電力系統(tǒng)分析A-6

1、第六章電力系統(tǒng)無功功率與電壓調(diào)整本章的主要內(nèi)容 介紹無功功率與系統(tǒng)電壓的關系； 了解無功電源和無功負荷的特性； 系統(tǒng)中各種調(diào)壓方式及其調(diào)壓原理； 利用發(fā)電機、變壓器及并聯(lián)、串聯(lián)無功補償裝置進行系統(tǒng)的電壓調(diào)整。 電壓是電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的另一個重要指標。由于線路和變壓器中的電壓損耗與通過它們的功率有關，而在高壓系統(tǒng)中又主要決定于通過的無功功率，因此，電壓的調(diào)整和控制與系統(tǒng)中無功功率的分布密切相關。 無功功率和電壓的控制與有功功率和頻率的控制之間的區(qū)別 在穩(wěn)態(tài)情況下，全系統(tǒng)各點的頻率是相同的，但各點的電壓則不相同 。(2) 調(diào)整電壓的手段除了各個發(fā)電機以外，還有大量的無功功率補償設備和帶負荷調(diào)整分接

2、頭變壓器，它們分散在整個電力系統(tǒng)中。 6.1電力系統(tǒng)無功功率的平衡一、電壓偏移造成的影響和容許電壓偏移 電氣設備都是按照額定電壓來設計的。實際運行電壓高于或低于它的額定電壓，則運行性能和效率將有所下降，并可能影響到使用壽命甚至使設備損壞。 電壓低于額定電壓時,感應電動機來說，其轉(zhuǎn)差率將增大，從而使繞組中的電流增加，使繞組電阻中的損耗加大，引起效率降低、溫升增加并使壽命縮短。 而且，由于轉(zhuǎn)差率的增大，其轉(zhuǎn)速下降，使電動機的輸出功率減少，從而使產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量降低。電動機的起動過程將因電壓低而加長，在電壓過低的情況下有可能在起動過程中因溫度過高而燒毀。 對于火力發(fā)電廠來說，由電動機所驅(qū)動的風機和給

3、水泵等廠用機械的出力將因為轉(zhuǎn)速的降低而減少，結(jié)果使鍋爐和汽輪機的出力降低。 當電壓過低時，電弧爐所消耗的有功功率減少，使金屬在其中的冶煉時間增加從而影響產(chǎn)量； 對于白熾燈來說其發(fā)光效率將降低；各種電子設備將不能正常工作，等等。 運行電壓高于額定電壓所引起的主要危害是使電氣設備的絕緣性能降低，并影響到使用壽命。如果電壓過高，則可能使絕緣擊穿，從而使設備損壞。 另外，當電壓高于額定電壓時，變壓器和電動機鐵芯的飽和程度增大，使鐵芯損耗增加；白熾燈的壽命則因電壓過高而明顯降低，例如，當電壓高出10%時，壽命將縮短一半。 為了避免電壓偏移造成很大的影響，各國電網(wǎng)都規(guī)定電壓偏移的容許范圍。我國在電力系統(tǒng)電

4、壓和無功電力技術導則中規(guī)定: 用戶電壓等級容許電壓偏移35kV及以上用戶5%10kV用戶7%380V電力用戶7%220V用戶-10%5%各電壓等級用戶的容許電壓偏移 對于發(fā)電廠和變電所的母線，也規(guī)定了它們的容許電壓偏移范圍。330kV和500kV母線最高不超過額定電壓的110%；發(fā)電廠和500kV變電所的220kV母線容許電壓偏移為0%10%；110kV和35kV母線的容許電壓偏移為-3%7%；10kV母線的電壓則應使所供給的全部高壓和低壓用戶滿足上表所規(guī)定的要求。二、無功功率負荷和無功功率損耗1無功功率負荷在各種用電設備中，除了白熾燈和電熱器等電阻性負荷只取用有功功率以外，其它都需要從電網(wǎng)吸

5、收感性無功功率才能運行，尤其是感應電動機。）感應電動機目前我國電力負荷以工業(yè)負荷為主，而工業(yè)負荷中感應電動機占比重比較大，無功負荷特性一般以感應電動機特性代替。感應電動機所吸收的無功功率包括兩部分。一部分是勵磁無功功率，即下圖所示感應電動機等值電路中勵磁電抗中的無功功率，它將隨著電壓的降低而減少。另一部分是定子和轉(zhuǎn)子漏抗 (圖中的X1和X2)中的無功損耗，當電壓在額定值附近開始增加時，由于飽和程度的增加，勵磁電流增加很多，電動機所吸收的無功功率也增加很多，電動機所吸收的無功功率主要取決于激磁支路的無功。 當電壓從額定值開始降低時，由于飽和程度的降低，勵磁無功功率的減少大大超出漏抗中無功功率損耗

6、的增加，電動機所吸收的無功功率顯著減少。 隨著電壓的進一步降低，勵磁無功功率的減少趨于緩和而在漏抗中無功功率損耗的增加趨于激烈，使電動機所吸收無功功率的減少趨于緩和直至兩者之間取得平衡。如果再進一步降低電壓，則漏抗中無功功率損耗的增加將超過勵磁無功功率的減少，從而使電動機所吸收的總無功功率隨著電壓的降低反而增加。無功負荷隨電壓變化的特性如左圖所示。2）變壓器中的無功功率損耗 變壓器中的無功功率損耗可以分為兩部分。 一部分是勵磁無功損耗：另一部分是漏抗中的無功損耗： 從上面公式看出在額定電壓下，勵磁無功損耗占變壓器額定容量的百分數(shù)，大約為其空載電流的百分數(shù)，實際勵磁無功損耗則與其運行電壓的平方成

7、正比。 在變壓器滿載情況下，漏電抗中的無功損耗所占變壓器額定容量的百分數(shù)，大約等于短路電壓的百分數(shù)，而實際漏電抗中的無功損耗則與所通過的視在功率之平方成正比。3）線路的無功功率損耗 在線路中，電流流過電抗后的無功功率損耗，與電流的平方成正比，而分布電容發(fā)出的感性無功功率與線路實際運行電壓的平方成正比。 當線路的傳輸功率等于自然功率時，電抗中消耗的無功功率正好與分布電容發(fā)出的無功功率相平衡。在傳輸功率大于自然功率的情況下，電抗消耗的無功功率大于電容發(fā)出的無功功率，即線路的無功損耗大于零。反之，無功損耗小于零。 從發(fā)電機到用戶往往要經(jīng)過多級變壓器進行多次升壓和降壓，而每經(jīng)過一個變壓器都要產(chǎn)生無功功

8、率損耗。因此整個系統(tǒng)的無功功率損耗比有功功率損耗大得多。1）同步發(fā)電機 由第二章中介紹過的內(nèi)容已知同步發(fā)電機是電力系統(tǒng)中主要的無功功率源之一，它除了能發(fā)出無功功率以外，在必要時還能吸收無功功率。發(fā)電機在額定情況下能夠發(fā)出的無功功率主要決定于它的額定容量 和額定功率因數(shù) 。 同步發(fā)電機吸收無功功率時以超前功率因數(shù)運行，即所謂的進相運行，其所能吸收的數(shù)量一般需要通過試驗來決定。2無功功率電源2）同步調(diào)相機 同步調(diào)相機既可以用于發(fā)出無功功率，也可以用于吸收無功功率。即調(diào)相機能夠過激運行也能夠欠激運行，過激運行能夠發(fā)出額定容量功率，在欠激運行時所能吸收的無功功率為額定容量的60%左右。同步調(diào)相機的優(yōu)點

9、是調(diào)節(jié)比較靈活，不但可以用來控制系統(tǒng)的電壓，而且可以用于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 其缺點是設備投資和維護費用高，因此，只在十分必要時才考慮采用。 3）并聯(lián)電容器并聯(lián)電容器的費用比較低廉、能量損耗小，而且可以分散安裝在用戶、變電所和配電所中進行就近補償，因此是應用最為廣泛的無功補償設備。其主要缺點是： 發(fā)出的無功功率與電壓的平方成正比，當電壓降低時發(fā)出的無功顯著減少，而這時正是系統(tǒng)需要無功電源的時候，反之電壓增加時發(fā)出的無功顯著增加，而這時正是系統(tǒng)需要減少無功電源的時候 。 并聯(lián)電容器只能成組地投入和切除而不能進行連續(xù)調(diào)節(jié)。 4 并聯(lián)電抗器 并聯(lián)電抗器主要用于補償線路的充電功率，特別是在超高壓長距離輸

10、電線路中，往往必須安裝并聯(lián)電抗器來吸收充電功率，以限制線路空載時末端的電壓升高。5靜止無功補償器 靜止無功補償器(Static Var Compensator，縮寫SVC)可以用于對無功功率進行連續(xù)和快速的調(diào)節(jié)，其性能與同步調(diào)相機相同，由于它由靜止元件所組成，因此維護比較容易。靜止無功補償器由晶閘管調(diào)節(jié)電抗器(Thyristor Controlled Reactor，縮寫TCR)和晶閘管投切電容器(Thyristor Switching Capacitor，縮寫TSC)并聯(lián)而成，如圖所示。晶閘管調(diào)節(jié)電抗器的每一相由晶閘管T1和T2進行反并聯(lián)后再與電抗器L串聯(lián)而成，T1和T2每半個工頻周期輪流被

11、觸發(fā)一次。通過對觸發(fā)相位的控制，可以改變晶閘管導通時間，從而改變流過L的電流，達到控制無功功率的目的。 晶閘管投切電容器是由反并聯(lián)的晶閘管與電容器串聯(lián)而成，這里晶閘管只控制電路的全通或全斷而不起調(diào)節(jié)作用。 對晶閘管調(diào)節(jié)電抗器和晶閘管投切電容器兩者的容量進行合理的配合，可以使它像同步調(diào)相機那樣，從某一吸收無功功率Qa到另一發(fā)出無功功率Qi（Qa）的全部范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。實際上，只要將晶閘管調(diào)節(jié)電抗器的容量選為Qa，將晶閘管投切電容器的容量選為Qi便可。 3無功功率的平衡 要使各用戶和各母線的電壓在容許的電壓偏移范圍內(nèi)，首先必須滿足系統(tǒng)的無功功率平衡，在此基礎上，再采取適當?shù)碾妷赫{(diào)整措施。 為了認識

12、無功功率平衡與滿足電壓要求之間的關系，用單個發(fā)電機向一個綜合負荷供電的簡單系統(tǒng)情況來加以說明。 設綜合負荷在額定電壓下需要的無功功率為QLN ，如果發(fā)電機的額定無功容量 QGN大于QLN，則顯然借助于調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流，可以改變發(fā)電機的端電壓，即對綜合負荷供電的電壓，使電壓偏移在規(guī)定的容許范圍內(nèi)。 如果發(fā)電機的額定無功容量 QGN小于QLN，而且一定要讓發(fā)電機在額定電壓下供給綜合負荷所需要的無功功率，則發(fā)電機勵磁繞組的勵磁電流勢必要超出它的額定值，使勵磁繞組過載 ，而這是不允許的。結(jié)果，只得降低對綜合負荷供電的電壓，使得綜合負荷按照它的靜態(tài)電壓特性減少所需要的無功功率，直到等于發(fā)電機所能發(fā)出

13、的無功功率為止，即在較低的電壓下滿足發(fā)電機與綜合負荷之間的無功功率平衡。所以說，系統(tǒng)在額定電壓下的無功功率平衡，是保證電壓質(zhì)量的先決條件。 設發(fā)電機和負荷的有功率為定值。由相量圖得：發(fā)電機送到負荷節(jié)點的有功功率為發(fā)電機送到負荷節(jié)點的無功功率為把有功、無功功率方程平方后相加，有 在一定的Eq下無功功率與電壓的關系為一條向下開口的拋物線。 當發(fā)電機的空載電勢為某一定值時，可得出QU的關系圖。圖中曲線1為發(fā)電機Q-U曲線，2為負荷的Q-U曲線，相交于a點，表示發(fā)電機輸出無功與綜合負荷無功功率在電壓Ua處相平衡。當系統(tǒng)綜合負荷無功功率增加為2時，若發(fā)電機沒有無功備用仍然以曲線1運行，則兩曲線相交于a，

14、這時雖然保證兩者的無功 可見，系統(tǒng)的無功電源充足，才能滿足較高電壓下的無功功率平衡的需要。反之，系統(tǒng)無功不足則系統(tǒng)運行電壓偏低。為實現(xiàn)在額定電壓下的系統(tǒng)無功功率平衡，必須根據(jù)要求加裝必要的無功補償裝置。功率平衡，但電壓己降為Ua，若要保證電壓不變，發(fā)電機應增加空載電勢Eq，使曲線1升高為曲線1，使兩者交于b點，仍然在電壓Ua處達到無功平衡。例題 簡單電力系統(tǒng)及其等值電路如圖所示。網(wǎng)絡中各元件的參數(shù)如下： 發(fā)電機：225MW；10.5kV； 變壓器T-1：231.5MVA；10.5/121kV；空載損耗 ; 短路損耗 ；短路電壓 ，空載電流 。等值電路如下：變壓器T-2：220MVA；110/1

15、1kV； ， ， ， 。線路L：2LGJ-185， ， 。負荷：地區(qū)負荷：試對此系統(tǒng)作無功功率平衡計算。解：首先計算T-2變壓器損耗 空載無功損耗 電抗上的無功損耗變壓器T-2中總無功損耗變壓器T-2中總的有功損耗線路末端充電功率通過線路傳輸功率線路電阻、電抗中的功率損耗通過變壓器T-1的功率計算變壓器T-1中的功率損耗變壓器T-1的總無功損耗變壓器T-1中的總有功損耗發(fā)電機以額定功率因數(shù)運行，可發(fā)無功功率系統(tǒng)所需總功率為所以，要維持額定電壓下的無功功率平衡應補償無功功率為當系統(tǒng)無功不足時,無功功率在較低的電壓水平下平衡.為保證系統(tǒng)電壓質(zhì)量,系統(tǒng)在規(guī)劃和運行時,都應保證有一定的無功備用容量.(

16、一般為總無功負荷的7-10%)當無功不足時,應增設無功補償裝置,且應盡可能裝在無功負荷中心以達到就地平衡.6.2 電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整電力系統(tǒng)調(diào)壓的目的是使用戶的電壓偏移保持在規(guī)定的范圍內(nèi)。中樞點-是少數(shù)能反映系統(tǒng)電壓水平的有代替性的節(jié)點,一般選主要發(fā)電廠或樞紐變電所母線作為中樞點。中樞點的電壓確定了,其他節(jié)點電壓也就確定了。一、中樞點電壓的管理 電力系統(tǒng)的電壓管理和監(jiān)視可以通過監(jiān)視和調(diào)整中樞點的電壓而實現(xiàn)。 中樞點： 1）大型水、火電廠的高壓母線。 2）樞紐變電所的二次母線。 3）有大量地區(qū)負荷的發(fā)電廠機壓母線。 中樞點的電壓上限=負荷允許的最高電壓+線路最大 負荷產(chǎn)生的電壓降落 中樞點的電壓

17、下限=負荷允許的最低電壓+線路最小 負荷產(chǎn)生的電壓降落以兩負荷的簡單例子說明中樞點電壓的確定 負荷端電壓要求，線路已知 在線路參數(shù)一定時，電壓損耗 和 與負荷A和負荷B的大小有關，設負荷的變化（負荷曲線）如下：為滿足負荷A的電壓要求，中樞點電壓應控制在08點： 824點: 為滿足負荷B的電壓要求，中樞點電壓應控制在016點: 1624點: 中樞點i電壓的允許變動范圍如圖所示 (a)根據(jù)負荷點A的要求 (b)根據(jù)負荷點B的要求 只有陰影部分，才能同時滿足A、B兩點的電壓的偏移要求。 在有多個負荷供電的中樞點，可以按兩種極端情況確定： 當負荷的電壓損耗變化太大時，中樞點電壓可能沒有公共部分，如：

18、A點，若 在816點之間將沒有共同部分，在1624之間調(diào)整范圍也很小。 顯然在兩個負荷最大、最小負荷功率變化大的時候可能沒有公共部分，說明管理中樞點電壓不能同時滿足A、B兩點的電壓要求。只靠管理中樞點電壓，不能滿足電壓要求，必須采取別的調(diào)壓措施。 根據(jù)電網(wǎng)規(guī)劃和運行的要求對中樞點的電壓調(diào)整提出原則性要求。一般中樞點的調(diào)壓方式分為三類：逆調(diào)壓： 適用于供電線路長，負荷變動大的場合，電壓要求高的場合。 順調(diào)壓：電壓不高于 適用于對供電線路短，負荷變化小，電壓要求不高的場合。恒調(diào)壓：電壓不低于二、電壓調(diào)整的措施 以一簡單系統(tǒng)說明電力系統(tǒng)的調(diào)壓措施 在忽略各元件的并聯(lián)支路和網(wǎng)損，所有參數(shù)歸算到高壓側(cè)。

19、忽略電壓將橫分量，有： 該式說明，為調(diào)整負荷端電壓，可以采取以下措施： 1）改變發(fā)電機機端電壓，調(diào)節(jié)勵磁電流 ，從而調(diào)節(jié) 。 2）改變變壓器分接頭電壓。 3）在負荷端并聯(lián)無功補償設備，改變線路中流過的 。 4）在線路中串聯(lián)電容器 ，改變線路等值阻抗。 1 利用發(fā)電機調(diào)壓 現(xiàn)代同步發(fā)電機在端電壓偏離額定值不超過 的范圍內(nèi)，能夠以額定功率運行。 對于不同類型的供電網(wǎng)絡，發(fā)電機調(diào)壓所起的作用是不同的。 由孤立發(fā)電廠不經(jīng)升壓直接供電的小型電網(wǎng)，因線路不長， 不大，對發(fā)電機 實現(xiàn)逆調(diào)壓，就可以滿足負荷點的電壓質(zhì)量要求，不必另加其它調(diào)壓設備，這是最經(jīng)濟合理的調(diào)壓方式。 對于線路較長，供電范圍較大，有多極變

20、壓的供電系統(tǒng)，從發(fā)電廠到最遠處的負荷點之間， 的數(shù)值和變化幅度都比較大。如下圖所示：從發(fā)電機端到最遠處負荷之間在 時，從發(fā)電機端到最遠處負荷之間在 時， 與 時變化幅度達 。這是調(diào)壓的困難不僅在于電壓損耗的絕對值過大，而且更主要的是在于不同運行方式下電壓損耗值差太大。 單靠發(fā)電機調(diào)壓是不能解決問題的，需要其他的調(diào)壓方式配合。 對于有多個發(fā)電廠并列運行的電力系統(tǒng)。利用發(fā)電機調(diào)壓會出現(xiàn)新的問題。 如兩個發(fā)電廠相距60公里，由 110kV線相聯(lián)。如要把一個電廠的 110kV母線電壓提高5%，大約要 該電廠多輸出25Mvar的無功功率。 一般電廠沒有這么大的無功備用。 另外在并聯(lián)運行的發(fā)電廠中，調(diào)整個

21、別發(fā)電廠的母線電壓，會引起系統(tǒng)中無功功率的重新分配，也有可能同無功功率的經(jīng)濟分配發(fā)生矛盾。 因此大型電力系統(tǒng)中發(fā)電機調(diào)壓一般只作為一種輔助性的調(diào)壓措施。改變變壓器變比調(diào)整電壓(1) 變壓器分接頭選擇 a 降壓變壓器分接頭選擇變壓器原副邊的電壓比等于原副邊的匝數(shù)比。 由于低壓側(cè)電流大，故導線粗，一般分接頭設在高壓側(cè)。改變變壓器的分接頭，改變了變壓器原副邊的匝數(shù)比，從而改變了原副邊的電壓比。 一般6300kVA及以下變壓器，高壓側(cè)有三個分接頭，每個分接頭使電壓改變5%。各分接頭的電壓分別為1.05 ， ，0.95 。 8000kVA 及以上變壓器，高壓側(cè)有五個分接頭，每當電壓改變2.5%，各接頭的

22、電壓分別為(1+5%) ，(1+2.5%) ， ,(1-2.5%) , (1-5%) 。 改變變壓器變比調(diào)壓，實質(zhì)上是按負荷端電壓要求，選擇適當?shù)姆纸宇^，以滿足負荷供電要求。 普通變壓器的分接頭開關沒有滅弧的能力，只能停電切換。 已知高壓側(cè)電壓 ，變壓器歸算到高壓側(cè)數(shù) ，低壓側(cè)要求電壓 。一般情況下，要考慮運行方式的變化。按最大、最小兩種方式考慮。一般變電所是兩臺相同容量的變壓器并聯(lián)運行 理想變壓器 變比 在不考慮變壓器的并聯(lián)之路，不考慮電壓降的橫分量，不考慮功率損耗的情況下，有：注意： 有時考慮變壓器經(jīng)濟運行時，在最小負荷時，往往切掉一臺變壓器。這時，最大、最小負荷時的 和 是不一樣的。 若

23、負荷側(cè)調(diào)壓要求 ， （如逆調(diào)壓 ）則有：可得出： 在利用變壓器分接頭進行電壓調(diào)整時，實質(zhì)是改變變壓器的原邊的匝數(shù)，達到變化電壓的目的，變壓器分接頭的確定要根據(jù)給定的最大、最小負荷，計算出變壓器低壓側(cè)歸算到高壓側(cè)的值，再根據(jù)要求滿足的電壓計算出分接頭電壓。歸靠相近的分接頭 ， 校驗： 由于普通變壓器在最大，最小負荷時不能停電更換分接頭。為同時兼顧低壓側(cè)最大負荷和最小負荷的調(diào)壓要求，取其分接頭電壓的平均值：b 普通升壓變壓器 選擇方法相同，只是注意功率方向不同。例題 某降壓變電所的變壓器參數(shù)（歸算到高壓側(cè)）及負荷已標在圖中。最大負荷時，高壓側(cè)母線電壓為113kV，最小負荷時為115kV。低壓側(cè)母線

24、電壓允許變動范圍為1011kV。求變壓器分接頭位置。解：最大負荷時，歸算到高壓側(cè)的變壓器二次側(cè)電壓 最小負荷時，歸算到高壓側(cè)疊變壓器二次側(cè)電壓 如果要求最大負荷時二次側(cè)母線電壓不得低于10kV，則分接頭電壓應為 最小負荷時二次側(cè)母線電壓不得高于11kV，則分接頭電壓應為 取平均值：校驗：最大負荷時二次側(cè)實際電壓為最小負荷時二次側(cè)實際電壓為均未超出要求范圍，故所選分接頭是合適的。選擇最接近分接頭電壓c 三繞組變壓器 分接頭在中壓、高壓側(cè)，變壓器參數(shù)歸算到高壓側(cè)。等值電路：(1) 先根據(jù)低壓側(cè)的電壓要求，選出高壓側(cè)的分接頭。 計算 ， 注意高壓側(cè)流過的功率是 (不考慮功率損耗時)。先求出 ,則分別

25、求出 和 。校驗： 取其分接頭電壓的平均值：(2) 根據(jù)中壓側(cè)的調(diào)壓要求選出中壓側(cè)的分接頭電壓，計算 ， ：校驗：（2） 有載調(diào)壓變壓器 可以帶負荷切換分接頭，調(diào)節(jié)范圍比較大，一般在15%以上。我國暫定：110kV級的調(diào)壓變壓器有7個分接頭， ；220kV級有9個分接頭， 。 根據(jù)計算分別選擇各自合適的分接頭，能縮小負荷電壓的變化幅度，甚至改變電壓變化的趨勢。 原理接線圖： 有兩個可動觸頭，改變分接頭時，先移一個可動觸頭到相鄰分接頭上，再將另一個移到該分接頭上，逐步地移動，直到選定分接頭上為止。為防止在可動觸頭切換過程中產(chǎn)生電弧，在可動觸頭 ， 前接入接觸器 和 。它們放在單獨的油箱里，切換時

26、先斷開 ，將 切換到另一個分接頭上，再接通 。切換 時，先斷 。移動 后，合 ，使 ， 均接到另一個分接頭上。在切換過程，當兩個觸頭在不同的分接頭上時，切換裝置中的電抗器DK來限制兩個分接頭上的短路電流的。 對110kV及以上電壓級的變壓器，一般將調(diào)壓繞組放在變壓器中性點側(cè)。因為變壓器的中性點接地，中性點側(cè)電壓很低，調(diào)節(jié)裝置的絕緣比較容易解決。（3） 加壓調(diào)壓變壓器 加壓調(diào)壓變壓器主要用于改變環(huán)形網(wǎng)中的功率分布及網(wǎng)絡電壓。 加壓調(diào)壓變壓器有電源 變壓器和串聯(lián)變壓器組 成。串聯(lián)變壓器的次級 繞組串聯(lián)在網(wǎng)絡中，作為加壓繞組，相當于在線路上串連了附加電勢。改變附加電勢的大小和相位就可以改變線路上電壓

27、的大小和相位。a 縱向調(diào)壓變壓器。 如將串聯(lián)變壓器反接，可以降低電壓?？v向變壓器只產(chǎn)生縱向電勢，只改變線路電壓的大小，不改變線路電壓的相位，它的作用同具有調(diào)壓繞組的調(diào)壓變壓器的一樣。b 橫向調(diào)壓變壓器 加壓繞組產(chǎn)生的附加電勢的方向與線路的相位有90的相位差，故稱為橫向電勢。 它能改變線路電壓的相位，幾乎不改變電壓的大小。 c 混合型調(diào)壓變壓器 既有縱向串聯(lián)加壓變壓器，又有橫向串聯(lián)加壓器。 加壓調(diào)壓變壓器和主變壓器配合使用，相當于有載調(diào)壓變壓器。對輻射型網(wǎng)，作為調(diào)壓設備，對于環(huán)形網(wǎng)除起調(diào)壓作用外，還可以改變網(wǎng)絡中的功率分布。 附加電勢將在環(huán)網(wǎng)中產(chǎn)生循環(huán)功率 注意：調(diào)整變壓器分接頭調(diào)整電壓，本質(zhì)是

28、通過改變變壓器的匝數(shù)改變了變壓器參數(shù)，從而引起無功功率的重新分配，并沒有改變系統(tǒng)無功電源的總量。當系統(tǒng)無功功率充足時，這種調(diào)壓方式有效。當系統(tǒng)無功不足時，這種調(diào)壓方式有效；當系統(tǒng)無供不足時，靠調(diào)節(jié)變壓器的分接頭，只能滿足局部電壓要求，不能改變整個系統(tǒng)的電壓水平，要從根本上改變系統(tǒng)的電壓問題，要補償無功功率裝置。3 并聯(lián)無功補償裝置 當系統(tǒng)無功功率不足時，只有并聯(lián)無功補償裝置才能從根本上解決調(diào)壓的問題。以簡單系統(tǒng)為例說明如何根據(jù)電壓的要求加裝無功補償容量。忽略并聯(lián)支路，不計電壓降的橫分量，忽略功率損耗。在加裝并聯(lián)補償裝置前：加裝補償裝置后，有：若補償前后保持 不變，則有：由上式可以解出： 等式右

29、側(cè)值主要取決于第一項，第二項因 與 相差不大，值小。上式近似表示為： 可見 的值與變比 k 有關，在選擇補償容量時，總是希望在滿足調(diào)壓要求的條件下容量愈小愈好，這樣可以有好的經(jīng)濟性。換言之，即變比的選擇原則是在滿足調(diào)壓要求的基礎上，使無功補償裝置容量最小。由于電容器和調(diào)相機的補償原理不同，需分開討論： a 電容器 為了盡量減少Q(mào)c,節(jié)約投資 當最大負荷時，電容器投入運行； 當最小負荷時，電容器退出，完全由變比的調(diào)節(jié)來滿足調(diào)壓要求。 因此，電容器在 時，全部投入，在 時全部切除。在使用普通變壓器時，如果能選擇適當?shù)姆纸宇^，使最大負荷時補償?shù)臒o功功率等于 ，最小負荷時 ，這樣的 將是最小的。 設最

30、大負荷時， ，有： 最小負荷時 ，有 以上公式即為按最小負荷的電壓，要求選出的分接頭電壓，即：按最小負荷的電壓要求，確定變壓器的變比。 無電容補償：(2) 按最大負荷的調(diào)壓要求計算補償容量(3) 選擇 ，并進行校驗 以上方法保證了，所選的 是在滿足電壓要求下容量最小的。b 調(diào)相機： 特點：過激, 發(fā)出感性無功 欠激 吸收感性無功 (1) 根據(jù)調(diào)相機在過激和欠激運行時均能滿足調(diào)相機達到額定容量來確定變壓器變比。兩式相除，得： 對計算公式中的電抗X作如下說明： 在以上的簡單系統(tǒng)中， ，當系統(tǒng)較復雜時， 則不那么簡單，從以上的計算可知， 是計算電源和變壓器低壓側(cè)間的電壓損耗時被引入的。因此反映電壓損

31、耗的所有元件的電抗均應計入。 是變電所負荷所流經(jīng)的各元件的等值電抗。 在計算節(jié)點5的無功補償時， 的值是節(jié)點5的負荷所流經(jīng)的各元件的電抗總合，即： 計算節(jié)點6的無功補償容量時，如圖：節(jié)點3：節(jié)點4：例題 某簡單電力系統(tǒng)如圖所示，降壓變電所低壓母線電壓要求保持為10.5kV，無功補償設備采用靜電電容器或調(diào)相機，試計算兩種方案的補償容量（不考慮功率損耗）。解：未進行補償且最大負荷時，變電所低壓側(cè)母線歸算到高壓側(cè)的電壓為：最小負荷時，變電所低壓母線電壓歸算到高壓側(cè)的電壓1 采用靜電電容補償按最小負荷的電壓要求，選擇變壓器的分接頭電壓選取主接頭110kV。按最大負荷時的調(diào)壓要求確定 校驗： 在最大負荷

32、時補償裝置全部投入，低壓側(cè)歸算到高壓側(cè)的電壓為 低壓母線實際電壓為 最小負荷時，補償設備全部退出工作，低壓母線實際電壓為 最大負荷時的電壓偏移為最小負荷時的電壓偏移為滿足調(diào)壓要求。2 選用調(diào)相機補償 首先，選定變壓器的變比。設欠激運行時調(diào)相機容量為 ，代入下式，可得 解之得 高壓側(cè)分接頭電壓為 選取分接頭電壓為107.25kV（ ）。按最大負荷求根據(jù)調(diào)相機的產(chǎn)品型號，選用7.5Mvar的調(diào)相機。校驗： 在最大負荷時，調(diào)相機輸出7.5Mvar的無功功率，降壓變壓器低壓側(cè)歸算到高壓側(cè)電壓為： 低壓母線實際電壓為： 最小負荷時，調(diào)相機欠激運行吸取 無功功率。變壓器低壓側(cè)歸算到高壓側(cè)電壓為低壓母線實際

33、電壓最大負荷時電壓偏移為最小負荷時電壓偏移為 滿足調(diào)壓要求。4 借串聯(lián)電容器調(diào)壓 對系統(tǒng)中的沖擊性負荷和負荷波動比較大的場合，常采用在線路中串聯(lián)電容器的方法調(diào)壓。 未加串聯(lián)補償以前： 加串聯(lián)補償后： 顯然兩個電壓損耗的差，就是末端電壓提高的值。 根據(jù)線路末端電壓要求提出的數(shù)值 ，即可求出需要串聯(lián)的電容器的容抗值 。 設每個電容器的額定電流為 ，額定電壓為 額定容量為 。 根據(jù)線路中的最大負荷電流 和 確定應并聯(lián)的個數(shù)m。每一串上串聯(lián)的電容器個數(shù)為n：電容器的總?cè)萘浚?電容器的安裝地點與負荷和電源的分布有關。安裝地點選擇的原則是，使沿線電壓盡可能均勻，而且各負荷點電壓都在允許的范圍之內(nèi)。 在單電

34、源線路上，當負荷集中在線路末端，電容器應串聯(lián)在線路末端，以免始端電壓過高或通過電容器的短路電流過大。 沿線路有若干負荷時，可將串聯(lián)電容器串聯(lián)在線路總的電壓損耗的1/2處。 串聯(lián)電容器組是根據(jù)最大工作電流 選擇的，當電力網(wǎng)發(fā)生短路時，通過串聯(lián)電容器組的短路電流比 大得多，可能發(fā)生嚴重的過電壓，因此必須采取保護措施。 串聯(lián)電容器的補償性能通常用補償度表示， 為欠補償。 為全補償，線路中只有電阻壓降。 為過補償，配電網(wǎng)以調(diào)壓為目的 的串補，補償后一般在14之間。例題 有一條額定電壓為35kV的電力線路。采用串聯(lián)電容補償以前，線路末端電壓 ，補償后末端電壓應為 。已知線路阻抗 ，線路首端電壓 ，首端功率 。試求串聯(lián)電容補償裝置的實際容量。 解：串聯(lián)電容補償后，線路末端電壓提高值：得串聯(lián)的電容器容抗為 線路通過的最大電流選用額定電壓為 ,容量 的串聯(lián)電容器。每個電容器的額定電流為每個電容器的容抗為需要并聯(lián)的串數(shù) 選m5需要串聯(lián)的個數(shù) 選n7總的補償容量實際補償?shù)娜菘怪禐檠a償后的線路末端電壓為電壓偏移為 滿足調(diào)壓要求。三 各種調(diào)壓措施的比較及應用范圍 1 發(fā)電機調(diào)壓因不增加費用，調(diào)節(jié)方便，在可能的情況下，優(yōu)先利用。一般采用逆調(diào)壓。 2 變壓器分接頭 變壓器分接頭調(diào)壓的本質(zhì)是改變了變壓器的匝數(shù)，引起電壓的變化，進而引起全網(wǎng)絡無功功率的分布變化。 當系統(tǒng)無功功率不足時，只憑