第06章 電力系統(tǒng)無功功率平衡與電壓調(diào)整

第六章

電力系統(tǒng)無功功率平衡與電壓調(diào)整1第六章電力系統(tǒng)無功功率平衡與電壓調(diào)整

電壓是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)

電力系統(tǒng)的運(yùn)行電壓水平取決于無功功率

的平衡,實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)在正常電壓水平下的

無功功率平衡，并留有必要的備用容量，是保證電壓質(zhì)量的前提

系統(tǒng)中各種無功電源的無功出力應(yīng)能滿足

系統(tǒng)負(fù)荷和網(wǎng)絡(luò)損耗在額定電壓下對無功

功率的需求，否則電壓就會(huì)偏離額定值26-1電力系統(tǒng)無功功率平衡一、無功負(fù)荷和無功損耗（一）無功功率負(fù)荷各種用電設(shè)備中，除相對很小的白熾燈照明負(fù)荷只消耗有功功率、為

數(shù)不多的同步電動(dòng)機(jī)可發(fā)出一部分無功功率外，大多數(shù)都要消耗無功功

率。因此，無論工業(yè)或農(nóng)業(yè)用戶都以滯后功率因數(shù)運(yùn)行，其值約為0.6~0.9。其中，較大的數(shù)值對應(yīng)于采用大容量同步電動(dòng)機(jī)的場合。異步

機(jī)在系統(tǒng)中占有很大的比重，其消耗的無功為U

2

2QM

=

Qm

+

Qσ

=

X

+

I

XσmQm

為勵(lì)磁無功功率Q

σ

是漏抗中的損耗3勵(lì)磁支路損耗的百分值基本上等于空載電流I0

的百分值，約為1%

~2％不隨負(fù)荷大小的改變而變化，稱之為不變損耗；繞組漏抗中損耗

與所帶負(fù)荷的大小有關(guān)，稱為可變損耗。在變壓器滿載時(shí)，基本上等于

短路電壓Uk

的百分值，約為10％。但對多電壓級(jí)網(wǎng)絡(luò)。變壓器中的無

功功率損耗就相當(dāng)可觀。變壓器的無功損耗是感性的(二)無功功率損耗1．變壓器的無功損耗變壓器中的無功功率損耗分兩部分，即勵(lì)磁支路損耗和繞組漏抗中損耗。

?jB

Tj

X

TG

TR

T.U412．輸電線路的無功損耗電力線路上的無功功率損耗也分兩部分，即并聯(lián)電納和串聯(lián)電抗中的無功功率損耗。并聯(lián)電納中的這種損耗又稱充電功率，與線路電壓的平方成正比，呈容性。串聯(lián)電抗中的這種損耗與負(fù)荷電流的平方成正

比，呈感性。線路的無功總損耗.

P1

+jQ1

R

j

X

P2

+jQ2

.

U

1

。

U

2ΔQB

=

?

jj

ΔQL

+ΔQB

=

—一一般情況下，35kV及以下系統(tǒng)消耗無功功率；110kV及以上系統(tǒng)，輕載或空載時(shí)，成為無功電源，傳輸功率較大時(shí)，消耗無功功率。5二、無功功率電源電力系統(tǒng)的無功功率電源有發(fā)電機(jī),

同步調(diào)相機(jī),靜電電容器及靜止補(bǔ)償器1.

發(fā)電機(jī)最基本的無功電源，即可產(chǎn)生無功也可吸收無功發(fā)電機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，可發(fā)出無功功率：Q

G

N

=

S

GN

s

in

φ

N

=

PG

N

t

g

φN發(fā)電機(jī)在非額定功率因數(shù)下運(yùn)行時(shí)可能

發(fā)出的無功功率由極限圖決定

半徑AC

的圓弧-定子額定電流的限制

半徑OC

的圓弧-轉(zhuǎn)子額定電流的限制

水平線DC

-原動(dòng)機(jī)出力的限制

DF

-

當(dāng)發(fā)電機(jī)超前功率因數(shù)運(yùn)行即進(jìn)

相運(yùn)行時(shí)（發(fā)出有功吸收無功），發(fā)電機(jī)

靜態(tài)穩(wěn)定性和定子端部溫升的限制當(dāng)系統(tǒng)無功電源不足，而有功備用充裕時(shí)，可以利用靠近負(fù)荷中心的發(fā)電

機(jī)降低功率因素運(yùn)行，多發(fā)無功，少發(fā)甚至不發(fā)有功；系統(tǒng)無功充裕，可提高功率因數(shù)，在PGNC段運(yùn)行；如無功過剩，可進(jìn)相運(yùn)行發(fā)電機(jī)的P-Q極限圖.UNDB6F2.靜電電容器

靜電電容器連接在變電所母線上。它供給的無功功率QC值與所在節(jié)點(diǎn)電壓的平方成正比，即QC=

U2/XC

優(yōu)點(diǎn)：靜電電容器的裝設(shè)容量可大可小，既可集中使用，又可以分散安裝。且電容器每單位容量的投資費(fèi)用較小，運(yùn)

行時(shí)功率損耗亦較小，維護(hù)也較方便。

缺點(diǎn)：

電容器的無功功率調(diào)節(jié)性能比較差。發(fā)出無功與線路電壓平方成正比，在電壓偏低最需要無功的時(shí)候發(fā)出的無

功反而減少。73.同步調(diào)相機(jī)同步調(diào)相機(jī)相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)著的、不帶機(jī)械負(fù)載的同步電動(dòng)機(jī) 在過勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，它向系統(tǒng)供給感性無功功率而起無功電源

的作用，能提高系統(tǒng)電壓

在欠勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)（欠勵(lì)磁最大容量只有過勵(lì)磁容量的50%

~

65%），它從系統(tǒng)吸取感性無功功率而起無功負(fù)荷作用，可降

低系統(tǒng)電壓 它能根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)電壓的數(shù)值平滑改變輸出（或吸?。┑臒o

功功率，進(jìn)行電壓調(diào)節(jié),因而調(diào)節(jié)性能較好缺點(diǎn) 同步調(diào)相機(jī)是旋轉(zhuǎn)機(jī)械，運(yùn)行維護(hù)比較復(fù)雜

有功功率損耗較大，在滿負(fù)荷時(shí)約為額定容量的(1.5~5)%

，

容量越小，百分值越大 小容量的調(diào)相機(jī)每kVA容量的投資費(fèi)用也較大。故同步調(diào)相機(jī)

宜大容量集中使用，容量小于5MVA的一般不裝設(shè)同步調(diào)相機(jī)常安裝在樞紐變電所

8(a)可控硅控制

(b)可控硅投切

(c)飽和電抗器型SR

電抗器型(TCR)

電容器型(TSC)

電容和電感組成濾波電路，濾去高次諧波，以免產(chǎn)生電流和電壓的畸變

運(yùn)行維護(hù)簡單，損耗較小，對沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)性，可裝于樞紐變

電所進(jìn)行電壓控制，也可裝于大的沖擊負(fù)荷側(cè)，如軋鋼廠做無功補(bǔ)償4.靜止補(bǔ)償器

靜止補(bǔ)償器由靜電電容器與電抗器并聯(lián)組成，

電容器可發(fā)出無功功率，

電抗器可吸收無功功率，再配以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)裝置，就能夠平滑地改變輸

出（或吸收）的無功功率CTCRCLfCLfCLfSRCSC9三、無功功率平衡無功功率平衡的基本要求

無功電源發(fā)出的無功功率應(yīng)該大于或至少等于

負(fù)荷所需的無功功率和網(wǎng)絡(luò)中的無功損耗之和

系統(tǒng)還必須配置一定的無功備用容量

盡量避免通過電網(wǎng)元件大量的傳送無功功率，

應(yīng)該分地區(qū)分電壓級(jí)地進(jìn)行無功功率平衡

一般情況下按照正常、最大和最小負(fù)荷的運(yùn)行

方式計(jì)算無功平衡，必要時(shí)還應(yīng)校驗(yàn)?zāi)承┰O(shè)備

檢修時(shí)或故障后運(yùn)行方式下的無功功率平衡10（一）電力系統(tǒng)中供應(yīng)的無功功率應(yīng)與消耗的無功相平衡電力系統(tǒng)無功功率的平衡關(guān)系ΣQGC

?

ΣQL

?

ΔQΣ

=

0電源供應(yīng)的無功之和發(fā)電機(jī)供應(yīng)的無功之和調(diào)相機(jī)供應(yīng)的無功之和ΣQGC

=

ΣQG

+ΣQC1

+

ΣQC2

+

ΣQC3并聯(lián)電容器供應(yīng)的無功之和靜止補(bǔ)償

裝置供應(yīng)的無功之和11（二）定期作無功平衡計(jì)算的內(nèi)容(1)參考累計(jì)的運(yùn)行材料確定未來的、

有代表性的預(yù)想有功功率日負(fù)荷曲線(2)確定出現(xiàn)無功功率日最大負(fù)荷時(shí)系統(tǒng)中無功功率負(fù)荷的分配(3)假設(shè)各無功功率電源的容量和配置情況以及某樞紐點(diǎn)的電壓水平(4)計(jì)算系統(tǒng)中的潮流分布(5)根據(jù)潮流分布情況，統(tǒng)計(jì)出平衡關(guān)系式中各項(xiàng)數(shù)據(jù)，判斷系統(tǒng)中無功功

率能否平衡(6)如統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明系統(tǒng)中無功功率有缺額，則應(yīng)變更上列假設(shè)條件，重做

潮流分布計(jì)算；而無功始終無法平衡，則應(yīng)考慮增設(shè)無功電源的方案（三）無功儲(chǔ)備無功平衡的前提是系統(tǒng)的電壓水平正常。和有功一樣，系統(tǒng)中也應(yīng)該保

持一定的無功儲(chǔ)備。

一般取最大負(fù)荷的7~8%。12△Pk

=148kW，I0

%=0.8，Uk

=10.5，kT

=121/10.5變壓器T-2變比kT

=110/11，其余參數(shù)同T-1線路每回每公里r0=0.165歐姆，x0=0.409歐姆b0=2.82×10-6西門子試根據(jù)無功功率平衡的需要確定無功補(bǔ)償容量。發(fā)電機(jī)：PN

=

50MW

,

cosφ

=

0.85

UN

=

10.5kV變壓器T-1每臺(tái)

SN

=31.5MVA，△P0

=38.5kW，T-1

110kV2

×

100kMT-2~SLD

=40

+j30MVA某輸電系統(tǒng)各元件參數(shù)如下：例6-1G

13解：（一）輸電系統(tǒng)參數(shù)計(jì)算變壓器T-1兩臺(tái)并聯(lián)

變壓器T-2兩臺(tái)并聯(lián)

ΔS02

=0.077

+

j0.504(MVA)

14T-2~SLD=40

+j30MVA例6-1T-1

110kVG

輸電線路

例6-1

1

BL

=

1

×

2

×

2.82

×

10?6

×

100=2.82

×

10?6

(S)2

2ΔQB1

=ΔQB2

=

?

BLU=?2.82

×

10?4

×

1102

=?3.412(M

var)輸電系統(tǒng)等值電路如上圖（二）無功補(bǔ)償?shù)墓β势胶庥?jì)算作為初步估算，先用負(fù)荷功率計(jì)算變壓器繞組損耗和線路損耗RLT

=RT1

+

RL

+

RT2

=1.092

+

8.25

+

0.902=10.244(Ω)XLT

=

XT1

+

XL

+

XT2

=24.402

+

20.45

+

20.167=65.019(Ω)

N2例6-1累計(jì)到發(fā)電機(jī)端的輸電系統(tǒng)的總功率需求為

=42.27

+

j37.618

(MVA

)若發(fā)電機(jī)在滿足有功需求時(shí)按額定功率因數(shù)運(yùn)行，其輸出功率SG

=42.27

+

j42.27

×

tgφ=42.27+j26.196(MVA

)此時(shí)無功缺額達(dá)到37.618

?

26.196=11.422(Mvar)根據(jù)以上對無功功率缺額的初步估算，擬在變壓器T-2的低壓

側(cè)設(shè)置10Mvar補(bǔ)償容量，補(bǔ)償前負(fù)荷功率因數(shù)為0.8，補(bǔ)償后

可提高到0.895.計(jì)及補(bǔ)償后線路和變壓器繞組損耗還會(huì)減少，

發(fā)電機(jī)將能在額定功率因數(shù)附近運(yùn)行16例6-1

（三）補(bǔ)償后的功率平衡計(jì)算

S′

=40.226+j23.837

?

j3.412=40.226+j20.425(MVA

)

S1

=40.226

+

j20.425

+1.388

+

j3.440

?

j3.412＝41.614

+

j20.453(MVA

)

輸電系統(tǒng)要求發(fā)電機(jī)輸出的功率為SG

=41.614

+

j20.453

+

0.194

+

j4.336+0.077+j0.504=41.885

+

j25.293(MVA

)

此時(shí)發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)cosφ

=0.856。計(jì)算結(jié)果表明，所選補(bǔ)償容量是適宜的

171′6-2

電力系統(tǒng)無功功率的最優(yōu)分配一、無功功率電源的最優(yōu)分布（一）數(shù)學(xué)模型產(chǎn)生無功功率并不消耗能源，但是無功功率在網(wǎng)絡(luò)中傳送則會(huì)產(chǎn)

生有功功率損耗。首先是要求進(jìn)行有功負(fù)荷的經(jīng)濟(jì)分配。在有功負(fù)荷

分配已確定的前提下，調(diào)整各無功電源之間的負(fù)荷分布，使有功網(wǎng)損

達(dá)到最小，這就是無功功率負(fù)荷經(jīng)濟(jì)分布的目標(biāo)。Σ

QGi

?

Σ

QLi

?ΔQΣ

=

01i1i全系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的

無功負(fù)荷功率之和Ui

min

≤

Ui

≤

Ui

max

,

QGi

min

≤

QGi

≤

QGi

max分別為電壓允許上下界、無功功率允許的上下界全系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的無功注入功率之和全系統(tǒng)的

無功損耗ΔPΣ

(QG1,

QG2,

....QGN,

)=ΔPΣ

(QGi

)1.目標(biāo)函數(shù)全網(wǎng)有

功損耗最小各無功電源供

應(yīng)的無功功率2.約束條件18（二）等網(wǎng)損微增率準(zhǔn)則的推導(dǎo)

拉格朗日增廣目標(biāo)函數(shù)

有

=0,i

=1,

2....n

解得

網(wǎng)損修正系數(shù)，不考慮無功網(wǎng)損時(shí)為1分別為有功網(wǎng)損微增率和無功網(wǎng)損微增率

19二、無功負(fù)荷的最優(yōu)補(bǔ)償1.無功功率負(fù)荷最優(yōu)補(bǔ)償?shù)哪繕?biāo)函數(shù)電網(wǎng)增加補(bǔ)償后，電壓質(zhì)量提高，網(wǎng)損降低，但需要投入資金，補(bǔ)償?shù)南葲Q條件是

C

=

C

e

(Q

C

i

)

?

C

C

(Q

C

i

)>0其中

Ce

(QCi

)=β(ΔPΣ

0

-ΔPΣ

)τmax—設(shè)置補(bǔ)償設(shè)備QCi

后每年可節(jié)約的電能損耗費(fèi)用

CC

(QCi

)=(α

+

γ)KC

QCi

—設(shè)置補(bǔ)償設(shè)備QCi

而需耗費(fèi)的費(fèi)用目標(biāo)函數(shù)是

C

=β(ΔPΣ

0

-ΔPΣ

)τmax

?(α

+

γ

)KC

QCi

最大

α、γ—分別為折舊維修率和投資回收率

KC

—單位容量補(bǔ)償設(shè)備投資，元/

k

varβ—單位電能損耗價(jià)格，元/kWhτmax

—全網(wǎng)最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù)2.最優(yōu)網(wǎng)損微增率準(zhǔn)則

應(yīng)在網(wǎng)損微增率為負(fù)，且小于最優(yōu)網(wǎng)損微增率的節(jié)點(diǎn)設(shè)置無功補(bǔ)償設(shè)備

206-3

電壓管理和借發(fā)電機(jī)、變壓器調(diào)壓一、概述(一）調(diào)整電壓的必要性電壓質(zhì)量對電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對保證用戶安全

生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量以及電氣設(shè)備的安全與壽命有重要的影響。 電壓偏離額定值導(dǎo)致設(shè)備效率降低，經(jīng)濟(jì)性能變差 電壓過高會(huì)減小照明設(shè)備使用壽命，對電氣設(shè)備絕緣造成不利影響擊穿 電壓過低使異步機(jī)的轉(zhuǎn)差率增大，電流增加，溫升增加，使用壽命縮短 對系統(tǒng)影響：電壓降低引起廠用電動(dòng)機(jī)功率下降，影響發(fā)電機(jī)出力；功率損耗增加；還可能危及電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性21（二）我國規(guī)定的允許電壓偏移

35kV及以上電壓供電負(fù)荷:

±5%

10kV及以下電壓供電負(fù)荷:

±7%

低壓照明負(fù)荷:

+5%~-10%

農(nóng)村電網(wǎng):

+7.5%~-10%

事故下允許再增加5%，但總的正偏移不應(yīng)超過

10%22二、電壓波動(dòng)和電壓管理（一）電壓波動(dòng)電壓波動(dòng)是指由用電負(fù)荷功率的變化而引起

的電壓變化（1）變化周期長、波及面積大的負(fù)荷變動(dòng)引起的

電壓波動(dòng)，主要是生產(chǎn)、生活和氣象變化引起的。（2）沖擊性或間歇性負(fù)荷變化引起的電壓波動(dòng)，

如往復(fù)式泵、電弧爐、卷揚(yáng)機(jī)、通風(fēng)設(shè)備等，其

電壓波動(dòng)的波及面不如前者大23限制沖擊性或間歇性負(fù)荷變化引起的電壓波動(dòng)的措施（1）由大容量變電所以專用線向這類負(fù)荷供電（2）在發(fā)生電壓波動(dòng)的地點(diǎn)和電源之間設(shè)置串聯(lián)

電容器（3）在這類負(fù)荷附近裝設(shè)調(diào)相機(jī)，并在其供電線

路上串聯(lián)電抗器（4）在這類負(fù)荷的供電線路上設(shè)置靜止補(bǔ)償器24（二）電壓管理電力系統(tǒng)電壓的運(yùn)行管理主要是通過對電壓中樞點(diǎn)的監(jiān)視和控制來實(shí)現(xiàn)的電壓中樞點(diǎn)：電力系統(tǒng)中重要的電壓支撐點(diǎn)，指能反應(yīng)和控制系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠或變電所母線電力系統(tǒng)中負(fù)荷點(diǎn)數(shù)目眾多又很分散，有必要選擇一些有代表性的

電壓中樞點(diǎn)，大多數(shù)負(fù)荷由這些中樞點(diǎn)供電，若能控制中樞點(diǎn)電壓偏移

在允許的范圍內(nèi)，也就控制了大部分負(fù)荷點(diǎn)的電壓偏移1．電壓中樞點(diǎn)的選擇（1）大型發(fā)電廠的高壓母線（2）樞紐變電所的二次母線（3）有大量地方性負(fù)荷的發(fā)電廠母線。25根據(jù)中樞點(diǎn)周圍節(jié)點(diǎn)對電壓偏移的要求確定中樞點(diǎn)電壓允許變化范圍ΔU0.03UN0.01UN中樞點(diǎn)電壓控制ΔU

0.1UN0.04UN26節(jié)點(diǎn)i和j對中樞點(diǎn)O電壓變化范圍的要求為滿足i節(jié)點(diǎn)的調(diào)壓要求，中樞點(diǎn)O電壓應(yīng)控制的變化范圍是0~

8h

UO

=Ui

+ΔUOi

=(0.95~

1.05)UN

+0.04UN

=(0.99~

1

.09)UN

8~

12h

UO

=Ui

+ΔUOi

=(0.95~

1.05)UN

+0.

1UN

=(1

.05

~

1.15)UN為滿足j節(jié)點(diǎn)的調(diào)壓要求，中樞點(diǎn)O電壓應(yīng)控制的變化范圍是0~

16h

UO

=Uj

+ΔUOj

=(0.95~

1.05)UN

+0.01UN

=(0.96~

1

.06)UN16~

24h

UO

=Uj

+ΔUOj

=(0.95~

1.05)UN

+0

.03UNUi

Uj=(0.98

~

1

.08)UN1.08UN0.98UN1.06UN0.96UN1.09UN0.99UN1.15UN1.05UN27中樞點(diǎn)O電壓應(yīng)控制的變化范圍

同時(shí)滿足節(jié)點(diǎn)i和j的調(diào)壓要求

不能同時(shí)滿足，采取其它調(diào)壓措施不可控282．從規(guī)劃角度管理在電力系統(tǒng)規(guī)劃階段，由于由較高電壓系統(tǒng)供電的較低電壓級(jí)網(wǎng)

絡(luò)尚未確定，各負(fù)荷點(diǎn)對電壓質(zhì)量的要求及負(fù)荷的變動(dòng)尚未明確，因此

可大致確定中樞點(diǎn)電壓的允許變化范圍，稱為中樞點(diǎn)調(diào)壓方式中樞點(diǎn)電壓調(diào)整方式一般分為逆調(diào)壓、順調(diào)壓和常調(diào)壓(1)逆調(diào)壓：適用于大型網(wǎng)絡(luò)，供電線路較長，負(fù)荷變動(dòng)較大的

中樞點(diǎn)

最大負(fù)荷時(shí)升高電壓，比線路額定電壓高5%，即1.05UN

最小負(fù)荷時(shí),使中樞點(diǎn)電壓降至線路額定電壓(2)順調(diào)壓：適用于小型網(wǎng)絡(luò)，供電線路不長，負(fù)荷變動(dòng)不大

最大負(fù)荷時(shí)降低電壓，不低于線路額定電壓的2.5%，即1.025UN；

最小負(fù)荷時(shí)升高電壓，但不超過線路額定電壓的7.5%，即1.075UN。(3)常調(diào)壓：適用于中型網(wǎng)絡(luò)，負(fù)荷變動(dòng)相差不多

中樞點(diǎn)電壓保持在比線路額定電壓高2~5%

，(1.02~1.05)

UN29三、電力系統(tǒng)的調(diào)壓方法（一）借改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓

現(xiàn)代同步發(fā)電機(jī)在端電壓偏離額定值±5的范圍內(nèi)，能夠以額定功率運(yùn)

行。根據(jù)運(yùn)行情況調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流來改變機(jī)端電壓

適合于由孤立發(fā)電廠不經(jīng)升壓直接供電的小型電力網(wǎng)。

在大型電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)調(diào)壓一般只作為一種輔助性的調(diào)壓措施。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(yùn)行方式下

電壓損耗之差（變化幅度）太大

逆調(diào)壓:發(fā)電機(jī)調(diào)壓主要是為了滿足近處地方負(fù)荷的電壓質(zhì)量要求，發(fā)電

機(jī)電壓在最大負(fù)荷時(shí)提高

5%，最小負(fù)荷時(shí)保持為額定電壓，采取這種逆調(diào)

壓方式，對于解決多級(jí)變壓供電系統(tǒng)的調(diào)壓問題也是有利的。多級(jí)變壓供電系統(tǒng)的電壓損耗分布15%~35%30（二）改變變壓器變比調(diào)壓改變變壓器的變比可以升高或降低次級(jí)繞組的電壓。改變變壓

器的變比調(diào)壓實(shí)際上就是根據(jù)調(diào)壓要求適當(dāng)選擇分接頭1.變壓器的分接頭雙繞組變壓器的高壓繞組和三繞組變壓器的

高壓繞組及中壓繞組一般有若干個(gè)分接頭可供選

擇，通過選擇不同的分接頭，可以改變變壓器的

變比改變分接頭的方式：

有載調(diào)壓變壓器：帶負(fù)荷改變分接頭，允許變壓

器在帶負(fù)荷情況下改變其分接頭位置

無載調(diào)壓變壓器，變壓器必須先退出工作才能改

變其分接頭31U11、Δ

U1、U12

隨變壓器要通過的功率而變化，可以求出在不同的負(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

無載調(diào)壓變壓器正常的運(yùn)行中只能使用一個(gè)固定的分接頭，可以取最大

負(fù)荷和最小負(fù)荷下所要求的分接頭電壓的平均值電壓損耗

:

Δ

U1

=(PRT1

+QXT1

)/U11變壓器的變比

:

K1

=Ut11

/

UN12

，U12

=

UN12

分接頭電壓

Ut11

=

UN12

根據(jù)Ut11

值可選擇一個(gè)與它最接近的分接頭，

校驗(yàn)最大負(fù)荷和最小負(fù)荷

時(shí)低壓母線上的實(shí)際電壓是否滿足要求322．雙繞組變壓器分接頭電壓的計(jì)算

降壓變壓器T1:T3Ut11min

=

(U11min

?ΔU1min

)

UN12

U12

minUt11

=

(Ut11max

+

Ut11min

)

/

2

低壓母線要求電壓U12

=

(U1

1

?

Δ

U1

)/KUt11max

=

(U11max

?ΔU1max

)

UN12最大負(fù)荷

最小負(fù)荷

平均值..U31

ΔU31.U21.ΔU2.U12.ΔU1.U12U12

maxG.U32.U11T1T2Ut31

=

(Ut31max

+Ut31min)/2

無論是升壓變壓器還是降壓變壓器，計(jì)算分接頭電壓后，選擇一個(gè)與計(jì)算值最接近的分接頭電壓，之后再校驗(yàn)

高壓母線要求電壓

K3

:

變壓器的變比

可得分接頭電壓的計(jì)算公式：升壓變壓器T3

:選擇升壓變壓器分接頭的方法與選擇降壓變壓器的基本相同Ut31max

=

(U31max

+ΔU3max)UN32

U32

max

Ut31min

=

(U31min

+ΔU3min)UN32

U32minT3..U31

ΔU3G

.U11.ΔU1.U12.U21.ΔU2.U12.U32T133T2三繞組變壓器分接頭電壓的計(jì)算一般三繞組變壓器的高、中壓繞組側(cè)有分接頭可供選擇使用，低壓繞組無分接頭。具體選擇分接頭的計(jì)算方法可分兩次套用雙繞組變壓器分接頭的選擇方法（1）首先由高、低壓兩側(cè)按低壓側(cè)的調(diào)壓要求，確定出高壓

側(cè)的分接頭（2）由高、中壓兩側(cè)按中壓側(cè)調(diào)壓要求，確定中壓側(cè)分接頭（3）最后校驗(yàn)中壓側(cè)和低壓側(cè)的調(diào)壓效果是否滿足要求校驗(yàn)時(shí)，電壓偏移小于兩個(gè)相鄰分接頭電壓差的一半，

即認(rèn)為滿足要求，

如8000kVA以上容量變壓器的分接頭電

壓UN

±2×2.5%

，如偏差<1.25%(0.0125

UN)即可34側(cè)母線電壓允許偏移在最大和最小負(fù)荷時(shí)分別是額定電壓的2.5%和7.5%.最大和最小負(fù)荷為18MVA和7MVA,cos

?=0.8,變壓器高壓側(cè)的電壓在任何負(fù)荷下均維持為107.5kV。變壓

器的參數(shù)為：Uk

%=10.5

，Pk=163kW,不計(jì)激磁影響。試選

擇變壓器的分接頭。解

變壓器的電阻和電抗為：.

×

103

=

×

103

=

4.93

U

2

：

×

103

=×

103

=63.5

R

+

jX

TTS~111′例6-2某降壓變電所裝設(shè)一容量為20MVA，

電壓為110/11kV的變壓器，變壓器低壓U.

.

K

1

U12.U12

~S20MVA110/11kV.UT13511.

變壓器最

-

小負(fù)荷

最大和最小負(fù)荷低壓母線要求電壓最2大和例6

由高壓側(cè)給定電壓算出歸算到高壓側(cè)的低壓母線電壓為U′

U

ΔU

107

5

14.4

×

4.93+10.8

×

63.5

解得

U2

max

=

99.9kV，U2

min

=

104.6kV1′1′最大負(fù)荷時(shí)最小負(fù)荷時(shí)最大負(fù)荷時(shí)電壓低最小負(fù)荷時(shí)電壓高36

分接頭平均電壓

Ut11

=

=

107.12

最大負(fù)荷時(shí)低壓母線電壓

U12

max

=

U

2

max

=

99.9

×

=

10.25

最小負(fù)荷時(shí)低壓母線電壓

U12

min

=

U

2

min

=

104.6

×

=

10.73

最大負(fù)荷時(shí)低壓母線電壓偏移

ΔU1max

×

100=2.5最小負(fù)荷時(shí)低壓母線電壓偏移

ΔU1min

×

100

=

7.3最小負(fù)荷時(shí)分接頭電壓最大負(fù)荷時(shí)分接頭電壓故選擇110?

2.5%的分接頭，電壓為107.25kV

校驗(yàn)所選分接頭電壓使低壓母線電壓波動(dòng)在2.5%?

7.5%范圍之內(nèi)，是合適的37RT

+

jXT

S~

分接頭電壓例6-2.K：1

12.U

21′.UU116-4利用無功補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓一、按調(diào)壓要求選擇無功補(bǔ)償設(shè)備容量供電點(diǎn)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)。且不計(jì)電壓降落的橫分量.補(bǔ)償前

U1

=

U

+

如果補(bǔ)償前后U1保持不變

2′

歸算到高壓側(cè)的

變電所低壓側(cè)電壓補(bǔ)償后

U1

=

U

c

+

2′可解得.

238UU2c1..

2U1補(bǔ)償容量

忽略第二項(xiàng)

變壓器的變比為K，補(bǔ)償后低壓母線電壓為U2cU

c

=

KU2c

補(bǔ)償容量與調(diào)壓要求和降壓變壓器的變比選擇均有關(guān)。變比K的選擇原則：在滿足調(diào)壓的要求下，使無功補(bǔ)償容量為最小，無功補(bǔ)償設(shè)備的性能不同，選擇變比的條件也不相同2′39U二、最小補(bǔ)償容量的確定補(bǔ)償容量與調(diào)壓要求和降壓變壓器的變比選擇均有關(guān)。這就要求在確定補(bǔ)償容量之前，先確定變壓器的變比，而變比的

確定又與選擇的補(bǔ)償設(shè)備種類有關(guān)1.

并聯(lián)電容器 按最小負(fù)荷時(shí)，電容器全部退出運(yùn)行時(shí)的調(diào)壓要求確定變

壓器變比Ut11

=

(U11min

?

ΔU1min

)UN12

/

U12min選擇變壓器分接頭電壓與Ut11相接近，選定后得K=

Ut11/

UN12 按最大負(fù)荷時(shí)的調(diào)壓要求計(jì)算補(bǔ)償容量

402.同步調(diào)相機(jī)

首先確定變比K最大負(fù)荷時(shí)調(diào)相機(jī)容量為：最小負(fù)荷時(shí)調(diào)相機(jī)容量應(yīng)為

可解出：確定實(shí)際變比

確定補(bǔ)償容量

K

=

Ut11UN1241

-3

保持10.5kV,試確定補(bǔ)償設(shè)備采用電容器時(shí)的設(shè)備容量。解：（一）變電所低壓側(cè)母線歸算到高壓側(cè)的電壓因?yàn)槭锥穗妷阂阎?，宜采用首端功率?jì)算網(wǎng)絡(luò)電壓損耗母線要壓降壓變電所低例6

U

max

=

U1

?

P1max

R

+

Q1max

X

=

118

?

21.34

×

26

+

21.71

×

130

=

89.37(kV)U

110U

min

=

U1

?

P1min

R

1minX

=

118

?

10.34

×

26

9.18

×

130

=

105.61(kV)

42110+

2U+2′2′最大負(fù)荷時(shí)最小負(fù)荷時(shí)

首端功率為電壓例6-3

最小負(fù)荷，電容器全部退出運(yùn)行時(shí)變壓器的變比2min

.最接近的抽頭電壓是110kV,降壓變壓器的變比K=110/10，無功補(bǔ)償容量

取電容器容量12Mvar解：（二）選擇電容器容量

=43例6-3

1max

=

max

+Δ

max

=

20+j(15?12)

+0.88+j4.4

=

20.88+j7.4(MVA)

滿足要求S~S~S~(三)驗(yàn)算最大負(fù)荷時(shí)受端低壓側(cè)的實(shí)際電壓

=441