10无功功率补偿与电压调整教程

QGN＝SGN sin N＝P GN tg N
②非额定功率因素下发电机的P-Q运行极限 1）可发视在功率<发电机额定视在功率； 2）转子励磁电流<励磁电流额定值（空载 电势）； 3）可发有功功率<发电机额定有功功率。
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②发电机的P-Q运行极限
OA代表发电机额定电压；
AC代表在发电机电抗Xd上引起 的电压降,正比于定子额定电流， 所以亦正比于发电机的额定视在 功率SGN ； AC在纵坐标和横坐标上的投影 分别正比于发电机的额定有功功 率PGN和额定无功功率QGN ； C点表示发电机的额定运行点； OC发电机电势，它正比于发电 机的额定激磁电流。
第十章
无功功率补偿与电压调整
一、电力系统的无功功率平衡
二、电压调整的基本概念
三、电压调整的措施及应用
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一、 电力系统的无功功率平衡
1.无功电源 P281
电力系统的主要无功电源 ⑴发电机 ⑵同步调相机 ⑶电力电容器 ⑷静止无功补偿器 (5)静止无功发生器
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⑴发电机 ①发电机在额定参数下运行时
2）变压器的无功功率损耗
2 I % U % S S QLT Q0 QT U 2 BT X T 0 S N K 100 100S N U
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3.系统的无功功率平衡
Q
GC
QLD Q
我国关于负荷功率因数的规定 ①35kV及以上电压等级直接供电的工业负荷和装 有带负荷调压的用户，功率因数不低于0.95； ②其它用户的功率因数不低于0.9； ③趸售和农业用户功率因数不低于0.8。
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⑷静止补偿器 （SVC） 主要部件有：固定电容器(FC)， 晶闸管控制电抗器(TCR) 晶闸管投切电容器(TSC) 饱和电抗(SR) 自饱和电抗器
FC + TCR
可控硅控制电 抗器型
TSC+TCR
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优点：运行维护简单，功率损耗小，响应时间较 短，对于冲击负荷有较强的适应性，TCR和 TSC型还可以分相补偿，以适应不平衡的负荷 变化。
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②逆调压 最大负荷运行方式时，中枢点的电压要比线路 额定电压高5% ； 最小负荷运行方式时，中枢点的电压要等于线 路额定电压。
③恒调压 最大和最小负荷方式时保持中枢点电压为线路 额定电压的1.02～1.05倍。
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（4）电压调整的基本原理
UC
T1
k1
G
~
l
R jX
T2
Hale Waihona Puke k2UP jQ16
（2）中枢点的电压管理 1）电压中枢点
对电力系统电压进行监视、控制和调整的主要 的供电点。
2）电压中枢点的选择 ①区域性发电厂的高压母线； ②枢纽变电所的高压母线和二次母线； ③有大量地方负荷的发电机电压母线； ④城市直降变电所的二次母线。
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3）中枢点电压的调整方式 ①顺调压 最大负荷运行方式时，中枢点的电压不应低于 线路额定电压的102.5%； 最小负荷运行方式时，中枢点的电压不应高于 线路额定电压的107.5%。
在直接用机压母线供电的小型系统中，改变发
电压调整措施： ①改变发电机的励磁电流调压； ②改变变压器的变比调压； ③改变网络的无功功率分布调压； ④改变网络的参数调压。
PR QX U (U G k1 U ) / k2 U G k1 U k2 N
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三. 调压措施及应用
1.发电机调压
（1）无功功率负荷 异步电动机的无功功率和电压的关系 U2 2 QM Qm Q I X Xm
jX
I 0
U
jX m
I
R s
异步电机Q-U静态特性
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（2）无功功率损耗 1）输电线路中的无功功率损耗
2 2 P Q B 2 2 1 1 QL QB X ( U U L 1 2) 2 U1 2
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• 所受限制: 1、转子电流不能超过额定值 BC 2、定子电流不能超过额定值 ECD 3、可发有功功率的限制 HC 分析: 在降低功率因数时，由于受条件1的 约束，无功功率的调节只能沿BC进 行。（发电机定子容量不能充分利 用） 在提高功率因数时，由于受到条件3 的约束，无功功率的调节只能沿HC 进行。（发电机定子、转子容量均 不能充分利用）
缺点：含TCR的静止补偿器需装设滤波器以消除高 次谐波。
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5)静止无功发生器
静止无功发生器的主体是一个电压源型逆变器。 优点是响应速度更快，运行范围更宽，谐波电流 含量更少，且电压较低时仍能相系统注入较大的 无功电流。
6)高压输电线路的充电功率 其充电功率与线路电压的平方成正比
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2、无功功率负荷和无功功率损耗
•故实际运行于HCB
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只有在额定电压、额定电流和额定功率因数（即C点）运行 发电机的视在功率才能达到额定值，其容也利用得最充分。
⑵同步调相机 相当于空载运行的同步电动机。
同步调相机的特点 过励磁运行可作无功电源运行；欠励磁运行可作 无功负荷运行； 可平滑无级地改变无功功率的大小和方向，达到 调整系统运行电压的目的； 运行维护较复杂，有功功率损耗较大； 单位容量的投资费用较大； 调相机容量一般不小于5Mvar,实际电力系统中， 尽量集中安装在靠近负荷中心的枢纽变电所内。
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4.无功功率平衡和电压水平的关系
E I
. .
jX d
jX L
U
.
jX
P jQ
E
jI X
.
.


U
.
I
.
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发电机电压静态特性
电力系统电压静态特性
异步电机Q-U静态特 性
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二、电压调整的基本概念
（1）我国规定的电压偏移范围
35kV及以上供电电压： ±5% 10kV及以下三相供电电压： ±7% 220kV单相供电电压： +5%～-10% 农村电网 正常运行情况： +7.5%～-10% 事故运行情况： +10%～-15%
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⑶电力电容器
U2 QC U 2C XC
电力电容器的特点 运行维护方便； 有功功率损耗小； 单位容量投资小； 既可集中安装，也可分散布置； 无功功率调节性能差，输出无功功率受端电压 影响较大； 无功功率的改变是靠投入或者切除电力电容器 组实现。 最大负荷运行方式，全部投入；最小运行方 式，部分或全部切除。只能阶跃式的调压。