的无功损耗22221122L221222B12222222LB122222PQPQQXXVVBQVVPQBQQXVVV u 输电线路的无功消耗输电线路的无功消耗u 输电线路等值电路输电线路等值电路2BjL
5、LRjX1V2V11PjQ22PjQ2Bj35kV及以及以下线路充下线路充电功率很电功率很小，小，消耗消耗无功功率无功功率；110kV及以及以上线路轻上线路轻载时为载时为无无功电源功电源，重载时重载时消消耗耗无功功无功功率。率。p无功需求比重大：无功需求比重大：空载电流空载电流I0%=2.5，短路，短路电压电压VS%=10.5，在额定满载下运行时，无功，在额定满载下运行时，无功消耗将达额定容量的消耗将达额定容量的12%。电力系统的无功功率平衡和电压调整电力系统的无功功率平衡和电压调整无功功率电源无功功率电源p 发电机发电机P-Q极限极限djXNIENV_sincosdNNGNdNNGNABX
6、IQADX IP受额定励磁电流限受额定励磁电流限制，制，发电机电抗压发电机电抗压降限值降限值，以，以O点为点为圆心，圆心，OC为半径为半径进相运行的稳进相运行的稳定约束和定子定约束和定子绕组端部温升绕组端部温升受定子额定电流限受定子额定电流限制，制，发电机电抗压发电机电抗压降限值降限值，以，以A点为点为圆心，圆心，AC为半径为半径u OC空载电势空载电势u OA机端电压机端电压u AC发电机电抗发电机电抗压降，正比于视压降，正比于视在功率；在功率；u AD正比于机端正比于机端有功功率有功功率u AB正比于机端正比于机端无功功率无功功率u DC原动机输入原动机输入功率（额定有功功率（额定有功功率
7、）约束功率）约束NGNNGNGNtgPSQ sinp发电机只有在额定电压、额定电流和额定功率因数（即运行点发电机只有在额定电压、额定电流和额定功率因数（即运行点C）下运行时）下运行时视在功率才能达到额定值，使其容量得到最充分的利用。视在功率才能达到额定值，使其容量得到最充分的利用。电力系统的无功功率平衡和电压调整电力系统的无功功率平衡和电压调整无功功率电源无功功率电源u 旋转元件旋转元件，运行维护复杂；，运行维护复杂；u 有功损耗较大有功损耗较大，满负荷时约为额定容量的，满负荷时约为额定容量的1.5%5%，容量越小，比例越大；，容量越小，比例越大；u 小容量机组投资费用高（每小容量机组投资费用
8、高（每kVA），仅利于集中），仅利于集中大容量使用大容量使用；u 响应速度较慢，响应速度较慢，难以适应动态无功控制难以适应动态无功控制的要求的要求u 20世纪世纪70年代后，逐渐年代后，逐渐为静止无功补偿器取代为静止无功补偿器取代；djXIEVEVIdjX IVEIdjX Ip 同步调相机同步调相机u 过励磁过励磁运行，向电网输出感性无功功率；运行，向电网输出感性无功功率；u 欠励磁欠励磁运行，从电网吸收感性无功功率；运行，从电网吸收感性无功功率；u 欠励磁最大容量为过励磁容量的欠励磁最大容量为过励磁容量的50%65%；u 装有装有自动励磁自动励磁，可实现无功电压连续调节；，可实现无功电压连续
9、调节；u 具有强励功能具有强励功能，可调节系统电压，有利于提高稳定性，可调节系统电压，有利于提高稳定性电力系统的无功功率平衡和电压调整电力系统的无功功率平衡和电压调整无功功率电源无功功率电源p 静电电容器静电电容器u 输出无功与节点电压平方成正比，输出无功与节点电压平方成正比，无功功率调节性能较差无功功率调节性能较差；u 装设容量可大可小，装设容量可大可小，既可集中安装，亦可分散安装既可集中安装，亦可分散安装；u 单位容量单位容量投资费用较小投资费用较小，与总容量无关；，与总容量无关；u 运行运行功率损耗小功率损耗小，约为额定容量的，约为额定容量的0.3%0.5%；u 无旋转元件无旋转元件，运
10、行维护方便；，运行维护方便；u 可根据负荷变化，分组投切电容器，可根据负荷变化，分组投切电容器，实现补偿功率的分级调节实现补偿功率的分级调节（不连续）；（不连续）；u 目前广泛目前广泛低压配网中广泛采用低压配网中广泛采用的无功补偿技术的无功补偿技术u 工程上遇到由于谐波引起的电容器损坏事故较为突出，值得关注工程上遇到由于谐波引起的电容器损坏事故较为突出，值得关注QC=V 2/XC电力系统的无功功率平衡和电压调整电力系统的无功功率平衡和电压调整无功功率电源无功功率电源p 静止无功补偿器静止无功补偿器饱和电抗器型静止补偿器饱和电抗器型静止补偿器p静止补偿器由静止补偿器由静电电容器静电电容器与与电抗
11、器电抗器并联组成并联组成电容器电容器可发出无功功率，可发出无功功率，电抗器电抗器可吸收无功功率，两者结合起来，再配可吸收无功功率，两者结合起来，再配以适当的以适当的调节装置调节装置，就能够平滑地改变输出（或吸收）的无功功率。，就能够平滑地改变输出（或吸收）的无功功率。电力系统的无功功率平衡和电压调整电力系统的无功功率平衡和电压调整无功功率电源无功功率电源p 静止无功补偿器静止无功补偿器晶闸管控制电抗器型静止补偿器晶闸管控制电抗器型静止补偿器uTCR支路正支路正负半周内部分负半周内部分导通导通u等值电感可等值电感可连续调节连续调节u有谐波有谐波电力系统的无功功率平衡和电压调整电力系统的无功功率平
