电力系统中的无功功率
电力系统的无功功率和电压调整
1. 发电机
同步发电机既是有功功率电源，又是最基本的无功功率电源。
2．电容器和调相机
并联电容器只能向系统供应感性无功功率。特点有：电容器所供应的感性无功与其端电压的平方成正比，电容器分组投切，非连续可调。
调相机实质上是只能发出无功功率的发电机。
3．静止补偿器和静止调相机
作业9：
变比分别为 和 两台变压器并联运行，每台变压器归算到低压侧的电抗均为 ，其电阻和电导忽略不计。已知低压母线电压为 。负荷功率为 ,求变压器功率分布和高压侧电压。
但当电机经多级电压向负荷供电时，仅借发电机调压往往不能满足负荷对电压质量的要求。
五、借改变变压器变比调压
双绕组变压器的高压绕组和三绕组变压器的高、中压绕组往往有若干分接头可供选择，例如，可有 或 ，即可有三个或五个分接头供选择，所以合理地选择变压器地分接头也可调压。如下图：
如上图，为一降压变压器
静止补偿器和静止调相机是分别与电容器和调相机相对应而又同属“灵活交流输电系统”范畴的两种无功功率电源。
4．并联电抗器
就感性无功功率而言，并联电抗器显然不是电源而是负荷，但在某些电力系统中的确装有这种设备，用以吸取轻载或空载线路过剩的感性无功功率。而对高压远距离输电线路而言，它还有提高输送能力，降低过电压等作用。
电力系统的无功功率和电压调整
一、 无功功率负荷和无功功率损耗
无功负荷：绝大部分是异步电动机
无功损耗：1. 变压器 ；2. 输电线路。
变压器中的无功功率损耗分为两部分，即励磁支路损耗和绕组漏抗中损耗。其中，励磁支路损耗的百分值基本上等于空载电流 的百分值，约为 ；绕组漏抗中损耗，在变压器满载时，基本上等于短路电压 的百分值，约为 。因此，对一台变压器或一级变压器的网络而言，变压器中的无功功率损耗并不大，满载时约为它额定容量的百分之十几。但对多级电压网络，变压器中的无功功率损耗就相当可观。
电力系统中的有功和无功功率控制
电力系统中的有功和无功功率控制在电力系统中，有功功率和无功功率是两个重要的概念，它们在能量传输和电力运行中起着至关重要的作用。
有功功率指的是电流在电路中传输能量的能力，而无功功率则表示电流在电路中产生电场和磁场的能力。
有功功率是指电力系统中正在转化或传输的实际能量，它以功率因数为单位，常用的单位是瓦特（W）。
在电力系统中，有功功率主要用来为各种电气设备提供正常工作所需的能量，比如家庭中的电灯、电视、冰箱等。
而无功功率则在电力系统中并不转化为有用的功率，而是以无功功率因数为单位，常用的单位是乏特（Var）。
无功功率主要表示电力系统中的电容器和电感器元件所产生的电场和磁场的能量。
它们在电力系统中主要用来平衡电流、稳定电压和提高电力传输效率。
在电力系统中，有功功率和无功功率的控制非常重要。
通过合理控制功率因数，可以有效地提高电力系统的运行效率和能源利用率。
对于有功功率的控制，可以通过使用高效率的电器设备、减少无用的能量损耗，合理规划电力系统的负载等措施来实现。
而对于无功功率的控制，则可以通过使用补偿器来实现，补偿器是一种能够调整电流和电压之间相位差的装置，它可以有效地改善电力系统的功率因数。
补偿器根据电力系统中的电容性和电感性负载的情况，提供相应的无功功率来平衡电流和电压之间的相位差，从而达到提高电力系统功率因数的效果。
在电力系统中，有功功率和无功功率的控制还涉及到电力负荷的平衡和优化。
通过合理规划电力负荷，对电力系统中的负载进行均衡安排，可以降低电力系统的损耗和供电压降，提高系统的稳定性和可靠性。
在电力系统运行中，有功功率和无功功率的平衡控制是提高能源利用率、保证系统稳定运行的关键环节。
只有通过有效地控制和调节有功功率和无功功率，才能确保电力系统的正常运行，提高电力系统的运行效率和经济性。
通过对电力系统中的有功功率和无功功率进行合理的控制，可以最大限度地提高电力系统的能源利用效率，减少无谓的能量损耗，确保电力的稳定供应。
第六章电力系统的无功功率和电压调整
统电压为UN，但电源提供
的无功功率下降为ΣQGC
时 . 无功也能平衡，但电 压要下降。 ■ 调节变压器分接头可以改 善局部电压，但电源提供 的无功不足时，电压不能 全面改善，而且有可能发 生电压崩溃的危险。
第二节电力系统中无功功率的 最优分布
一、负荷功率因数的提高
■ 异步电动机的无功功率：
二、无功功率的平衡
■ 负荷无功功率的静态电压特性
jXΣ
Q
无
功
负
1’
荷
1
U
二、无功功率的平衡
■ 发电机的静态电压特性
■ 近似二次曲线，E ↑ , 曲 线 ↑
Ф
δ
Ф
U
Q 2’
2 E
U
二、无功功率的平衡
Q
2’ 2
1’ 1
U
二、无功功率的平衡
■ 图中所示的无功电源静态 电压特性和无功负荷静态 电压特性，当电源提供的
■ 静止补偿器和静止调相机是分别与电容器和调相 机相对应而又同属“灵活交流输电系统”范 畴 的两种无功功率电源。前者出现在70年代初，是 这一“家族”的最早成员，日前已为人们所 熟 知；后者则尚待扩大试运行的规模。静止补 偿 器的全称为静止无功功率补偿器(svc)。
■ 并联电抗器
■ 就感性无功功率而言，并联电抗器显然不是电 源而是负荷，但在某些电力系统中的确装有这 种设施，用以吸取轻载或空载线路过剩的感性 无功功率。而对高压远距离输电线路而言，它 还有提高输送能力，降低过电压等作用。
■ 最优网损微增率准则
■ 无疑，系统的无功资源越丰富，就可能节约越多 的网损，但也可能会使电网的建设投资增大。
■ 在进行电网规划时，希望以较小的投资，节约 较多的网损，所以无功规划的目标函数不能只 考虑网损，也不能只考虑投资，需要考虑将来 一个时间段内电网的综合效益最好。
无功功率名词解释
无功功率名词解释
无功功率是电力系统中的一个重要指标，指的是电路中所消耗或产生的无效功率。
与有功功率不同，无功功率并不向负载提供能量，而是用于维持电网的稳定性和运行效率。
在交流电路中，无功功率分为两个方面：感性无功功率和容性无功功率。
感性无功功率是由感性负载产生的，如电感等。
当电路中有感性负载时，由于电感的特性，电流会比电压滞后一个相位，导致电流与电压之间有一定的相位差。
这种相位差导致电流交替方向与电压不一致，从而产生反向能量的流动，造成消耗电能的无效功率。
容性无功功率是由容性负载产生的，如电容等。
当电路中有容性负载时，电流会比电压超前一个相位，同样导致相位差，进而产生反向能量流动。
无功功率的存在是不可避免的，但过多的无功功率会导致电网的能量损耗，降低电力系统的效率。
因此，在电力系统的设计和运行中，需要采取一系列措施来控制和补偿无功功率，以确保电能的有效利用和系统的稳定运行。
一种常见的无功功率补偿方法是使用无功功率补偿装置，如无功功率补偿电容器或电感器。
这些装置可以通过自动调节电路中的电容或电感值，使感性无功功率和容性无功功率相互抵消，从而减少无功功率的消耗。
总而言之，无功功率是电力系统中的一种无效功率，由感性和容性负载产生。
在电力系统设计和运行中，需要采取措施来控制和补偿无功功率，以提高电网的效率和稳定性。
无功功率和功率因数计算
无功功率和功率因数计算一、无功功率的定义和计算公式无功功率是指在电力系统中流动的无功电能的大小。
无功电能是由于电压和电流之间的相位差而引起的，它不进行有用的功率传输，仅仅在电力系统中产生和吸收无用功。
无功功率的单位是伏安乘乘乘的萨或千伏安乘乘乘的千瓦。
在直流电路中，无功功率为零，因为在直流电路中不存在电压和电流之间的相位差。
而在交流电路中，由于电压和电流之间存在相位差，因此会有无功功率的产生。
以交流电路为例，设电压为U，电流为I，它们的相位差为θ。
则有功功率P和无功功率Q的计算公式如下：有功功率P = U × I × cosθ无功功率Q = U × I × sinθ其中cosθ称为功率因数，它表示有功功率与总功率之间的比值。
cosθ的取值范围是-1到1之间。
二、功率因数的定义和计算功率因数是指有功功率与总功率之间的比值。
它描述了电力系统中有用功率的占比情况。
功率因数是一个无单位的量，通常以小数形式表示。
功率因数越接近1，说明系统中有用功率的比例越高；功率因数越接近0，说明系统中无用功率（即无功功率）的比例越高。
功率因数的计算公式如下：功率因数=有功功率/（电压×电流）三、功率因数对电力系统的影响功率因数的大小对电力系统的运行效率和负载能力有影响。
当功率因数小于1时，电力系统中存在较大的无功功率，这会导致电能的浪费和损耗。
低功率因数还会引起电力设备的发热、电流增大和供电线路的压降加大等问题，降低了系统的效率，增加了供电成本。
为了提高功率因数，可以采取以下措施：1.安装功率因数补偿装置，在电力系统中加装功率因数补偿装置可以提高功率因数。
补偿装置通过串联或并联有源或无源的电容或电感元件，校正电路中的无功功率，从而达到提高功率因数的目的。
2.优化电力负载，合理调整负载的使用情况，避免突然的大电流负载，减少无功功率的发生。
3.提高电力设备的效率，优化电力设备的设计和运行状态，减少电力设备的无功功率损失。
电力系统中的无功补偿与功率因数校正技术
电力系统中的无功补偿与功率因数校正技术电力系统作为现代社会不可或缺的基础设施，为各行各业提供了稳定、可靠的电能供应。
然而，在电力系统的运行过程中，我们经常会遇到一些问题，比如无功功率的产生和功率因数的失调。
这些问题既会对电力系统的运行产生不利影响，也会浪费大量的电能资源。
因此，在电力系统中，无功补偿与功率因数校正技术显得尤为重要。
一、无功补偿技术无功电流是一种与电压相位差90度的电流。
在电力系统中，无功功率的产生主要是由于电感性负载所引起的。
电感性负载包括电动机、变压器、电感性炉等。
这些负载对于电力系统的正常运行必不可少，但同时也会产生无功功率。
无功补偿技术可以通过各种方式来减少或消除无功功率的产生。
其中，最常见的无功补偿技术包括串联无功补偿和并联无功补偿。
串联无功补偿主要通过改变负载的电感性来减少无功功率的产生。
这可以通过在负载端串联一个电容器来实现。
电容器具有负电感性，可以与负载的电感性相抵消，从而减少或消除无功功率的产生。
并联无功补偿则是通过在电源端并联一个电容器或电抗器来实现。
这样可以改变电源的电流相位，使其与负载的电流相位基本一致，从而减少或消除无功功率的产生。
二、功率因数校正技术功率因数是衡量电力质量好坏的一个重要指标。
功率因数越高，说明电力系统对于电能的利用效率越高。
反之，功率因数越低，说明电力系统对于电能资源的浪费越严重。
功率因数的失调主要是由于负载的无功功率所引起的。
因此，通过减少或消除无功功率的产生，可以有效地提高功率因数。
功率因数校正技术主要包括有源功率因数校正和无源功率因数校正。
有源功率因数校正使用特殊的电力电子装置，如可控硅器件和功率电子变换器等，在电力系统中引入主动的有源功率因数校正装置。
这种装置可以通过实时监测负载的功率因数情况，并根据设定的目标来调节负载的无功功率，从而实现功率因数的校正。
无源功率因数校正则是利用电容器或电抗器对电力系统进行补偿，从而提高功率因数。
电力系统的无功功率和电压调整
电力系统的无功功率和电压调整前言在今天的社会中，电力系统已经成为了我们日常生活中不可或缺的一部分，而电力系统中的无功功率和电压调整则是其最重要的组成部分之一。
无功功率和电压调整可以保证电力系统的正常运行和稳定性，从而保障了人们生活的安全和稳定。
本文将会针对电力系统的无功功率和电压调整进行介绍和分析。
无功功率定义无功功率是指在交流电中由于电容、电感电流的相位与电压不同而引起的电流，它不能转化为机械功或电能的功率。
虽然无功功率不能直接输出，但是在电力系统中同样是非常重要的，因为它能够影响到电力系统的正常稳定运行。
无功功率的作用在电力系统中，无功功率具有很重要的作用。
第一，无功功率能够平衡电力系统中的有功功率，从而保证电力系统的电压和频率的稳定性。
当有功功率的需求增加时，无功功率就会自动地增加以保持电力系统的稳态；而当有功功率的需求减少时，无功功率也会自动地减少。
第二，无功功率还可以改善电力系统的功率因数。
正常情况下，电力系统的功率因数应该在0.8至1之间，但有些设备如电容器和电感器等会使功率因数发生变化。
而通过对无功功率的调整，我们就可以将功率因数调整到正常范围内，从而保证电力系统的正常运行。
无功功率的调整方法一般来说，无功功率的调整主要有以下几种方法：•静态无功发生器。
静态无功发生器是通过静态电子管将直流电分解成交流电来产生无功功率的。
它具有无机械运动、静音、响应快等优点，因此得到了广泛应用。
•动态无功补偿设备。
动态无功补偿设备可以根据负载状况自动调整无功功率，从而保持电网的稳定性。
这种设备具有响应时间快、可控性强等优点，在大型电力系统中尤为重要。
•磁流控制器。
磁流控制器是利用变压器的饱和磁路特性，通过控制原边电流和二次电流的相位差，调节负载电流，从而达到调整无功功率的目的。
电压调整定义电压调整是指对电力系统电压的控制和调节。
在电力系统中，电压的稳定性对于保证电网正常运行是非常重要的。
如果电压过高或者过低，都会对电力系统的正常运行产生不利的影响。
电力负荷无功功率计算公式
电力负荷无功功率计算公式在电力系统中，无功功率是指电路中的电容器和电感器所消耗的功率。
无功功率的存在会影响电力系统的稳定性和效率，因此对无功功率进行准确的计算和控制是非常重要的。
本文将介绍电力负荷无功功率的计算公式及其相关知识。
电力负荷无功功率的计算公式如下：Q = V I sin(φ)。
其中，Q为无功功率，V为电压，I为电流，φ为电压和电流的相位差。
在电力系统中，无功功率的计算通常是针对交流电路进行的。
在交流电路中，电压和电流的相位差会导致电路中产生无功功率。
因此，了解电压和电流的相位差对于计算无功功率非常重要。
在实际应用中，电力系统的无功功率通常是通过电力仪表或电力监控系统进行测量和监测的。
但是，如果需要手动计算无功功率，可以使用上述公式进行计算。
下面将详细介绍无功功率计算公式中各个参数的含义和计算方法。
首先是电压（V），电压是电路中的电势差，通常以伏特（V）为单位。
在交流电路中，电压是随时间变化的，因此需要考虑电压的幅值和相位角。
电压的幅值可以通过电压表或电压计进行测量，而相位角则可以通过示波器或相位表进行测量。
其次是电流（I），电流是电路中的电荷流动，通常以安培（A）为单位。
与电压类似，电流也是随时间变化的，因此需要考虑电流的幅值和相位角。
电流的幅值可以通过电流表或电流计进行测量，而相位角则可以通过示波器或相位表进行测量。
最后是相位差（φ），相位差是电压和电流之间的相位角度差。
在交流电路中，电压和电流的相位差会导致电路中产生无功功率。
相位差可以通过示波器或相位表进行测量，也可以通过计算电压和电流的相位角度差来获得。
通过以上参数的测量和计算，就可以得到电力负荷的无功功率。
无功功率的计算对于电力系统的稳定运行和节能降耗非常重要。
因此，掌握无功功率的计算方法和公式是非常有益的。
除了计算无功功率，还可以通过控制电路中的电容器和电感器来调节无功功率的大小。
通过合理的无功功率控制，可以提高电力系统的效率和稳定性，减少能源消耗和电力损耗。
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电力系统中的无功功率
集控值班员2016-07-02
1.1.1 无功功率对有功功率的影响
输电线路的主要任务足输送有功功率,而为了实现有功功率的传输和电网无功功率的平衡也需要输送一定量的无功功率。
输送无功功率时需要消耗有功功率。
当有功功率一定时，无功功率越大，则网络中的有功功率损耗就越大。
当电力线路的传输能力一定时，传输无功功率越小，则传输有功功率的能力越大。
1.1.2无功功率对电压的影响
(1)无功功率平衡水平对电压水平的影响。
电力系统中无功功率平衡水平对电压水平有较大的影响。
如果发电机有足够的无功功率备用，系统的无功电源比较充足，就能满足较高电压质量下大功功率平衡的需要，系统就有较高质量的运行电压水平。
反之，如果无功功率不足，系统只能在较低质量的电压水平下运行。
另外，电能在电力网中传输时，要损失掉部分有功功率和无功功率。
当无功功率损耗较大时。
将引起系统电压大幅度下降，影响系统运行的稳定性、经济性。
(2)无功功率对电压质量的影响。
电力系统是向用户提供电能的网络，因而电能质量是供电部门生产；经营活动中的一个重要经济技术指标。
电压是电能质量的主要指标之一，电压质量对电力系统稳定运行，降低线路损耗和保证工农业的安全生产有着重要意义。
在保证工农业生产和人民生活个使用的各种用电设备都是按照额定电压米设计制造的。
这些设备在额定电压厂运行时，才能取得最佳的运行状态。
电压超出所规定的范围时，对用电设备将产生不良的后果。
目前大多数国家规定的电压允许变化范围一般为l 5％——10％UN (额定电压)。
电力部门为了确保电力系统正常运行时能够提供优质的电压，确保优质的供电服务，必须确保各输配电线路的母线电压稳定在允许的偏差范围之内。
电力系统正常运行时，应有充足的无功电源。
无功电源的总容量要能满足系统在额定电压下对无功功率的需求。
否则．电压就会偏离额定值。
当电力网有能力向负荷供给足够的无功功率时，负荷的电压才能维持在正常的水平上。
如果无功电源容量水足，负荷的端电压就会降低。
所以，我们要保证电力系统的电压质量，就必须先保证电力系统无功功率的平衡。
1.1.3 无功功率对线损的影响
无功电源的布局、无功功率的传输以及无功功率的管理，直接影响线路的损耗和电力系统的经济运行。
当有功功率和无功功率通过网络电阻时，会造成有功功率损耗。
当网络结构已定，输送有功功率一定时，总的功率损耗完全决定于无功功率的大小。
1.2 电力系统无功电源与无功负荷
1.2.1 电力系统的无功电源
在电力系统中．无功电源主要是同步发电机、同步调相机以及同步电动机。
(1)同步发电机。
同步发电机是唯一的有功电源．同时又是最基本的无功电源装置。
从系统观点来看，它的容量最大，调节也最方便。
电力系统中大部分大功功率需求那是由同步发电机提供的。
同步发电机在过励磁和欠励磁时可以分别发出或吸收无功功率。
即当同步发电机在低功率因数情况下，可以发出无功功率。
但是，发电机应严格地按照有功功率—无功功率(P—Q)极限曲线运行，不得越出曲线范围。
同步发电机供给大功功率的能力，不仅与短路比之值有关，还与同时担负的有功负载大小有关，其最大无功功率出力将受转子温升的条件限制。
同步发电机正常运行时，以滞后功率因数运行为主，即向系统提供无功功率。
但必要时，也可以减小励磁电流，使功率因数超前，即所谓的“进相运行”，以吸收系统多余的无功功率。
(2)同步调相机。
同步调相机是一种特制的同步电动机，轴上不带机械负载，专门用于补偿无功功率。
它能在过励磁运行时，向系统供给感性无功功率，起无功电源的作用；在欠励磁运行时，从系统吸取感性无功功率，起无功负荷的作用。
装有自动励磁装置的同步调相机能根据电压平滑地调节输入或输出的无功功率。
同步调相机的定子与转子间的空隙比一般同步电动机小得多，轴的结构较简单，强度要求也较低。
同步调相机的主要优点是可以无级调节无功功率的数值，但由于它是一种族转机械，有功功率损耗较大，运行维护复杂，响应速度慢，近来已逐渐退出电网运行，通常只在需要大容量的无功功率补偿设备时才装设同步调相机。
(3)同步电动机。
同步电动机是一种除可将电能转换成机械能外，还可调节其励磁电流产生无功功率的旋转机械，因而也是一种无功电源补偿装置。
同步电动机的优点是：①可在功率因数超前的方式下运行，输出无功功率；⑨当电网频率不变时，电动机的转速恒定，且转速与负载情况有关；⑦如果采用强行励磁，可提高供电系统购稳定性。
但这种电动机的价格较贵，控制设备较复杂，维护也较麻烦。
1.2.2 电力系统的无功负荷
(1)异步电动机。
异步电动机在电力系统运行负荷中占的比重非常大，是电力系统的无功功率消耗大户。
所以系统中无功负荷的电压特性主要是由异步电动机来确定的。
特别是经辐射性网络供电的工业负荷，如果这些负荷主要是大型感应电动机负荷时，甚至可能引起负荷端的电压连续下降，最后可能扩展到整个电力系统的电压崩溃。
出现这种现象的原因在于负荷端无功功率供应不足，系统为满足负荷的无功功率需求而造成电压不稳定。
据有关的统计，在工矿企业所消耗的全部无功功率中，异步电动机的无功功率消耗占了60％—70％：而在异步电动机空载时所消耗的无功功率又占到电动机总无功功率消耗的60％—70％。
(2)变压器。
变压器是电力系统的又一九功功率消耗大户。
变压器的无功功率消耗包括励磁
消耗和漏抗中的消耗两部分：励磁消耗基本上等于空载损耗电流的百分恒．约为1％—2％；绕组漏抗消耗在变压器满载时基本上等于短路电压的订分值，约为10％。
因此，在从电源到用户需要经过好几级变压的情形，其无功功率消耗的数值是相当可观的。
无论是双绕组还是二绕组变压器，绕组均有两组参数。
电阻与电抗为绕组纵分量，电导与电纳为绕组横分量，而消耗系统无功功率的参数是电抗与电纳。
电抗中的无功功率消耗是感性无功功率，与负荷有关，随负荷随机变化，变动范围很大。
电纳中的无功功率损耗称为励磁损耗，消耗容性无功功率，它与空载电流有关，变动范围很小，对于给定的变压器，励磁损耗是固定不变的。
所以变压器无功功率损耗的变化大小主要由负荷的变化来决定。
(3)电力线路。
电力线路有一定的特殊性。
由于电力线路存在分布电容，能产生无功功率作为无功功率源，又由于自身串联阻抗的作用，消耗无功功率作为无功功率负荷。
无功功率损耗是由电力线路的电抗和电纳造成的。
电力网中对于一定电压等级的电力线路，电力线路越长，电力线路参数值越大，无功功率损耗也越大，电力线路上电压降也越大。
一般来说，对于电压等级为35kv及以上的电力线路，其充电功率甚小，电力线路主要是消耗无功功率。
但是对于电压等级为110kv及以上的电力线路p其情况较为复杂。
当电力线路的传输功率较大时．电力线路中电抗消耗的无功功率将大于电纳中产生的无功功率，则电力线路为无功负荷，消耗无功功率；当电力线路的传输功率较小时．电力线路中电纳产生的无功功率，除了抵消电抗中的无功功率损耗以外，还有剩余，电力线路为无功电源，发出无功功率。
(4)整流装置。
近些年来，国民经济各部门大力推广使用各种新型的电力电子整流装置，它们在减少能量损耗的同时，也带来了诸如功率因数下降、电压波动和闪变、三相不平衡以及谐波干扰等问题，严重危及电力系统的安全经济运行。
(5)其他用电设备。
各种用电设备中，除相对很小的白炽灯照明负载只消耗有功功率外，大多数都要消耗无功功率。
因此，无论工业或农业用户都以滞后功率因数运行，其值约为0.6—0.9，其中较大的数值对应于使用大容量同步电动机的场合。