电压调整

极好的调节性能 可用于冲击性负荷的无功补偿 维护简单 损耗小，不超过1% 损耗小，不超过1% 应用越来越多
四、无功功率的平衡
系统中功率平衡： 系统中功率平衡：ΣQGC- ΣQL- ΔQΣ=0 电源： 1) 电源：ΣQGC=ΣQG+ΣQC=ΣQG+ ΣQC1 + ΣQC2 + ΣQC3
发电机 调相机 电容器 静止补偿器
2) 负荷： 负荷：
未改善 COSΦ=0.6-0.9 COSΦ=0.6Φ=0.6 规程规定不低于0.9,可按此取QL 规程规定不低于0.9,可按此取Q 0.9,可按此取
变压器 线路电抗 线路电纳
损耗： 3) 损耗： ΔQΣ = ΔQT + ΔQX + ΔQb
4) 无功备用:为最大无功负荷的7%--8% 无功备用:为最大无功负荷的7%--8% 7%-注意： 注意： 系统中无功率平衡的前提是系统的电压水平正常 无功不足时应就地补偿
U
0
电压崩溃
发电机失步
t
3. 电力系统允许的电压偏移 35KV及以上电压供电的负荷 35KV及以上电压供电的负荷 ±5% 10KV及以下电压供电的负荷 10KV及以下电压供电的负荷 ±7% +5%—低压照明负荷 +5% -10% +5%—农村电网 +5% -10% 事故状态下，允许在上述基础上再增加5% 5%， 事故状态下，允许在上述基础上再增加5%，但正偏 移不超过+10% 移不超过+10%
Q
Q +Q
X
Q
Q
P
U
Q
Q
X
U
U
U
异步电机的无功功率特性
综合无功负荷的静态特性
2、变压器的无功功率损耗 励磁支路—空载电流I 的百分比值， 励磁支路 空载电流I0的百分比值，约1-2% 空载电流 绕组漏抗—满载时基本上等于短路电压U 绕组漏抗 满载时基本上等于短路电压UK的百分 满载时基本上等于短路电压 比值， 比值，约10% 对多级电压网—相当可观，可达负荷的57% 对多级电压网 相当可观，可达负荷的57% 相当可观 3、电力线路上的无功功率损耗 并联电纳—充电功率∝ 并联电纳 充电功率∝U2，容性 充电功率 并联电抗—感性∝ 并联电抗 感性∝I2 感性 35KV及以下 感性无功 35KV及以下—感性无功 及以下 110KV及以上 110KV及以上 传输功率较大时—感性无功 传输功率较大时 感性无功 传输功率较小时—容性无功 传输功率较小时 容性无功
U
G
U
i
∆U ∆U
m ax m in
= 8% = 3%
∆U ax = 4% m ∆U
m in
∆U ∆U = 2%
m ax m in
= 8% = 3%
+ 5%
1
2
− 3%
+ 5% + 3% − 5% − 7%
2
1
+ 2% − 5%
最大负荷时： =20%，最大负荷时： 最大负荷时：ΣΔUmax=20%，最大负荷时：ΣΔUmin=8% =12%，发电机逆调5% ΣΔUmax-ΣΔUmin=12%，发电机逆调5% 故最终相差7% 7%， 10%的范围内 故最终相差7%，在10%的范围内
电力系统的无功功率与电压调整
频率调整和电压调整的相同和不同之处
频率唯一 调频 集中调整 只能调原动机功率 电压水平各点不同 调压 调整分散 手段多样（有多种无功电源） 手段多样（有多种无功电源）
分析无功功率和电压分布之间的关系 ﹥﹥有功损耗 有功损耗; 无功损耗 ﹥﹥有功损耗;
PR + QX ∆U ≈ U
2. 偏移的影响 1) 电压过低 发电机： 发电机：U ↘，δ↗，I↗→发电机过热 异步电机： 转差率σ 各绕组I 温升↗ 异步电机：U ↘，转差率σ↗，各绕组I↗，温升↗， 寿命↘ 出力P 起动过程长→ μ ↘，寿命↘，出力P ↘，起动过程长→烧电机 电炉： 电炉：P∝U2 电灯：亮度和发光效率大幅下降 电灯： 2) 电压过低 变压器、电动机铁芯饱和，损耗↗ 寿命↘ 变压器、电动机铁芯饱和，损耗↗，寿命↘ 白炽灯寿命大为缩短 U 设备绝缘受损 严重时，无功不足， 3) 严重时，无功不足， 电压崩溃
二、中枢点的电压管理
1. 电压中枢点的选择 集中负荷的母线作为电压中枢点 大型发电厂的高压母线 枢纽变电所的二次母线 有大量负荷的发电厂母线
Ι
II
2. 中枢点电压与负荷的关系
i
& U
i min
& U & ∆U
max
Байду номын сангаасmin
& S
i
& U
i max
& U & ∆U
min
max
max
& S
min
3. 中枢点电压调整方式 适应：线路长， 适应：线路长，负荷变化大 1.05UN 逆调压 方式： 最大负荷时提高中枢点电压 方式： 最小负荷时降低中枢点电压 1.00UN 难易程度： 难易程度：实现较难 适应：线路不长， 适应：线路不长，负荷变化不大 最大负荷时允许中枢点电压低一些1.025U 顺调压 方式： 最大负荷时允许中枢点电压低一些1.025UN 方式： 最小负荷时允许中枢点电压高一些1.075UN 最小负荷时允许中枢点电压高一些1.075U 难易程度： 难易程度：最易实现 适应：中型网络， 适应：中型网络，负荷变化较小 常调压 方式：保持在较线路额定高2%-5% 方式：保持在较线路额定高2% 2%难易程度： 难易程度：较易实现
1. 改变发电机端电压调压 发电机电压U 可在95% 105%的范围内保持发额定功 95%发电机电压UG可在95%-105%的范围内保持发额定功 率 发电机直接供电系统（线路不长，损耗不大） 发电机直接供电系统（线路不长，损耗不大） 调节励磁，改变机端电压， 调节励磁，改变机端电压，实现逆调压满足电压的要求 例：
共同点：电 共同点： 容支路 不同点： 电 不同点： 抗器支路
同步频率下感性无功功率电源 C和Lf构成谐振，兼作高次谐波滤波器 Lf构成谐振， 构成谐振 不可控 可控硅—————— 不饱和 可控硅 可控的 直流助磁————— 直流助磁 自饱和———不可控 饱和电抗器 自饱和 不可控
优点： 优点：
电压降受无功功率的影响较大; 电压降受无功功率的影响较大;
无功功率的流动从Uh→UL 无功功率的流动从 由上可以看出：维持电压稳定， 由上可以看出：维持电压稳定，应该尽量减少无 功的传输，采取就地平衡。 功的传输，采取就地平衡。
电力系统的电压调整
无功充足—电压水平较好的必要条件， 无功充足 电压水平较好的必要条件，不时充分条件 电压水平较好的必要条件 调压———合理分布无功，维持电压质量 合理分布无功， 调压 合理分布无功
三、电力系统的电压调整
U
G
k
1
k U
i
2
P + jQ
R+ jX +
忽略：线路对地电容、变压器励磁支路参数、 忽略：线路对地电容、变压器励磁支路参数、横向压降 PR + QX ) / k2 Ui = (UG k1 − ∆U) / k2 = (UG k1 −
U
N
调压比调频复杂，频率系统为一， 调压比调频复杂，频率系统为一，电压不为一 调 压 措 施 改变 电压 水平 改变 电压 损耗 利用发电机调压U 改变励磁电流 利用发电机调压UG—改变励磁电流 改变变压器分接头k 改变变压器分接头k1，k2 改变功率分布（主要是Q 改变功率分布（主要是Q）—使ΔU减少 使 改变线路参数R+jX（主要是X 减少Δ 改变线路参数R+jX（主要是X）—减少ΔU R+jX 减少
2、同步调相机 实质上是只发无 功功率的发电机 运行 不带有功负荷的同步发电机 不带机械负荷的同步电动机
过激运行—向系统发出无功 过激运行 向系统发出无功 欠激运行—向系统吸收无功 容量为过激的50% 向系统吸收无功（ 50%） 欠激运行 向系统吸收无功（容量为过激的50%） 平滑调节—既发无功，又可吸收无功 平滑调节 既发无功， 既发无功 装有励磁调节装置时， 装有励磁调节装置时，维持系统电压不变 装有强磁时，故障情况下，调整电压， 装有强磁时，故障情况下，调整电压，维持稳定
优点
消耗一定的有功，容量越小，比重越大(1.5-5%) 消耗一定的有功，容量越小，比重越大(1.5(1.5 小容量单位投资费用大， 缺点 小容量单位投资费用大，宜集中使用 损耗大 水轮机有时作调相运行， 水轮机有时作调相运行，汽轮机较难 内部发热 内部膨胀 增大系统中短路时的短路电流
3、静电电容器 只能向系统提供无功， QC=U2/XC，只能向系统提供无功，不能吸收无功 可集中使用，可分散使用 可集中使用， 功耗小，0.3%--0.5%（额定容量） --0.5% 功耗小，0.3%--0.5%（额定容量） 调节不是连续的，不平滑， 调节不是连续的，不平滑，调节范围小 电压下降时， QC下降，导致U进一步下降 电压下降时， 下降，导致U 单位容量投资比调相机便宜 4、静止补偿器 电容与电抗并联，配以调接装置， 电容与电抗并联，配以调接装置，可平滑地改变输出 70年代开始使用 有前途的三种类型为： 年代开始使用， 70年代开始使用，有前途的三种类型为： 类型 直流助磁饱和电抗器型 可控硅控制电抗器型 自饱和电抗器型
电力系统无功功率的平衡
概念性问题: 一、概念性问题:
无功电源Q 无功电源QG 无功负荷Q 无功负荷QL 无功损耗ΔQΣ 无功损耗Δ 无功 功率 平衡 运行中的平衡： 运行中的平衡：ΣQG=ΣQL+ΔQΣ 规划中的平衡：无功容量=无功电源功率+ 规划中的平衡：无功容量=无功电源功率+
备用无功电源功率（ 备用无功电源功率（7〜8%） 8%）