II-4+電力系統(tǒng)無(wú)功功率和電壓調(diào)整1潘=32

第二篇電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)

Part2Steadyanalysis

電力系統(tǒng)計(jì)算的標(biāo)么制

電力系統(tǒng)潮流

電力系統(tǒng)頻率

電力系統(tǒng)電壓2000-10-91第四章電力系統(tǒng)的無(wú)功功率和電壓調(diào)整2000-10-924-1概述無(wú)功電源：發(fā)電機(jī)，調(diào)相機(jī)、電容器、靜止補(bǔ)償器特點(diǎn)：種類多，分散安裝電壓質(zhì)量的保證：首先應(yīng)有充足的無(wú)功電源；無(wú)功電源的配置要合理；必要的電壓調(diào)整措施2000-10-934-2電力系統(tǒng)無(wú)功功率的平衡無(wú)功功率負(fù)荷和無(wú)功功率損耗1、無(wú)功負(fù)荷2000-10-94系統(tǒng)中主要的負(fù)荷（特別是無(wú)功負(fù)荷）是異步電動(dòng)機(jī)，異步電動(dòng)機(jī)吸收無(wú)功。2000-10-95變壓器無(wú)功功率損耗

1）勵(lì)磁支路損耗，近似為I0％，約為1～2％SN；2）繞組漏抗中的損耗，變壓器通過(guò)額定負(fù)荷時(shí)，基本上與短路電壓的百分值相等，約10％SN；因此一臺(tái)變壓器總的無(wú)功損耗，在變壓器滿載時(shí)約為11~12%SN，對(duì)多電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)，其值更是可觀。2000-10-96其典型計(jì)算結(jié)果為：所有變壓器都滿載半載變壓器勵(lì)磁支路損耗7% 7%變壓器繞組中漏抗損耗 50% 12.5%變壓器總無(wú)功損57% 19.5%變壓器總損耗/變壓器負(fù)荷57/100 39/100因此，變壓器的無(wú)功損耗占總負(fù)荷的比例相當(dāng)高。比有功損耗大得多。（有功損耗一般10%左右）例：2000-10-973電力線路的無(wú)功功率損耗一般35kv及以下架空線充電功率很小，這種線路吸收無(wú)功。110kv及以上線路當(dāng)傳輸功率較大時(shí)，電抗中消耗的無(wú)功功率大于充電功率，因而吸收無(wú)功；當(dāng)線路負(fù)載較輕時(shí)，充電功率大于電抗中消耗的無(wú)功功率，線路成為無(wú)功電源。2000-10-98無(wú)功功率電源1、發(fā)電機(jī)2000-10-992調(diào)相機(jī)過(guò)激（勵(lì)）運(yùn)行：提供無(wú)功功率欠激（勵(lì)）運(yùn)行：吸收無(wú)功功率，欠激時(shí)的最大容量為過(guò)激容量的50~65%，一般：缺點(diǎn)：旋轉(zhuǎn)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)比較復(fù)雜；有功損耗較大，△P=1.5~5%額定容量；增大系統(tǒng)短路時(shí)的短路電流；投資大。我國(guó)調(diào)相機(jī)一般裝在大型樞紐變電所，以便平滑調(diào)節(jié)電壓和提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。2000-10-9103.靜電電容器缺點(diǎn)：電容器的無(wú)功功率調(diào)節(jié)性能較差，

優(yōu)點(diǎn)：裝設(shè)容量可大可小，既可集中，又可分散就地供應(yīng)無(wú)功；運(yùn)行時(shí)功率損耗也小，約為額定容量的0.3~0.5%；由于無(wú)旋轉(zhuǎn)設(shè)備，維護(hù)方便；實(shí)際運(yùn)行時(shí)可根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷的變化，分組的投入或切除。2000-10-9114.靜電補(bǔ)償器2000-10-912比較：1、同步調(diào)相機(jī)調(diào)節(jié)性能好，但其投資維護(hù)費(fèi)用高；2、電容器電壓調(diào)節(jié)性能稍差，投資、運(yùn)行費(fèi)用小，裝設(shè)靈活、方便；3、靜止補(bǔ)償器介于兩者之間。目前，國(guó)外許多發(fā)達(dá)國(guó)家已不使用同步調(diào)相機(jī)，我國(guó)還較重視。電容器使用最普遍。2000-10-913三無(wú)功功率的平衡

所謂無(wú)功功率平衡，就是要使系統(tǒng)的無(wú)功電源所發(fā)出的無(wú)功功率與系統(tǒng)的無(wú)功負(fù)荷和無(wú)功損耗相平衡。同時(shí)，為了運(yùn)行的可靠性及適應(yīng)系統(tǒng)負(fù)荷的發(fā)展，還要求有一定的無(wú)功備用。發(fā)電機(jī)提供補(bǔ)償設(shè)備提供調(diào)相機(jī)電容器靜止補(bǔ)償器QR——無(wú)功功率的備用容量，可取7~8%最大無(wú)功負(fù)荷2000-10-914式中：QL—按負(fù)荷的功率因數(shù)計(jì)算，一般未經(jīng)補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功負(fù)荷功率因數(shù)較低，即0.6~0.9。而我國(guó)規(guī)程規(guī)定，以35kv及以上電壓直接供電的工業(yè)負(fù)荷，功率因數(shù)不得低于0.9，對(duì)其它負(fù)荷功率因數(shù)不得低于0.85。因此作無(wú)功平衡時(shí)，要先補(bǔ)償，提高負(fù)荷的功率因數(shù)。

QG—按其額定功率因數(shù)計(jì)算發(fā)電機(jī)發(fā)出的無(wú)功。這樣，發(fā)電機(jī)還可作為無(wú)功備用。QC—調(diào)相機(jī)、電容器等的無(wú)功功率按其額定容量計(jì)算。無(wú)功損耗由三部分組成：變壓器中的無(wú)功損耗，線路電抗中的損耗，線路電納中的無(wú)功功率損耗，（吸收容性無(wú)功）2000-10-915

無(wú)功功率平衡工作，不需要每時(shí)每刻做，可以間隔一段時(shí)間（如一天、一月、一季度或一年）進(jìn)行一次。當(dāng)然，進(jìn)行無(wú)功功率計(jì)算的前提是電壓水平正常，這與有功平衡系統(tǒng)頻率正常一樣。電壓水平不正常時(shí)的無(wú)功平衡也就沒(méi)有意義。2000-10-9164-3電力系統(tǒng)中無(wú)功功率的最優(yōu)分布（經(jīng)濟(jì)分布）無(wú)功功率電源的最優(yōu)分布無(wú)功功率負(fù)荷的最優(yōu)補(bǔ)償先提高負(fù)荷的功率因數(shù)2000-10-917無(wú)功功率電源的最優(yōu)分布：

等網(wǎng)損微增率

目標(biāo)：有功網(wǎng)損最小有功網(wǎng)損：與各節(jié)點(diǎn)無(wú)功功率電源QGi有關(guān)。目標(biāo)函數(shù)：等式約束：2000-10-918建立拉格朗日函數(shù)。不等式約束：求解：2000-10-919結(jié)果：2000-10-920與前述有功功率最優(yōu)分配關(guān)系：網(wǎng)損微增率 耗量微增率無(wú)功功率網(wǎng)損修正系數(shù) 有功網(wǎng)損修 正系數(shù)2000-10-9214-4電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整一調(diào)整電壓的必要性1.對(duì)用戶的影響（1）對(duì)照明設(shè)備的影響2000-10-922（２）異步電動(dòng)機(jī)（３）電爐負(fù)荷電爐等電熱設(shè)備的出力大致與電壓的平方成正比，電壓降低就會(huì)延長(zhǎng)電爐的冶煉時(shí)間，降低生產(chǎn)率。2000-10-923２.對(duì)系統(tǒng)本身的影響電壓偏移過(guò)大，除影響用戶的正常工作外，對(duì)電力系統(tǒng)本身也有不利影響。網(wǎng)絡(luò)損耗

電壓過(guò)低時(shí),某些樞紐變電所電壓再受到微小擾動(dòng),有可能頃刻之間電壓大幅度下降,造成系統(tǒng)“電壓崩潰”，這就使電力系統(tǒng)由于電壓而失去穩(wěn)定，導(dǎo)致各電廠之間解列，系統(tǒng)解體。 電壓過(guò)高時(shí)，各種電氣設(shè)備的絕緣可能受到損害，在超高壓電網(wǎng)中還將增加電暈損耗等。2000-10-924綜上所述，在系統(tǒng)無(wú)功功率平衡的基礎(chǔ)上，合理地調(diào)整電壓，使它們的偏移量不超過(guò)允許范圍是十分重要的。2000-10-925電壓波動(dòng)和電壓管理1.電壓波動(dòng)

周期長(zhǎng)、涉及面大、變化幅度大，主要由生產(chǎn)、生 活和氣象變化引起的負(fù)荷和電壓變動(dòng)——習(xí)慣稱電 壓調(diào)整周期相對(duì)較短，涉及面也較小，變化幅度較小的由 沖擊性或間歇性負(fù)荷引起的電壓波動(dòng)——電壓波動(dòng)2000-10-926限制電壓波動(dòng)的措施：最常用的就是由大容量變電所設(shè)專用母線或?qū)＞€向這類負(fù)荷供電，并采取一些補(bǔ)償措施。2000-10-927（1）在線路上串聯(lián)電容器（2）設(shè)置調(diào)相機(jī)用電容器調(diào)無(wú)功不如此兩種（3）裝設(shè)靜止補(bǔ)償器 靈活，故不用（沖擊負(fù)荷一 會(huì)兒上來(lái)，一會(huì)兒下去）抵償線路的電抗，減少線 提供負(fù)荷波動(dòng)的無(wú)功，路電壓損失，從而限制電 保持母線電壓相對(duì)平壓波動(dòng)的幅度 衡2000-10-928下面具體說(shuō)明一下自飽和電抗器型靜止補(bǔ)償器消除波動(dòng)負(fù)荷引起電壓偏移的原理。靜止補(bǔ)償器有兩個(gè)支路，一條支路C、Lf呈容性，為系統(tǒng)提供感性無(wú)功當(dāng)系統(tǒng)中有高次諧波時(shí)可將它們?yōu)V掉；支路Cs，L呈感性且當(dāng)流過(guò)其電流達(dá)到一定值時(shí)呈飽和。 (d)補(bǔ)償器電路2000-10-929如圖(e)所示,兩個(gè)支路的電流一個(gè)滯后電壓、一個(gè)超前電壓正常時(shí)， 當(dāng) 的相位將趨于超前，即C、Lf支 路占主導(dǎo)，向系統(tǒng)提供無(wú)功，從而輸電線路上的電 壓降減少，，從而保持電壓基本恒定。

（可能工作在A點(diǎn)）2000-10-930電壓管理電壓變動(dòng)：由于生產(chǎn)、生活、氣象條件等變化引起的變動(dòng)

由于系統(tǒng)中元件故障或其它原因引起網(wǎng)絡(luò)阻抗變化。由上述原因引起的電壓變動(dòng)相當(dāng)大，在大型電力系統(tǒng)中，最大電壓損耗可達(dá)20~30%以上。因此必須對(duì)由此引起的電壓變動(dòng)進(jìn)行調(diào)整。2000-10-931中樞點(diǎn)電壓的確定

①區(qū)域性水火電廠的高壓母線；②樞紐變電所的二次母線；③有大量地方負(fù)荷的發(fā)電機(jī)電壓母線。2000-10-932例如：確定中樞點(diǎn)電壓允許范圍，即系統(tǒng)如圖

（a）網(wǎng)絡(luò) （b）日負(fù)荷曲線 （c）日負(fù)荷曲線2000-10-933（d）的變化曲線（e）變化 （f）負(fù)荷在線路上流動(dòng)時(shí)引起的電壓損耗分別如圖（d）,（e），負(fù)荷j、k允許的電壓偏移均為±5%UN，如圖（f）2000-10-934j對(duì)i點(diǎn)電壓的要求：0~8時(shí)為8~24時(shí)，i點(diǎn)應(yīng)維持的電壓2000-10-935k對(duì)i點(diǎn)電壓的要求：0~16時(shí)，i點(diǎn)應(yīng)維持的電壓：16~24時(shí)，i點(diǎn)應(yīng)維持的電壓：2000-10-936(a)j對(duì)i電壓的要求 (b)k對(duì)i電壓的要求2000-10-937綜合j、k對(duì)i點(diǎn)電壓的要求，可得i點(diǎn)電壓允許的變化范圍為如圖（a）陰影所示（Uimin

跑到Uimax上面去了）（a）能同時(shí)滿足j、k的要求（b）不能同時(shí)滿足j、k的要求2000-10-938

由圖可知，中樞點(diǎn)電壓允許變化的范圍大大縮小了。最大為7%，最小只有1%。一般按兩種極端情況確定：在地區(qū)負(fù)荷最大時(shí)，電壓最低負(fù)荷點(diǎn)的允許電壓下限加上到中樞點(diǎn)的電壓損耗等于中樞點(diǎn)的最低電壓；在地區(qū)負(fù)荷最小時(shí)，電壓最高負(fù)荷點(diǎn)的允許電壓上限加上到中樞點(diǎn)的電壓損耗等于中樞點(diǎn)的最高電壓。即 當(dāng)?shù)貐^(qū)負(fù)荷最大時(shí)Pmax當(dāng)P=Pmin2000-10-939（2）電力系統(tǒng)調(diào)壓方式：1）逆調(diào)壓高峰負(fù)荷：中樞點(diǎn)電壓保持105%UN

低谷負(fù)荷：中樞點(diǎn)電壓保持UN逆調(diào)壓一般適用于供電線路較長(zhǎng)、負(fù)荷變動(dòng)較大的中樞點(diǎn)調(diào)壓。中樞點(diǎn)采用逆調(diào)壓可以改善負(fù)荷點(diǎn)的電壓質(zhì)量。2000-10-9402）順調(diào)壓高峰負(fù)荷：中樞點(diǎn)電壓不低于1.025UN

低谷負(fù)荷：中樞點(diǎn)電壓不高于1.075UN逆調(diào)壓一般適用于供電線路不長(zhǎng)、負(fù)荷變動(dòng)較小，線路上電壓損耗小的中樞點(diǎn)調(diào)壓。3）常調(diào)壓常調(diào)壓：在任何負(fù)荷下，中樞點(diǎn)電壓保持一基本數(shù)值不變。一般取102~105%UN2000-10-941（3）電壓調(diào)整的基本原理

擁有充足的無(wú)功功率電源是保證電力系統(tǒng)有較好的運(yùn)行電壓水平的必要條件，但要使所有用戶的電壓質(zhì)量都符合要求，還必須采用各種調(diào)壓手段。①調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流以改變發(fā)電機(jī)端電壓UG；②適當(dāng)選擇變壓器的變比；③改變線路的參數(shù)；④改變無(wú)功功率的分布2000-10-9421）發(fā)電機(jī)調(diào)壓當(dāng)然，在各種調(diào)壓手段中，首先應(yīng)考慮發(fā)電機(jī)調(diào)壓，因?yàn)樗恍枰ㄙM(fèi)額外的投資。a.完全靠發(fā)電機(jī)調(diào)壓孤立發(fā)電廠（或發(fā)電機(jī)母線直接供電）不經(jīng)升壓直接供電的小型電力網(wǎng)，因供電線路不長(zhǎng)，線路上電壓損耗小，故可改變發(fā)電機(jī)母線電壓，實(shí)行逆調(diào)壓以滿足負(fù)荷對(duì)電壓質(zhì)量的要求。2000-10-943最大負(fù)荷時(shí)最小負(fù)荷時(shí)2000-10-944b.發(fā)電機(jī)輔助調(diào)壓當(dāng)發(fā)電機(jī)經(jīng)多級(jí)網(wǎng)絡(luò)向負(fù)荷供電時(shí)，僅靠發(fā)電機(jī)調(diào)壓往往不能滿足電壓要求。最大負(fù)荷時(shí)，線路末端的電壓損耗為： 相差21%最小負(fù)荷時(shí)，線路末端的電壓損耗為：2000-10-945對(duì)有若干發(fā)電廠并列運(yùn)行的電力系統(tǒng)，利用發(fā)電機(jī)調(diào)壓會(huì)出現(xiàn)新問(wèn)題。節(jié)點(diǎn)的無(wú)功功率與節(jié)點(diǎn)電壓有密切的關(guān)系。如圖為兩個(gè)電廠并列運(yùn)行的情況，若要發(fā)電廠G1的高壓母線A的電壓提高5%，大約該電廠要多發(fā)25MVAR的無(wú)功功率。因而要求進(jìn)行電壓調(diào)整的電廠具有相當(dāng)充裕的無(wú)功功率容量?jī)?chǔ)備，而這很難做到。另外，調(diào)整個(gè)別電廠的無(wú)功出力，會(huì)引起系統(tǒng)中無(wú)功的重新分配，還有可能與無(wú)功的經(jīng)濟(jì)分配發(fā)生矛盾。所以在大型電力系統(tǒng)中借助發(fā)電機(jī)調(diào)壓只是一種輔助調(diào)壓措施。2000-10-9462）改變變壓器變比的調(diào)壓方式1.變壓器分接頭的選擇

6300KVA及以下的變壓器有三個(gè)分接頭為UN±5% 1.05UNUN0.95UN——分接頭電壓

8000KVA及以上的變壓器有五個(gè)分接頭為UN±2*2.5%

變壓器低壓側(cè)不設(shè)分接頭。對(duì)三繞組變壓器，一般在高、中壓繞組設(shè)分接頭。2000-10-947下雙繞組變壓器分接頭的選擇：⑴降壓變壓器分接頭的選擇如圖為一降壓變壓器。若通過(guò)功率為P+jQ，高壓側(cè)實(shí)際電壓為U1，低壓側(cè)實(shí)際電壓為U2，歸算到高壓側(cè)的變壓器阻抗為RT+jXT，歸算到高壓側(cè)的變壓器電壓損耗為。顯然有2000-10-948式中： 是變壓器的變比

U1t——高壓繞組分接頭電壓

U2N——低壓繞組額定電壓若將k代入，即可得U1t為

當(dāng)變壓器通過(guò)不同的功率時(shí)，高壓側(cè)電壓U1，電壓損耗以及低壓側(cè)所要求的的實(shí)際電壓U2都要發(fā)生變化。通過(guò)計(jì)算可求出在不同的負(fù)荷下為滿足低壓側(cè)調(diào)壓要求所應(yīng)選擇的高壓側(cè)分接頭電壓。普通的雙繞組變壓器的分接頭只能在停電的情況下改變。在正常的運(yùn)行中無(wú)論負(fù)荷怎樣變化只能有一個(gè)固定的2000-10-949分接頭。為此可以分別求出最大負(fù)荷和最小負(fù)荷下所要求的分接頭電壓，然后取它們的平均值，最后選擇一個(gè)與平均值最接近的分接頭。最大負(fù)荷： （6-14） （6-15）

其算術(shù)平均值為：選擇與U1tav最接近的分接頭，然后校驗(yàn)最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時(shí)低壓母線上的實(shí)際電壓是否符合要求。例：降壓變壓器及等值電路如圖所示。歸算到高壓側(cè)的阻抗為RT+jXT=2.44+j40。最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時(shí)通過(guò)變壓器2000-10-950的功率分別為Smax=28+j14MVA和Smin=10+j6MVA，高壓側(cè)的電壓分別為U1max=110kv和U1min=113kv（順調(diào)壓）。要求低壓母線的電壓變化不超過(guò)6.0~6.6kv的范圍，試選擇分接頭。

31.5MVA （b）（a） 解：先計(jì)算最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時(shí)變壓器的電壓損耗

2000-10-951假定最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時(shí)低壓側(cè)的電壓分別取U2max=6.0kv,U2min=6.6kv,則取平均值：選最接近的分接頭U1t=107.25kv按所選分接頭校驗(yàn)低壓母線的實(shí)際電壓。2000-10-952因此所選分接頭能滿足調(diào)壓要求。（2）升壓變壓器分接頭的選擇選擇升壓變壓器分接頭的方法基本與降壓變壓器相同。所不同的是升壓變壓器中功率方向是從低壓側(cè)送往高壓側(cè)（如圖），因此有

升壓變壓器而 ，從而有2000-10-953式中U2：變壓器低壓側(cè)實(shí)際電壓或給定電壓

U1：高壓側(cè)所要求電壓這里要注意升壓變壓器與降壓變壓器繞組的額定電壓略有差別。另外發(fā)電機(jī)端電壓不能超過(guò)其允許電壓。例：升壓變壓器容量為31.5MVA，變比為121±2×2.5％/6.3kv,歸算到高壓側(cè)的阻抗為3+j48。最大負(fù)荷、最小負(fù)荷時(shí)通過(guò)變壓器的功率分別為Smax=25+j18MVA，Smin=14+j10MVA，高壓側(cè)的要求電壓分別為U1max=120kv和U1min=114kv。發(fā)電機(jī)電壓的調(diào)整范圍是6.0～6.6kv。試選擇分接頭。解：2000-10-954最大負(fù)荷時(shí)U2max=6.6kv,最小負(fù)荷時(shí)U2min=6kv選最接近的分接頭U1t=124.025kv。驗(yàn)算發(fā)電機(jī)端電壓的實(shí)際要求：2000-10-955經(jīng)驗(yàn)證，滿足要求。（3）三繞組變壓器分接頭的選擇上述選擇雙繞組變壓器分接頭的計(jì)算公式也適用于三繞組變壓器的分接頭選擇，但需要根據(jù)變壓器的運(yùn)行方式分別地或依次地逐個(gè)進(jìn)行。通過(guò)以上例題可以看到，采用固定分接頭的變壓器進(jìn)行調(diào)壓，不可能改變電壓損耗的數(shù)值，也不能改變負(fù)荷變化時(shí)副方電壓變化幅度；通過(guò)對(duì)變比的適當(dāng)選擇，只能把這一電壓變化幅度對(duì)副方額定電壓的相對(duì)位置進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整（升高或降低）。2000-10-956

重新選擇

變比若計(jì)及變壓器電壓損耗在內(nèi)的總電壓損耗，最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時(shí)的電壓變化幅度（如12％）超過(guò)了分接頭可能調(diào)整范圍（如±5％）；或者調(diào)壓要求的變化趨勢(shì)與實(shí)際的相反（如逆調(diào)壓時(shí)），則靠選普通變壓器的分接頭的方法就無(wú)法滿足調(diào)壓要求。這時(shí)可采用裝設(shè)帶負(fù)荷調(diào)壓的變壓器或采用其它調(diào)壓措施。2000-10-957帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器有兩種本身就具有調(diào)壓繞組的有載調(diào) 壓變壓器 帶有附加調(diào)壓器的調(diào)壓變壓器2.有載調(diào)壓變壓器有載調(diào)壓變壓器可以在帶負(fù)荷的條件下切換分接頭，而且調(diào)節(jié)范圍也較大，一般在15％以上。目前我國(guó)暫定：110kv的調(diào)壓變壓器有7個(gè)分接頭，即 UN±3×2.5％

220kv的調(diào)壓變壓器有9個(gè)分接頭，即 UN±4×2％采用有載調(diào)壓變壓器時(shí)，可以根據(jù)最大負(fù)荷算得的U1tmax值和最小負(fù)荷算得的U1tmin來(lái)分別選擇各自合適的分接頭。2000-10-958這樣就能縮小副方繞組電壓的變化幅度，甚至改變電壓變化的趨勢(shì)。一般，如系統(tǒng)中無(wú)功功率不缺乏，凡采用普通變壓器不能滿足調(diào)壓要求的場(chǎng)合，采用有載調(diào)壓器后，都可滿足調(diào)壓要求。具體有載調(diào)壓變壓器的接線圖這里不再介紹了。2000-10-9596-5電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整——利用無(wú)功功率 補(bǔ)償調(diào)壓對(duì)于無(wú)功功率較充足的系統(tǒng)，通過(guò)發(fā)電機(jī)和變壓器調(diào)壓基本上可使各負(fù)荷點(diǎn)的電壓保持在允許范圍內(nèi)，但當(dāng)系統(tǒng)中無(wú)功電源不夠充足時(shí)，就必須采用無(wú)功功率補(bǔ)償調(diào)壓。前者不須附加設(shè)備，而后者必須借助于無(wú)功電源。無(wú)功功率的產(chǎn)生基本上不消耗能源，但是無(wú)功功率沿電力網(wǎng)傳送卻要引起有功功率損耗和電壓損耗。合理地配置無(wú)功功率補(bǔ)償容量，以改變電力網(wǎng)的無(wú)功潮流分布，可以減少網(wǎng)絡(luò)中的有功功率損耗和電壓損耗，從而改善用戶的電壓質(zhì)量。本節(jié)主要從調(diào)壓要求的角度來(lái)討論無(wú)功功率補(bǔ)償容量的選擇問(wèn)題。這類補(bǔ)償設(shè)備大致可分為：2000-10-960并聯(lián)電容器并聯(lián)補(bǔ)償調(diào)相機(jī)并聯(lián)在主電路中，提供感性無(wú)功功率 靜止補(bǔ)償器串聯(lián)補(bǔ)償：串聯(lián)在主電路中的電容器。抵償線路中的感抗。6-5-1并聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓1.各種補(bǔ)償設(shè)備的調(diào)壓方式不管哪種補(bǔ)償設(shè)備，其工作原理都是在高峰負(fù)荷（重負(fù)荷）時(shí)發(fā)感性無(wú)功功率，補(bǔ)償負(fù)荷所需無(wú)功，從而減少這部分感性無(wú)功在線路上產(chǎn)生的電壓降落，以提高負(fù)荷的端電壓。不同的補(bǔ)償設(shè)備其調(diào)壓方式不盡相同。2000-10-961（1）調(diào)相機(jī)改變勵(lì)磁電流if來(lái)調(diào)節(jié)其供應(yīng)或吸收的感性無(wú)功功率。若其安裝處端電壓恒定，則無(wú)功功率與勵(lì)磁電流之間有線性關(guān)系。隨著勵(lì)磁電流if的增加，其發(fā)出的感性無(wú)功隨之增加。（2）靜止補(bǔ)償器靜止補(bǔ)償器有多種形式，最典型的形式有： 調(diào)相機(jī)調(diào)節(jié)性能自飽和電抗器：不可控，其工作原理同前。主要用于限制 電壓波動(dòng)。直流助磁飽和電抗器：改變直流助磁電流iclc改變電抗器吸2000-10-962取的感性無(wú)功功率，從而改變補(bǔ)償器供應(yīng)或吸取的感性無(wú)功功率。高端電壓恒定時(shí),其發(fā)出的（或吸收）無(wú)功功率與idc基本成線性關(guān)系。如圖所示：

直流助磁 可控硅控制電抗器型靜止補(bǔ)償器1—投入全部電容器2—投入部分電容器3—不投入電容器2000-10-963（3）并聯(lián)電容器只能吸取容性無(wú)功功率，不能調(diào)節(jié)，只能成組投入以改變其供應(yīng)的感性無(wú)功功率。由于調(diào)節(jié)方式的不同，從而補(bǔ)償設(shè)備的運(yùn)行方式也不相同。若補(bǔ)償后負(fù)荷點(diǎn)在任何情況下其感性無(wú)功功率為定值（實(shí)際上電容器無(wú)法達(dá)到此要求）。下面僅以調(diào)相機(jī)為例來(lái)說(shuō)明。1—補(bǔ)償前2—補(bǔ)償后（a）負(fù)荷功率 （b）調(diào)相機(jī)功率 并聯(lián)設(shè)備的運(yùn)行方式2000-10-964上圖（a）中相對(duì)線2的正負(fù)功率正好由調(diào)相機(jī)來(lái)提供。有關(guān)靜止補(bǔ)償器的運(yùn)行方式大家自己看，在此不再介紹?？梢韵胂笥捎陔娙莶荒芪崭行詿o(wú)功，所以用電容進(jìn)行補(bǔ)償后不能使無(wú)功負(fù)荷保持恒定。2.按調(diào)壓要求選擇無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備容量如圖為一簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)，供電點(diǎn)的電壓U1和負(fù)荷功率P+jQ已給定，線路電容和變壓器的勵(lì)磁功率略去不計(jì)。

簡(jiǎn)單電力網(wǎng)的無(wú)功功率補(bǔ)償2000-10-965未加補(bǔ)償設(shè)備之前，若不計(jì)電壓降的橫分量有：U2’——?dú)w算到高壓側(cè)的變電所低壓母線電壓。在變電所低壓側(cè)設(shè)置容量QC無(wú)功補(bǔ)償裝置后，網(wǎng)絡(luò)傳送到負(fù)荷點(diǎn)的無(wú)功功率為（Q-QC），這時(shí)低壓側(cè)歸算到高壓側(cè)的電壓相應(yīng)變?yōu)閁2c’，故有：若補(bǔ)償前后U1保持不變，則有：由此可求得將變電所低壓母線電壓歸算值由U2’ U2C’時(shí)所需要的無(wú)功補(bǔ)償容量為：2000-10-966上式方括號(hào)中第二項(xiàng)值很小，故可略去，從而 （6-18）如果變壓器的變比為k，經(jīng)補(bǔ)償后變電所低壓側(cè)要求保持的實(shí)際電壓為U2C，則U2C’=kU2C。將其代入式（6-18）得： （6-19）由上式知補(bǔ)償容量QC與調(diào)壓要求（U2C為多少）和變壓器的變比選擇有關(guān)。k的選擇原則是：在滿足調(diào)壓的要求下，使無(wú)功補(bǔ)償容量為最小。2000-10-967下面就補(bǔ)償設(shè)備為靜止電容器、調(diào)相機(jī)為例分別闡述變比的選擇及無(wú)功補(bǔ)償容量的選擇。（1）補(bǔ)償設(shè)備為靜止電容器一般而言，大負(fù)荷時(shí)降壓變電所電壓偏低，小負(fù)荷時(shí)電壓偏高。而電容器只能發(fā)感性無(wú)功以提高電壓，不能吸收無(wú)功以降低電壓。為了充分利用補(bǔ)償容量，最大負(fù)荷時(shí)電容器應(yīng)全部投入，最小負(fù)荷時(shí)全部退出。具體計(jì)算步驟如下：根據(jù)調(diào)壓要求，按最小負(fù)荷時(shí)沒(méi)有補(bǔ)償?shù)那闆r確定變壓器的分接頭。設(shè)U2min’——最小負(fù)荷時(shí)低壓母線歸算到高壓側(cè)的電壓U2min——最小負(fù)荷時(shí)低壓母線要求保持的實(shí)際電壓2000-10-968則 ，由此可求出降壓變壓器的分接頭 電壓Ut為：再按最大負(fù)荷時(shí)的調(diào)壓要求計(jì)算補(bǔ)償容量。即 （6-20）式中U2Cmax——低壓母線補(bǔ)償后要求保持的實(shí)際電壓

U2max’——補(bǔ)償前低壓母線歸算到高壓側(cè)的電壓由式（6-20）計(jì)算求得QC后，從產(chǎn)品目錄（手冊(cè)）中選擇合適的設(shè)備。最后根據(jù)確定的變比和選定的容量，校驗(yàn)實(shí)際的電壓變化。2000-10-969（2）補(bǔ)償設(shè)備為同步調(diào)相機(jī)同步調(diào)相機(jī)過(guò)激運(yùn)行，發(fā)出感性無(wú)功功率使電壓升高，欠激運(yùn)行吸收感性無(wú)功功率使電壓降低。若最大負(fù)荷時(shí)，調(diào)相機(jī)按額定容量過(guò)激運(yùn)行，在最小負(fù)荷時(shí)按二分之一額定容量欠激運(yùn)行，則調(diào)相機(jī)的容量將得到充分利用。根據(jù)以上條件可確定變比k。最大負(fù)荷時(shí)，同步調(diào)相機(jī)容量為： （6-21）最小負(fù)荷時(shí)調(diào)相機(jī)容量為： （6-22）2000-10-970兩式相除得：由此可得：按上式求得的k，選擇一個(gè)最接近的U1t，確定實(shí)際變比k=U1t/U2N,將此k代入式（6-21）可求出需要的調(diào)相機(jī)容量。根據(jù)手冊(cè)選擇容量最接近的調(diào)相機(jī)。并校驗(yàn)電壓。靜止補(bǔ)償器的容量選擇同調(diào)相機(jī)，這里不再累述。電壓消耗 中兩個(gè)分量： 和 ：由有功和電阻產(chǎn)生。低壓電網(wǎng)中，導(dǎo)線截面小，R較大，因此這部分比重較大。2000-10-971 ：由無(wú)功和電抗產(chǎn)生。高壓電網(wǎng)中，X>R，這部分大于前一部分。所以在高壓電網(wǎng)中，減小輸送的無(wú)功功率可產(chǎn)生比較顯著的調(diào)壓效果。在低壓電網(wǎng)中這種調(diào)壓方法就不太合適。例題：P.2712000-10-9726-5-2通過(guò)串聯(lián)補(bǔ)償電容器調(diào)壓串聯(lián)電容器抵償線路中的感抗，既可用于調(diào)壓，也可提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。調(diào)壓：用于電壓等級(jí)較低如10kv、35kv、110kv串聯(lián)電容提高系統(tǒng)穩(wěn)定性：電壓等級(jí)較高的輸電系統(tǒng)如 220kv及以上。其作用在于提高輸送容量，從而 提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。電力系統(tǒng)暫態(tài)分析中介紹?，F(xiàn)在，我們主要討論串聯(lián)電容器用于調(diào)壓。設(shè)簡(jiǎn)單系統(tǒng)如圖所示。2000-10-973串聯(lián)電容器補(bǔ)償未加串聯(lián)電容器補(bǔ)償前，有串聯(lián)電容器后就變成串聯(lián)電容器后電壓損耗之差為2000-10-974U2、U2C：串聯(lián)前后負(fù)荷端的電壓若近似認(rèn)為它們都等于線路額定電壓UN，則由上式可得：△△U：為線路末端電壓要提高的數(shù)值求得XC后就可選擇串聯(lián)電容器的容量。線路上串聯(lián)接入的電容器是由許多單個(gè)電容器并聯(lián)組成，如圖。2000-10-975若每臺(tái)電容器的額定電流為INC，額定電壓為UNC，額定容量為QNC＝UNC·INC，則可根據(jù)通過(guò)的最大負(fù)荷電流Icmax和所需的容抗值XC分別計(jì)算電抗器串、并聯(lián)的臺(tái)數(shù)n、m以及三相電容器的總?cè)萘縌C： （6-25）

三相總共需要的電容器臺(tái)數(shù)為3mn。安裝時(shí)全部電容器串、并聯(lián)后裝在絕緣平臺(tái)上。串聯(lián)接入的電容器安裝的地點(diǎn)與負(fù)荷和電源的分布有關(guān)。地點(diǎn)選擇的原則時(shí)：使沿線電壓盡可能均勻，且各負(fù)荷點(diǎn)電壓均在允許范圍內(nèi)。在單電源線路上，當(dāng)負(fù)荷集中在線路末端時(shí)，可將串2000-10-976聯(lián)電容器安裝在線路末端，以免始端電壓過(guò)高和通過(guò)電容器的短路電流過(guò)大；若沿線有若干負(fù)荷時(shí)，可安裝在未加串聯(lián)電容補(bǔ)償前二分之一線路電壓損耗處。（a）負(fù)荷集中在線路末端（b）沿線有若干負(fù)荷串聯(lián)電容器提高的末端電壓數(shù)值 （即調(diào)壓效果）隨無(wú)功負(fù)荷Q2的大小而變化，負(fù)荷大時(shí)增大，負(fù)荷小時(shí)減小，恰與調(diào)壓的要求一致。這是串聯(lián)電容器調(diào)壓2000-10-977的一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)，它適用于負(fù)荷變化較頻繁的場(chǎng)合。但對(duì)負(fù)荷功率因數(shù)高（如cosφ〉0.95）或?qū)Ь€截面小的線路，由于分量的比重較大，串聯(lián)補(bǔ)償?shù)恼{(diào)壓效果就很小。故串聯(lián)電容器調(diào)壓一般用在供電電壓為35kv或10kv、負(fù)荷波動(dòng)大而頻繁、功率因數(shù)又很低的配電線路上。補(bǔ)償度：補(bǔ)償所需的容抗值XC和被補(bǔ)償線路原來(lái)的感抗值X2之比。即k=XC/XL

在配電網(wǎng)絡(luò)中以調(diào)壓為目的串聯(lián)電容補(bǔ)償，其補(bǔ)償度接近于1或大于1，一般在1～4之間。2000-10-978《電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)分析》復(fù)習(xí)要點(diǎn)第一章電力系統(tǒng)的基本概念§1-1～§1-2有關(guān)基本概念和內(nèi)容要掌握§1-3要了解第二章電力網(wǎng)絡(luò)各元件的參數(shù)和等值電路§2-1電力線路的參數(shù)各類鋁線、銅芯鋁絞線的電抗、電阻、電導(dǎo)、電納的計(jì)算公式要記住。§2-2電力線路的等值電路要了解電力線路的各種等值電路，特別是中等長(zhǎng)度線如電力系統(tǒng)、