电力系统无功功率和电压调整
Qres>0——系统中无功功率可以平衡且有适量的备用； Qres<0——系统中无功功率不足，应考虑加设无功补偿
装置
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第十二章 电力系统的无功功率和电压调整
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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
QGC＝QG∑＋QC∑
总无功负荷QLD按负荷的有功功率和功率因数计算。
V1
P1+jQ1 R+jX P2+jQ2 V2
jB/2
jB/2
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第十二章 电力系统的无功功率和电压调整
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输电线路的无功损耗
QB B 2 2 (V1 V2 ) 2
2 2 2 2
P Q1 P Q2 1 QL X 2 X 2 2 V1 V2
P Q1 V1 V2 1 QB＋QL X B 2 2 V1
第十二章 电力系统的无功功率和电压调整
19
4.静止无功补偿器 饱和电抗器型 SR 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 晶闸管控制电 抗器型(TCR) 晶闸管开关电 容器型(TSC) TCR和TSC组合 型
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第十二章 电力系统的无功功率和电压调整
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Q
第十二章 电力系统的无功功率和电压调整
15
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
P 2 C 1 jXdIN A B C´
D E
O
Q
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第十二章 电力系统的无功功率和电压调整
16
发电机可能发出的P、Q受到的限制：
1. 额定视在功率（定子额定电流）的限制；A为圆心，AC 为半径的圆弧。
t/h
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第十二章 电力系统的无功功率和电压调整
2. 转子额定电流限制；O为圆心，OC为半径圆弧。
3. 原动机出力（额定有功功率）的限制。水平线DC。
P D E
2
C
1 jXdIN
O
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A
B
C´
Q
第十二章 电力系统的无功功率和电压调整
17
2.同步调相机 同步调相机相当于空载运行的同步发电机。
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。
1
第12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 12-4 调压措施的应用
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第十二章 电力系统的无功功率和电压调整
2
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 平衡
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
Q
第十二章 电力系统的无功功率和电压调整
14
2、发电机的功率因数高于cosφ N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）
P
2
C 1 jXdIN A B C´
D E O
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34
二、中枢点电压管理
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 ① 区域性水、火电厂的高压母线 ② 枢纽变电所的二次母线 ③ 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％
A
O SA B SB
V 1.09VN 0.1VN 0.04VN 0.01VN 0.03VN ΔVA 1.06VN 0.99VN 0.96VN
S
SAmax
SAmin
SBmax
SBmin
t/h
1.15VN 1.08VN 1.05VN 0.98VN
ΔV
7%
1%
3%
ΔVB
0
8
16
24
t/h 0 8 16 24
33
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 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
事故
分析
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，武汉钢铁公司等重要 用户受到很大的损害，部分设备损坏
QGN＝SGN sin N P tgN GN
E
G
jXd
VN
E
G
jXd
VN
一台隐极机接在VN为常数的系统母线上
IN
Eq Eq = VN + jIX d
I
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jIX d
VN
11
A点为圆心，AC为半径做圆弧；O点为圆心，OC为半径 P 2
20
饱和电抗器型SR
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晶闸管控制电抗器型(TCR)
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晶闸管开关电容器型(TSC)
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5.静止无功发生器 更为先进的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
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漏抗 无功
4
V2 QM Qm Q I 2 X Xm
实际 负荷 增加
①
②
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Qm∝V2，随V↑→Xm饱和，Xm↓→Qm随V变化的曲线比 一般二次曲线略高。 Qσ ：Pm=I2R(1-s)/s=常数，V↓→s↑→I↑→ Qσ ↑ VN附近：V↑→Q↑；V↓→Q↓； 但V明显低于VN时，又由于Qσ ↑，曲线反而上翘。
2 2 2 2
ΔQ
Δ QL Δ QB
轻载
I
重载
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二、无功功率电源
发电机
同步调相机
静电电容器 静止无功补偿器 静止无功发生器
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10
1.发电机 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
第十二章 电力系统的无功功率和电压调整
5
2.无功功率损耗
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
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6
书上的一组数字：
I0％＝1.5，Vs％＝10.5，由上面公式得 额定满载运行中，Q损耗→SN的12％ 变压器的无功损耗较大
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输电线路损耗 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：
①
输送大功率：充电功率<电抗中消耗的无功，线路仍 然消耗感性无功。
②
输送小功率：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。
D E jXdIN C 1 AC＝XdIN 乘以VN/xd
OC＝Eq
O
A
B C´
Q AC＝XdIN×（VN/xd）＝SGN OC＝Eq×（VN/xd）∝IfN
AB=ACsinφ N＝SGNsinφ N ＝QGN
AD=ACcosφ N＝SGNcosφ N ＝PGN
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Q
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结论
1、发电机的功率因数低于cosφ N时
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）
P
2
C 1 jXdIN A B C´
D E O
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网络的总无功损耗QL包括变压器的无功损耗QLT∑、线
路电抗的无功损耗Δ QL∑和线路电纳的无功功率Δ QB∑，
即
QL＝ QLT∑＋Δ QL∑＋Δ QB∑
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无功 功率 和电 压的
无功功率对电压有决定性的影响
关系
节点电压有效值的大小对无功功率 分布起决定性作用
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
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系统无功功率平衡关系式：
QGC－QLD－QL＝Qres
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
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电力系统无功功率和电压调整
3
二、无功补偿与调压配置技术要求
• 500千伏电网应分散、优化配置高压、低压并联电抗器， 千伏电网应分散、优化配置高压、低压并联电抗器， 千伏电网应分散 原则上要求高、低压并联电抗器总容量与500千伏线路 原则上要求高、低压并联电抗器总容量与 千伏线路 充电功率基本补偿。接入500千伏系统电厂升压站可考 充电功率基本补偿。接入 千伏系统电厂升压站可考 虑装设一定容量、通过开关投退的高压电抗器。 虑装设一定容量、通过开关投退的高压电抗器。500 千伏降压变容性无功补偿容量应按主变容量10%— 千伏降压变容性无功补偿容量应按主变容量 25%配置或经计算分析确定。 配置或经计算分析确定。 配置或经计算分析确定 • 220 千伏变电站无功补偿容量一般按 220 千伏主变容 配置， 千伏主变最大负荷时， 量 10%—25%配置，并满足 配置 并满足220千伏主变最大负荷时， 千伏主变最大负荷时 其高压侧功率因素不低于0.95。当220千伏变电站 千伏变电站110 其高压侧功率因素不低于 。 千伏变电站 千伏及以下出线以电缆为主或较大容量地区电源接入 该变电站110千伏系统时，容性无功补偿容量可按下限 千伏系统时， 该变电站 千伏系统时 配置。一般情况下无功补偿装置的单组容量， 配置。一般情况下无功补偿装置的单组容量，接入 35 千伏电压等级不宜大于12Mvar，接于 千伏电压等级 千伏电压等级不宜大于 ，接于10千伏电压等级 不宜大于8Mvar。 不宜大于 。
7
三、电压的监视与调整
• 各地区加强各地关口无功电压的调度管理及网 供力率的考核， 供力率的考核，协助用电管理部门对用户电容 器的运行管理，充分调用地区电源机组的无功 器的运行管理， 调节能力， 调节能力，加强对调度管辖内电厂的无功电压 运行管理及考核。 运行管理及考核。地区无功电压调整应遵循如 下原则： 下原则： 1、正常情况下地区网供力率应满足省调下达的 、 网供力率考核指标，同时按逆调压原则调节， 网供力率考核指标，同时按逆调压原则调节， 即地区网供力率高峰时段调高、低谷时段调低 即地区网供力率高峰时段调高、 运行。当地区电压考核点电压越限时， 运行。当地区电压考核点电压越限时，应就地 采取控制措施。 采取控制措施。 2、地区电网无功电压的调整应与220千伏电压协 、地区电网无功电压的调整应与 千伏电压协 8 调控制。 调控制。
电力系统的无功功率和电压调整
二、电网中的无功电源
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。
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。
第五章 电力系统的无功功率平衡与电压调整
u2
u2 N
U U T max S max : U 1max u2 N 1 f max
U1min U T min S min : U1 f min u2 N u2 min
u2 max
后面同降压式，对普通变要记得校验。
三. 改变无功功率分布调压 使用前提：（超）高压网络效果显著 要求:按照用户侧调压要求，选择无功补偿装 置的容量Qb（及变压器变比）。
正常情况下
10 kV : 7%
35kV : 0 ~ 10%
第5章 电力系统的无功功率平衡 与电压调整
§5-2 电力系统的无功电源和 无功平衡
一. 无功功率电源 无功电源 同步发电机、 某些情况的输电线路 ： 无功补偿装置： 同步调相机、静电（并联）电容 器、静止补偿器 1. 同步发电机 唯一的有功电源，主要的无功电源。 发电机在正常运行状态下发出无功：
静电（并联）电容器 运行特点： 时，全投； 时，全切。 ① 时，根据变压器低压侧调压要求选择k 已知： 为 时用户侧电压， 为其归算 至高压侧的值
选择与 最接近的分接头电压，确定
②
时，按照调压要求确定Qb
查产品目录，选大于Qb且与其最接近电容器 。 ③ 根据所选 、 校验 和 时低压侧电 压是否满足要求。
u2 (u2C )
k :1
电源电压（恒定 ）
（用户所需功率 (U 2C ) ）
（无功补偿容量 （归算至高压侧 ） ） 说明：高压侧电压用大写符 k ：实际变比 号,低压侧电压用小写符号, u ：U 归算到高压侧的值 U u k 补偿后的参数在下标加字母 u ：U 归算到高压侧的值 U u k ”c”.
2 2 2 2
2C
2C
第6章 电力系统无功功率的平衡和电压调整
Q2 (U பைடு நூலகம் U 2 )U 2 X
若U1>U2时，Q2>0；U1＜U2时，Q2 ＜ 0。 电力网中的感性无功功率总是从电压高的一端流向电压 低的一端，而容性无功功率则总是从电压低的一端流向电压 高的一端。 注意：上述关于电力网中功率的流动方向的结论只适用 于高压电网---要注意使用条件！。
第一节 电力系统中无功功率平衡与电压的关系 二、容性无功与感性无功
U
( < 0 容性）
I ( >0 感性)
(a)
(b)
I
U
(a):
(b):
Q = UIsin ＞ 0 , 感性无功
Q = UIsin ＜ 0 , 容性无功
注意: 消耗容性无功相当于提供感性无功。
第一节 电力系统中无功功率平衡与电压的关系
P jQ1 1
P2 jQ2
Z R jX
呈感性
呈容性，相当 于提供感性无 功
第二节 电力系统中无功功率的平衡
Z R jX P2 jQ2 P jQ1 1
U1
2 P 2 Q12 U12 U 2 QX QB 1 2 X B U1 2
△QX：线路电抗的无功功率 △QB：充电无功功率
φ δ φ
jIX
I
(c) 简单系统
U
正常运行 时，工作 在ab段
（a）系统图；（b）等值电路；（c）相量图
第一节 电力系统中无功功率平衡与电压的关系
(2) 发电机的无功—电压静态特性
所谓发电机的无功—电压静态 特性，是指发电机向系统输送的无 功功率与电压的变化关系曲线。
G T-1 L T-2
若U1>U2时，Q2>0；U1＜U2时，Q2 ＜ 0。 电力网中的感性无功功率总是从电压高的一端流向电压 低的一端，而容性无功功率则总是从电压低的一端流向电压 高的一端。 注意：上述关于电力网中功率的流动方向的结论只适用 于高压电网---要注意使用条件！。
第一节 电力系统中无功功率平衡与电压的关系 二、容性无功与感性无功
U
( < 0 容性）
I ( >0 感性)
(a)
(b)
I
U
(a):
(b):
Q = UIsin ＞ 0 , 感性无功
Q = UIsin ＜ 0 , 容性无功
注意: 消耗容性无功相当于提供感性无功。
第一节 电力系统中无功功率平衡与电压的关系
P jQ1 1
P2 jQ2
Z R jX
呈感性
呈容性，相当 于提供感性无 功
第二节 电力系统中无功功率的平衡
Z R jX P2 jQ2 P jQ1 1
U1
2 P 2 Q12 U12 U 2 QX QB 1 2 X B U1 2
△QX：线路电抗的无功功率 △QB：充电无功功率
φ δ φ
jIX
I
(c) 简单系统
U
正常运行 时，工作 在ab段
（a）系统图；（b）等值电路；（c）相量图
第一节 电力系统中无功功率平衡与电压的关系
(2) 发电机的无功—电压静态特性
所谓发电机的无功—电压静态 特性，是指发电机向系统输送的无 功功率与电压的变化关系曲线。
G T-1 L T-2
电力系统无功功率和电压调整-PPT课件
V VV
imax max
min
电力系统分析
35
例
简单电力网电压损耗
电力系统分析
36
电力系统分析
37
只满足i节点负荷时，中枢点电压VO应维持的电压为
0~ 8h
VO Vi VOi
(0.95~1.0)5VN0.0V 4N (0.99~1.0)9VN
8 ~ 24h
VO Vi VOi
电力系统分析
25
5.静止无功发生器（SVG）
SVG的优点：响应速度快，运行范围宽，谐波电 流含量少，尤其重要的是，电压较低时仍可向系 统注入较大的无功。
电力系统分析
26
5.2.3 无功功率平衡
电力系统无功功率平衡的基本要求：系统中的无功 电源可以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。
（1）大型发电厂的高压母线； （2）枢纽变电所的二次母线； （3）有大量地方性负荷的发电厂母线。
电力系统分析
32
5.3 电力系统中枢点的电压管理
例：
中枢点
中枢点
图5-16 电力系统的电压中枢点
电力系统分析
33
5.3.2 中枢点电压允许变化范围
中枢点i的电压满足Vimin≤Vi ≤ Vimax 图5-17 负荷电压与中枢点电压
电力系统分析
4
5.1 电压调整的一般概念
（5）系统电压降低，发电机定子电流将因其功率角的增大
而增大。增大到额定值后，使发电机过热，不得不降低出力。
（6）系统电压过低会使电网的电压损耗和功率损耗增加，
影响系统的经济运行；过低的电压甚至严重影响电力系统的
稳定性。
系统无功功率不足，电压 水平低下时，某些枢纽变 电所母线电压在微小扰动 下会迅速大幅度下降，产 生电压崩溃，从而导致电 厂之间失步，系统瓦解， 大面积停电的灾难性事故。
电力系统的无功功率和电压调整
P
取决于发电机的视在
功率。以O点为圆心
B
， 以 OB 为 半 径 的 圆
弧S。
T
E qN
(U N xd
)
S
IN
xd
(U N xd
)
F
O'
U
N
U (
N
xd
)
O
Q
I N
图 2-4 隐 极 式 发 电 机 组 运 行 极 限 图
电力系统的无功功率和电压调整
2. 励磁绕组温升约束。取决 于发电机的空载电势。以 O’点为圆心，以O’B为半 径的圆弧F。
❖ 解决问题：无功补偿，无功电源的最优分布
电力系统的无功功率和电压调整
第一节 电力系统中无功功率的平衡
❖ 一、无功功率负荷和无功功率损耗
1.无功功率负荷 2.变压器中的无功功率损耗 3.电力线路上的无功功率损耗
❖ 二、无功功率电源
1.发电机 2.电容器和调相机 3.静止补偿器和静止调相机 4.并联电抗器
将异步电动机同步化运；
电力系统的无功功率和电压调整
第二节 电力系统中无功功率的最优分布
❖ 一、无功功率电源的最优分布 ❖ 二、无功功率负荷的最优补偿
电力系统的无功功率和电压调整
无功功率电源的最优分布
❖ 研究的是：在无功电源总量是定值时，每个 节点安装多少无功电源，使全网的有功损耗 最少？
❖ 等网损微增率准则
电力系统的无功功率和电压调整
无功功率负荷的最优补偿
❖ 如何确定无功补偿容量、补偿设备的分布使 无功补偿获得的收益最大？
❖ 最优网损微增率准则
电力系统的无功功率和电压调整
一、无功功率电源的最优分布
❖ 目标：
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。
电力系统的无功功率平衡和电压调整
◆ 利用无功补偿调压—同步调相机 · 最小负荷时，调相机按(0.5~0.65)
额定容量欠励磁运行； · 最大负荷时，调相机按额定容量
过励磁运行
◆ 低压配电线路和电缆线路，R>X，PR/V占电压损耗较大，无功补偿调压效果一般
电力系统的无功功率平衡和电压调整—电压调整的原理和措施
◆ 线路串联电容补偿调压
◆ 改变变压器变比调压 · 降压变压器分接头选择
V1 RT+jXT k:1 V2
P+jQ
· 升压变压器分接头选择
V2 1:k G
RT+jXT V1 P+jQ
· 根据计算得到的分接头电压选择最接近的变压器分接头额定电压；
电力系统的无功功率平衡和电压调整—电压调整的原理和措施
◆ 改变变压器变比调压 · 采用固定分接头的变压器调压，电压损耗不会改变，负荷变化时次级电压
电力系统的无功功率平衡和电压调整—无功功率电源
□ 静电电容器
◆ 输出无功与节点电压平方成正比，无功功率调节性能较差；
◆ 装设容量可大可小，既可集中安装，亦可分散安装；
◆ 单位容量投资费用较小，与总容量无关； ◆ 运行功率损耗小，约为额定容量的0.3%~0.5%；
QC=V 2/XC
◆ 无旋转元件，运行维护方便；
电力系统的无功功率平衡和电压调整—电压调整的原理和措施
□ 电压调整的基本原理 ◆ 调节励磁电流改变VG
◆ 适当选择变压器变比k
VG 1:k1 G
R+jX
k2:1 Vb P+jQ
◆ 改变线路参数
◆ 改变无功功率分布
□ 电压调整的措施 ◆ 发电机调压 ◆ 改变变压器变比 ◆ 无功补偿调压 · 采用静电电容器 · 采用同步调相机
电力系统无功功率平衡和电压调整
具有更高的动态响应性能，可实现无功功率 的连续调节，但成本较高。
无功补偿装置的应用场景和效果
高峰负荷时段
提高电压稳定性，减少电压波动和闪变现象。
电网故障时
快速响应无功功率变化，维持系统电压稳定。
风电、光伏等新能源接入
平滑新能源发电的功率输出波动，提高并网性能。
工业园区和大型建筑物
降低能耗，提高供电质量。
电力系统无功功率平衡和电 压调整
目 录
• 电力系统无功功率平衡 • 电压调整的原理和方法 • 电力系统无功补偿装置 • 电力系统无功管理和优化 • 电力系统电压稳定性和控制 • 电力系统无功功率平衡和电压调整的未来发展
01
电力系统无功功率平衡
无功功率的产生和影响
无功功率的产生
在电力系统中，电动机、变压器等感 性负载需要消耗无功功率来建立磁场 ，以实现能量的转换和传输。
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06
电力系统无功功率平衡和 电压调整的未来发展
新能源并网对无功功率平衡和电压调整的影响
01
新能源并网将增加电力系统的复杂性和不确定性，对无功功率 平衡和电压调整带来挑战。
02
新能源并网将促进无功功率平衡和电压调整技术的发展，推动
电力系统向更加智能化、高效化的方向发展。
新能源并网将促进电力系统的优化配置，提高电力系统的可靠
电压波动可能导致电力设备过载或欠载，影响 其正常运行和寿命。
对用户设备的影响
电压波动可能导致用户设备工作异常，影响生 产和生活。
对系统稳定性的影响
电压波动可能导致电力系统不稳定，甚至引发系统崩溃。
电压调整的原理
根据电力系统的无功功率平衡原理， 电压水平取决于无功功率的分布和平 衡情况。
无功补偿装置的应用场景和效果
高峰负荷时段
提高电压稳定性，减少电压波动和闪变现象。
电网故障时
快速响应无功功率变化，维持系统电压稳定。
风电、光伏等新能源接入
平滑新能源发电的功率输出波动，提高并网性能。
工业园区和大型建筑物
降低能耗，提高供电质量。
电力系统无功功率平衡和电 压调整
目 录
• 电力系统无功功率平衡 • 电压调整的原理和方法 • 电力系统无功补偿装置 • 电力系统无功管理和优化 • 电力系统电压稳定性和控制 • 电力系统无功功率平衡和电压调整的未来发展
01
电力系统无功功率平衡
无功功率的产生和影响
无功功率的产生
在电力系统中，电动机、变压器等感 性负载需要消耗无功功率来建立磁场 ，以实现能量的转换和传输。
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06
电力系统无功功率平衡和 电压调整的未来发展
新能源并网对无功功率平衡和电压调整的影响
01
新能源并网将增加电力系统的复杂性和不确定性，对无功功率 平衡和电压调整带来挑战。
02
新能源并网将促进无功功率平衡和电压调整技术的发展，推动
电力系统向更加智能化、高效化的方向发展。
新能源并网将促进电力系统的优化配置，提高电力系统的可靠
电压波动可能导致电力设备过载或欠载，影响 其正常运行和寿命。
对用户设备的影响
电压波动可能导致用户设备工作异常，影响生 产和生活。
对系统稳定性的影响
电压波动可能导致电力系统不稳定，甚至引发系统崩溃。
电压调整的原理
根据电力系统的无功功率平衡原理， 电压水平取决于无功功率的分布和平 衡情况。
第5章-电力系统无功功率与电压调整
第五章电力系统无功功率与电压调整①电力系统电压调整概述②电力系统无功功率平衡③电力系统中枢节点电压管理④电力系统电压调整措施⑤电压调整与频率调整的关系一、电力系统电压调整概述1、电压调整的必要性电力系统运行中各种电气设备和用电设备都是按照其额定电压设置制造的只有在额定电压下运行才能取得最佳的运行效果，并保证其使用寿命。
因此，电压是电力系统正常运行的重要性能指标之一，通过电压调整，使得电力系统各节点电压保持在允许的范围是电力系统运行的基本任务。
电压偏移过大给电力系统本身以及用电设备带来不良的影响：（1）工作效率下降，寿命降低；（2）电压过低引起工业产品出现次品；（3）电压过低引起电机发热；（4）电压过低引起电压和功率损耗增加；（5）电压过高引起设备绝缘受损、缩短设备使用寿命（6）可能引起系统电压崩溃。
一、电力系统电压调整概述虽然我们期望电力系统中各节点的电压保持在额定值，但是在实际电力系统运行中是无法做到的。
2、电力系统允许的电压偏移为什么呢？（1）设备及线路压降（2）负荷随机波动（3）系统运行方式改变由此可见，严格保证所有电气设备和用电设备在任何时刻的电压都为额定值几乎是不可能的。
因此，大多数设备都允许有一定的电压偏移。
电力系统一般规定一个电压偏移的最大允许范围，例如:35kV 及以上供电电压正负偏移±5%;10kV及以下在±7%以内。
（不同的电压等级，不同的用户类型，允许的电压偏移范围也不一样）二、电力系统无功功率平衡1、无功功率负载和无功损耗电压是衡量电能质量的重要指标。
电力系统的运行电压水平取决于无功功率的平衡。
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。
•异步电动机电压下降,转差增大,定子电流增大。
在额定电压附近，电动机的无功功率随电压升降而增减；而当电压明显低于额定值时，无功功率主要由漏抗无功损耗决定，随着电压下降反而上升。