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1、广西大学广西大学电气工程学院电气工程学院第六章第六章 电力系统的电力系统的无功功率和电压调整无功功率和电压调整GXU1.1.1.1.无功功率的最优分配无功功率的最优分配无功功率的最优分配无功功率的最优分配2.2.2.2.电力系统的最优调整电力系统的最优调整电力系统的最优调整电力系统的最优调整本章的主要内容本章的主要内容2 GXU一、无功功率负荷与无功功率损耗一、无功功率负荷与无功功率损耗1.1.无功功率负荷无功功率负荷n未经补偿的综合负荷的自然功率因数为未经补偿的综合负荷的自然功率因数为0.60.9，以滞，以滞后功率因数运行，低值对应与异步电动机比例较高的后功率因数运行，低值对应与异步电动机比
2、例较高的负荷，高值对应于采用大容量同步电动机的场合。负荷，高值对应于采用大容量同步电动机的场合。n负荷无功功率的峰值与有功功率的不一定同时出现，负荷无功功率的峰值与有功功率的不一定同时出现，其峰值出现在工业负荷最大的时刻，一般在白天。其峰值出现在工业负荷最大的时刻，一般在白天。第一节第一节 电力系统中无功功率的平衡电力系统中无功功率的平衡3 GXU无功功率负荷无功功率负荷异步电动机在无功负荷中占的比重很大。系统无异步电动机在无功负荷中占的比重很大。系统无功负荷的电压特性主要由异步电动机决定。功负荷的电压特性主要由异步电动机决定。异步电动机的无功功率：异步电动机的无功功率：具有正的调节效应具有正
3、的调节效应:dQ/dU 0QDU负荷的无功特性负荷的无功特性4 GXU第一节第一节 电力系统中无功功率的平衡电力系统中无功功率的平衡负荷功率因数的规定负荷功率因数的规定 高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的电力用户功率因数电压装置的电力用户功率因数0.9；其他其他100kVA及以上电力用户和大、中型电力排灌及以上电力用户和大、中型电力排灌站，功率因数为站，功率因数为0.85以上；以上；趸售和农业用电，功率因数为趸售和农业用电，功率因数为0.80以上以上。5 GXU第一节第一节 电力系统中无功功率的平衡电力系统中无功功率的平衡电网功率因数
4、的规定电网功率因数的规定 500500（330330）kVkV线路的充电功率应基本予以补偿；线路的充电功率应基本予以补偿；220kV220kV变压器二次的功率因数变压器二次的功率因数0.950.95；110kV110kV35kV35kV变压器二次的功率因数变压器二次的功率因数0.90.9。6 GXU第一节第一节 电力系统中无功功率的平衡电力系统中无功功率的平衡2.2.变压器中的无功功率损耗变压器中的无功功率损耗l励磁支路的功率损耗：其百分值基本上等于空载励磁支路的功率损耗：其百分值基本上等于空载电流电流 I0 的百分值，约为的百分值，约为1%-2%。l绕组漏抗中的功率损耗：在变压器满载时，基本
5、绕组漏抗中的功率损耗：在变压器满载时，基本上等于短路电压上等于短路电压Uk的百分值，约为的百分值，约为10%。7 GXU第一节第一节 电力系统中无功功率的平衡电力系统中无功功率的平衡3.3.线路上的无功功率损耗线路上的无功功率损耗l并联电纳的无功功率损耗（充电功率），与线路并联电纳的无功功率损耗（充电功率），与线路电压的平方成正比，为容性；电压的平方成正比，为容性；l串联电抗的无功功率，与负荷电流的平方成正比，串联电抗的无功功率，与负荷电流的平方成正比，为感性；为感性；l输送的有功功率（输送的有功功率（）自然功率。）自然功率。8 GXU二、无功功率电源二、无功功率电源1.1.发电机发电机基本的
6、无功功率电源，可以通过调节发电机的励磁电流来改变发电机发出的无功功率，增加励磁电流，可以增加无功功率的输出；反之，减少无功功率输出。第一节第一节 电力系统中无功功率的平衡电力系统中无功功率的平衡PQABCD0P Q 极限图9 GXU2.2.电容器电容器并联于变电所运行，发出的无功为并联于变电所运行，发出的无功为具有正调节效应（具有正调节效应（dQ/dU 0）特点：特点：1）特性不理想，不能连续调节；）特性不理想，不能连续调节；2）运行维护简单，有功损耗小，成本低，装设灵活）运行维护简单，有功损耗小，成本低，装设灵活 方便。方便。第一节第一节 电力系统中无功功率的平衡电力系统中无功功率的平衡GX
7、U3.3.调相机调相机实质上是只能发无功功率的发电机。实质上是只能发无功功率的发电机。运行方式：运行方式：1）过励磁：发出无功）过励磁：发出无功 2）欠励磁：吸收无功）欠励磁：吸收无功欠励磁容量欠励磁容量 50过励磁容量过励磁容量特点：特点：1）能连续调节，调节范围宽；）能连续调节，调节范围宽；2）运行维护较复杂，有功损耗较大，成本较高；）运行维护较复杂，有功损耗较大，成本较高；3）适用于大容量地装设于枢纽变电所。）适用于大容量地装设于枢纽变电所。第一节第一节 电力系统中无功功率的平衡电力系统中无功功率的平衡GXU4.4.静止补偿器和静止调相机静止补偿器和静止调相机静止补偿器和静止调相机：分别
8、与电容器和调静止补偿器和静止调相机：分别与电容器和调相机相对应而又同属相机相对应而又同属“灵活交流输电系统灵活交流输电系统”范范畴的两种无功功率电源。畴的两种无功功率电源。特点：特点：1）能快速平滑地调节无功，运行维护简单，损耗较小，）能快速平滑地调节无功，运行维护简单，损耗较小，能分相补偿；能分相补偿；2）会产生高次谐波。）会产生高次谐波。第一节第一节 电力系统中无功功率的平衡电力系统中无功功率的平衡GXU5.5.并联电抗器并联电抗器就感性无功功率而言，并联电抗器显然不是电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源而是负荷，但在某些电力系统中的确装有这
9、种设备，用以吸取轻载或空载线路过剩的感性种设备，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。还有提高输送能力，降低过电压等作用。第一节第一节 电力系统中无功功率的平衡电力系统中无功功率的平衡GXU主要无功电源设备的比较主要无功电源设备的比较性能性能电容器电容器调相机调相机静止补偿器静止补偿器TCRTCR型型TSCTSC型型SRSR型型调节范围调节范围超前超前超前超前/滞后滞后超前超前/滞后滞后超前超前超前超前/滞后滞后控制方式控制方式不连续不连续连续连续连续连续不连续不连续连续连续调节灵活性
10、调节灵活性差差好好很好很好好好差差启动速度启动速度中等中等慢慢很好很好快快快快反应速度反应速度快快慢慢快快快快快快调节精度调节精度差差好好很好很好差差好好产生高次谐波产生高次谐波无无少少多多无无少少电压调节效应电压调节效应负负正正正（一定范围内）正（一定范围内）负负正（一定范围内）正（一定范围内）承受过电压能力承受过电压能力无无好好中等中等无无好好有功功率损耗有功功率损耗0.3%0.3%0.5%0.5%1.5%1.5%3.0%3.0%1%1%0.3%0.3%0.5%0.5%1%1%单位容量投资单位容量投资低低高高中等中等中等中等中等中等维护检修维护检修方便方便不方便不方便方便方便方便方便不常维
11、修不常维修其他其他过负荷能力较强；过负荷能力较强；增大系统短路电流增大系统短路电流过负荷能力强；噪过负荷能力强；噪声大声大GXU第一节第一节 电力系统中无功功率的平衡电力系统中无功功率的平衡三、无功功率的平衡三、无功功率的平衡要求：要求：1.1.无功电源要充足无功电源要充足2.2.无功电源的配置要合理无功电源的配置要合理3.3.采用一定的调节措施便可实现采用一定的调节措施便可实现电压调整的目标电压调整的目标QU无功功率平衡和系统无功功率平衡和系统 电压水平的关系电压水平的关系GXU无功配置原则无功配置原则v电力系统的无功电源与无功负荷，在高峰或低谷电力系统的无功电源与无功负荷，在高峰或低谷时都
12、应采用分（电压）层和分（供电）区基本平时都应采用分（电压）层和分（供电）区基本平衡的原则进行配置和运行，并应具有灵活的无功衡的原则进行配置和运行，并应具有灵活的无功调节能力与检修备用调节能力与检修备用 。v为了控制电压在允许的范围内，必须保证有充足为了控制电压在允许的范围内，必须保证有充足的无功电源，在全网平衡的基础上，留有备用的的无功电源，在全网平衡的基础上，留有备用的容量。电力系统的无功容量是有功容量的容量。电力系统的无功容量是有功容量的1.51.51.71.7倍。倍。GXU第二节第二节 电力系统中无功功率的最优分布电力系统中无功功率的最优分布无功功率的最优分布包括两方面的内容：无功功率的
13、最优分布包括两方面的内容：1.1.无功功率电源的最优分布无功功率电源的最优分布2.2.无功功率负荷的最优补偿无功功率负荷的最优补偿GXU第二节第二节 电力系统中无功功率的最优分布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一、无功功率电源的最优分布v 目标函数目标函数v 约束条件约束条件GXU无功功率电源最优分布的求解无功功率电源最优分布的求解v 拉格朗日函数拉格朗日函数v 极值条件极值条件等网损微增率准则无功功率平衡GXU第二节第二节 电力系统中无功功率的最优分布电力系统中无功功率的最优分布二、无功功率负荷的最优补偿二、无功功率负荷的最优补偿v所谓无功功率负荷补偿是指最优补偿容量的
14、确定、所谓无功功率负荷补偿是指最优补偿容量的确定、最优补偿设备的分布和最优补偿顺序的选择等问最优补偿设备的分布和最优补偿顺序的选择等问题。题。v即解决无功补偿设备投入及运行成本与装设补偿即解决无功补偿设备投入及运行成本与装设补偿设备后所节约的能源损耗费用二者之间的经济效设备后所节约的能源损耗费用二者之间的经济效益的最优化问题。益的最优化问题。GXU第三节第三节 电力系统的电压调整电力系统的电压调整一、调整电压的必要性一、调整电压的必要性v所有的用电设备都是按运行在额定电压时效率为最高设所有的用电设备都是按运行在额定电压时效率为最高设计的，偏离额定电压必然导致效率下降，经济性变差；计的，偏离额定
15、电压必然导致效率下降，经济性变差；v电压降低将使发电机定子电流增大，引起定子绕组过热电压降低将使发电机定子电流增大，引起定子绕组过热损坏；损坏；v由于系统无功短缺，电压水平低下，某些枢纽变电所母由于系统无功短缺，电压水平低下，某些枢纽变电所母线电压在微小扰动下顷刻间大幅下降，引起电压崩溃，线电压在微小扰动下顷刻间大幅下降，引起电压崩溃，这是严重导致系统瓦解的灾难性事故。这是严重导致系统瓦解的灾难性事故。GXU调压的目标调压的目标电压偏移电压偏移：指线路始端或末端电压与线路额定电：指线路始端或末端电压与线路额定电压的数值差。压的数值差。v35kV及以上：及以上：-10%10%v10kV及以下：及
16、以下：-7%7%v电力系统调压的目的是保证系统中各负荷点的电压在允电力系统调压的目的是保证系统中各负荷点的电压在允许的偏移范围内。许的偏移范围内。？用什么来调压，怎么调压？用什么来调压，怎么调压GXU无功功率与电压的关系无功功率与电压的关系v一个是控制变量，一个是状态变量。一个是控制变量，一个是状态变量。v节点电压有效值的大小对无功功率分布起决定作节点电压有效值的大小对无功功率分布起决定作用。用。v无功功率对电压水平有决定性影响。无功功率对电压水平有决定性影响。n电力系统当中，各种用电设备吸收的无功功率与所加电力系统当中，各种用电设备吸收的无功功率与所加电压有关。电压有关。n当系统出现无功功率
17、缺额，系统所接的各负荷的电压当系统出现无功功率缺额，系统所接的各负荷的电压将下降，减少其向系统吸收的无功功率，才能获得无将下降，减少其向系统吸收的无功功率，才能获得无功功率的平衡。功功率的平衡。v电压的控制也就是无功控制。电压的控制也就是无功控制。GXU无功功率与电压的关系无功功率与电压的关系节点电压有效值的大小对无功功率分布起决定作用节点电压有效值的大小对无功功率分布起决定作用超高压线路GXU无功功率与电压的关系无功功率与电压的关系无功功率对节点电压有效值起决定性影响无功功率对节点电压有效值起决定性影响超高压线路GXU第三节第三节 电力系统的电压调整电力系统的电压调整二、电压波动和电压管理二
18、、电压波动和电压管理v电压波动由冲击性或间歇性负荷引起；电压波动由冲击性或间歇性负荷引起；v习惯上所谓的电压调整仅针对周期长、波及面大，主要习惯上所谓的电压调整仅针对周期长、波及面大，主要由生产、生活和气象变化引起的负荷和电压变动。由生产、生活和气象变化引起的负荷和电压变动。GXU电压调整电压调整中枢点电压管理（电压控制的策略）中枢点电压管理（电压控制的策略）v电压中枢点：指某些可反映系统电压水平的主要发电厂电压中枢点：指某些可反映系统电压水平的主要发电厂或枢纽变电所的母线。或枢纽变电所的母线。v系统电压的监视和调整可以通过监视、调整电压中枢点系统电压的监视和调整可以通过监视、调整电压中枢点的
19、电压而实现。的电压而实现。v因很多负荷都由这些中枢点供电，如能控制住这些点的因很多负荷都由这些中枢点供电，如能控制住这些点的电压偏移，也就控制住了系统中大部分负荷的电压偏移。电压偏移，也就控制住了系统中大部分负荷的电压偏移。GXU中枢点电压调整中枢点电压调整v中枢点电压调整：寻求满足中枢点周围各点负荷电压质中枢点电压调整：寻求满足中枢点周围各点负荷电压质量的公共部分。量的公共部分。v中枢点电压调整的确定：根据各负荷的日负荷曲线和对中枢点电压调整的确定：根据各负荷的日负荷曲线和对电压质量的要求，进行一系列潮流计算及电压控制方式电压质量的要求，进行一系列潮流计算及电压控制方式等分析研究，才能最后确
20、定这些中枢点的允许电压偏移等分析研究，才能最后确定这些中枢点的允许电压偏移上下限曲线。上下限曲线。GXU中枢点的调压方式中枢点的调压方式1.1.逆调压逆调压 n高峰负荷，升高中枢高峰负荷，升高中枢点电压点电压5%，为为1.05UNn低谷负荷，中枢点电压为额定值，低谷负荷，中枢点电压为额定值，为为UN n适用于由该中枢点供电线路较长、负荷变化适用于由该中枢点供电线路较长、负荷变化范围较大等场合。范围较大等场合。GXU中枢点的调压方式中枢点的调压方式2.2.顺调压顺调压 n高峰负荷，中枢点电压高峰负荷，中枢点电压不低于不低于1.025UN或某或某值；值；n低谷负荷，中枢点电压不高于低谷负荷，中枢点
21、电压不高于1.075UN或或某某值；值；n适用于用户对电压要求不高或线路较短、适用于用户对电压要求不高或线路较短、负荷变化不大等场合。负荷变化不大等场合。GXU中枢点的调压方式中枢点的调压方式3.3.常调压常调压 n高峰、低谷负荷，要求在任何负荷时中枢点高峰、低谷负荷，要求在任何负荷时中枢点电压基本保持不变且电压基本保持不变且略大于略大于UN，例如，例如1.025UN或或1.021.05UN间的某一值。间的某一值。GXU电压调整的基本原理电压调整的基本原理GT1T2UbLUG1:k1k2:1R+jXP+jQ简单电力系统的电压调整简单电力系统的电压调整GXU电压调整的基本原理电压调整的基本原理v
22、调节励磁电流以改变发电机端电压调节励磁电流以改变发电机端电压v适当选择变压器的变比适当选择变压器的变比v改变线路参数改变线路参数v无功功率补偿无功功率补偿 GXU电压调整的措施发电机电压调整的措施发电机1.1.应用发电机调节电压（应用发电机调节电压（辅助性辅助性）v发电机端电压有由发电机端电压有由自动励磁调节装置自动励磁调节装置控制，可根据运行控制，可根据运行情况调节励磁电流来改变端电压；情况调节励磁电流来改变端电压；v发电机端电压的调节受发电机发电机端电压的调节受发电机无功功率极限无功功率极限的限制，当的限制，当发电机输出的无功功率达到其上限或下限时，发电机就发电机输出的无功功率达到其上限或
23、下限时，发电机就不能继续进行调压；不能继续进行调压；v由发电机直接供电的由发电机直接供电的小系统小系统，有可能只依靠发电机调压，有可能只依靠发电机调压满足各用户的电压要求。对于大系统，尤其是线路很长满足各用户的电压要求。对于大系统，尤其是线路很长且多级电压的电力网，单靠发电机调压就无法满足系统且多级电压的电力网，单靠发电机调压就无法满足系统中各点的电压要求，必须与其他调压方法相配合。中各点的电压要求，必须与其他调压方法相配合。GXU电压调整的措施变压器变比电压调整的措施变压器变比2.2.改变变压器变比调压改变变压器变比调压变压器分为两种：变压器分为两种：n普通变压器普通变压器：分接头开关无消弧
24、能力，只能在停电：分接头开关无消弧能力，只能在停电时切换，必须事先选择一个合适的分接头；时切换，必须事先选择一个合适的分接头；n有载调压变压器有载调压变压器：n具有调压绕组的有载调压变压器：能够带负载调节分接头，可随时根据需要调节变压器分接头以满足调压要求；n带附加调压器的加压调压变压器。GXU电压调整的措施变压器变比电压调整的措施变压器变比变压器变比的调节范围变压器变比的调节范围v普通变压器普通变压器n宜选22.5%n10kV配变为5%；v有载调压变压器有载调压变压器n63kV及以上宜选81.251.5%n35kV宜选32.5%GXU电压调整的措施变压器变比电压调整的措施变压器变比（1 1）
25、降压变压器分接头的选择）降压变压器分接头的选择降压变压器分接头计算降压变压器分接头计算RT+jXTU1k:1P+jQUGXU电压调整的措施变压器变比电压调整的措施变压器变比v最大负荷时高压绕组分接头电压为：最大负荷时高压绕组分接头电压为：v最小负荷时高压绕组分接头电压为：最小负荷时高压绕组分接头电压为：v普通变压器最大、最小负荷下只能选用同一个分普通变压器最大、最小负荷下只能选用同一个分接头：接头：GXU例题降压变压器分接头的选择例题降压变压器分接头的选择【例例】降压变压器如图所示，最大负荷时高压侧降压变压器如图所示，最大负荷时高压侧电压为电压为 110kV110kV，最小负荷时为，最小负荷时
26、为 115kV115kV。要求低压。要求低压母线上电压不超过母线上电压不超过 6 66.6kV 6.6kV 的范围，试选择分的范围，试选择分接头。接头。ZT=2.44+j40U131.5MVA11022.5%/6.6kVUGXU例题降压变压器分接头的选择例题降压变压器分接头的选择解：由分接头范围22.5%可知为一普通变压器1）首先求一次侧的功率 2）根据一次侧的电压和功率求电压损耗GXU例题降压变压器分接头的选择例题降压变压器分接头的选择3）计算分接头电压，取最大负荷时的 U2max=6.0 kV，最小负荷时的 U2min=6.6 kV则选最接近的分接头为 110+2.5%110=112.75
27、（kV）GXU例题降压变压器分接头的选择例题降压变压器分接头的选择4）校验实际电压 符合低压母线的要求 66.6 kV GXU电压调整的措施变压器变比电压调整的措施变压器变比（2 2）升压变压器分接头的选择）升压变压器分接头的选择升压变压器分接头计算升压变压器分接头计算RT+jXTU21:kP+jQUGXU电压调整的措施变压器变比电压调整的措施变压器变比v最大负荷时高压绕组分接头电压为：最大负荷时高压绕组分接头电压为：v最小负荷时高压绕组分接头电压为：最小负荷时高压绕组分接头电压为：v普通变压器最大、最小负荷下只能选用同一个分普通变压器最大、最小负荷下只能选用同一个分接头：接头：GXU例题升压
28、变压器分接头的选择例题升压变压器分接头的选择【例例】一升压变压器和发电机直接相连一升压变压器和发电机直接相连，S SN N=31.5MVA=31.5MVA，变比为，变比为 6.3/12122.5%kV6.3/12122.5%kV，归，归算至高压侧的阻抗为算至高压侧的阻抗为 Z ZT T=3+j48=3+j48，已知最大已知最大负荷负荷 时高压母线的电压为时高压母线的电压为 U U2max2max=120kV=120kV，最小负荷，最小负荷 时高压母线电压为时高压母线电压为U U1min1min=114kV=114kV。发电机电压的。发电机电压的调节范围为调节范围为66.6kV6.6kV，试选择
29、变压器分接头。，试选择变压器分接头。GXU例题升压变压器分接头的选择例题升压变压器分接头的选择解：1）计算变压器损耗 2）计算分接头电压，取则GXU例题升压变压器分接头的选择例题升压变压器分接头的选择从而 选最接近的分接头为 121+2.5%121=124.0250（kV）3）校验 符合要求GXU电压调整的措施变压器变比电压调整的措施变压器变比（3 3）三绕组变压器）三绕组变压器v分接头选定：分接头选定：n高压绕组分接头高压绕组分接头n中压绕组分接头中压绕组分接头v步骤：步骤：n根据电压母线的要求选定高压绕组分接头根据电压母线的要求选定高压绕组分接头n由选定高压绕组分接头和中压母线的要求选定中
30、压由选定高压绕组分接头和中压母线的要求选定中压绕组分接头绕组分接头GXU例题三绕组变压器分接头的选择例题三绕组变压器分接头的选择【例例】三绕组变压器的额定电压为三绕组变压器的额定电压为110/38.5/6.6kV，高压绕组和中压绕组设有分接头高压绕组和中压绕组设有分接头22.5%。中压母。中压母线和低压母线的最大负荷示于下图等值电路中，最线和低压母线的最大负荷示于下图等值电路中，最小负荷为最大负荷的一半。已知高压母线最大和最小负荷为最大负荷的一半。已知高压母线最大和最小负荷时的电压分别为小负荷时的电压分别为112kV和和115kV。要求最大和。要求最大和最小负荷时中压、低压母线的允许电压偏差为
31、最小负荷时中压、低压母线的允许电压偏差为07.5%。GXU例题三绕组变压器分接头的选择例题三绕组变压器分接头的选择2.94+j654.42j1.514.42+j37.70等值电路等值电路GXU例题三绕组变压器分接头的选择例题三绕组变压器分接头的选择解：解：1 1）计算功率分布，有）计算功率分布，有 GXU例题三绕组变压器分接头的选择例题三绕组变压器分接头的选择2）计算电压分布GXU例题三绕组变压器分接头的选择例题三绕组变压器分接头的选择3）首先确定高压绕组的分接头，取最大负荷和最小负荷时低压母线要求的电压分别为 6kV 和 61.075=6.45（kV），则 GXU例题三绕组变压器分接头的选择
32、例题三绕组变压器分接头的选择规格化后取 110+2.5%分接头，即 U1t=1101.025=112.7（kV）校验高压侧电压：U1max=103.10306.6/112.75=6.0353（kV）U1min=110.94746.6/112.75=6.4945（kV）符合要求 GXU例题三绕组变压器分接头的选择例题三绕组变压器分接头的选择4）根据中压母线的要求确定中压绕组分接头 中压母线要求的电压为最大负荷时35 kV，最小负荷时351.075=37.625（kV）U2t=（U2t max+U2t min）/2=37.7696（kV）因此，规格化后取38.5 2.5%分接头，即U2t=38.5
33、（1 2.5%）=37.5375（kV）。GXU例题三绕组变压器分接头的选择例题三绕组变压器分接头的选择校验中压侧的电压 U2max=104.964037.5375/112.75=34.9453（kV）U2min=111.805137.5375/112.75=37.2229（kV）可见最大负荷时略低于要求的35kV。如需完全满足要求，需采用有载调压变压器根据不同负荷情况选择不同的分接头。GXU电压调整的措施变压器变比电压调整的措施变压器变比（4 4）加压调压变压器）加压调压变压器v组成：由电源变压器和串联变压器组成组成：由电源变压器和串联变压器组成v改变电压幅值称为纵向调压变压器改变电压幅值称
34、为纵向调压变压器v改变电压相角称为横向调压变压器改变电压相角称为横向调压变压器12主变压器主变压器串联变压器串联变压器电源变压器电源变压器GXU电压调整的措施并联补偿电压调整的措施并联补偿3.3.并联补偿调压并联补偿调压v合理配置无功功率补偿设备的目的：合理配置无功功率补偿设备的目的：n改变电力网的无功潮流分布改变电力网的无功潮流分布n减少网络中有功功率损耗和电压损耗减少网络中有功功率损耗和电压损耗n改善用户处的电压质量改善用户处的电压质量v应用无功功率补偿设备调节电压的主要方式：应用无功功率补偿设备调节电压的主要方式：n静电电容器静电电容器n同步调相机同步调相机n静止补偿器静止补偿器GXU电
35、压调整的措施并联补偿电压调整的措施并联补偿补偿容量的计算补偿容量的计算Ui保持不变-jQCk:1Z=R+jXk:1Z=R+jX补偿前补偿前补偿后补偿后GXU电压调整的措施并联补偿电压调整的措施并联补偿补偿容量的计算补偿容量的计算简化GXU电压调整的措施并联补偿电压调整的措施并联补偿（1 1）选用电容器）选用电容器v变压器的分接头应按最小负荷时电容器全部退出变压器的分接头应按最小负荷时电容器全部退出运行的条件考虑。运行的条件考虑。v选定选定 后，将其代入，再按最大负荷时的调后，将其代入，再按最大负荷时的调压要求确定应设置的电容器容量。压要求确定应设置的电容器容量。v可充分利用电容器的容量，使在满
36、足调压要求前可充分利用电容器的容量，使在满足调压要求前提下，使用的电容器最少。提下，使用的电容器最少。GXU电压调整的措施并联补偿电压调整的措施并联补偿（2 2）选用调相机）选用调相机v设调相机欠激运行时的容量为过激运行时的容量设调相机欠激运行时的容量为过激运行时的容量的二分之一；的二分之一；v在最大负荷时按过激容量运行；在最大负荷时按过激容量运行；v在最小负荷时按欠激容量运行；在最小负荷时按欠激容量运行；v求出变比后选择分接头，按最大负荷时的调压要求出变比后选择分接头，按最大负荷时的调压要求就可确定应选用的调相机容量。求就可确定应选用的调相机容量。GXU电压调整的措施并联补偿电压调整的措施并
37、联补偿（2 2）选用调相机）选用调相机GXU电压调整的措施并联补偿电压调整的措施并联补偿并联无功补偿的计算步骤并联无功补偿的计算步骤1 1）根据已知条件计算功率和电压分布；）根据已知条件计算功率和电压分布；2 2）在最小负荷情况下确定变压器抽头）在最小负荷情况下确定变压器抽头k；3 3）在最大负荷情况下确定所需的无功补偿容量；）在最大负荷情况下确定所需的无功补偿容量；4 4）电压校验。）电压校验。GXU例题并联无功补偿例题并联无功补偿【例】发电机维持端电压 UG=10.5kV 不变，T1变比 k1已选定，现用户要求实现恒调压，使U2=10.5kV。L-jQCT1T2GD10.5/121kVk2
38、:110+j120-jQCGXU例题并联无功补偿例题并联无功补偿解：（1）求功率分布GXU例题并联无功补偿例题并联无功补偿（2）求电压分布GXU例题并联无功补偿例题并联无功补偿（3）确定T2的变比（采用电容器进行补偿）选最接近的分接头为110+22.5%，其对应的变比为110（1+22.5%）/11=10.5 （4）求电容器的补偿容量 取QC=11Mvar GXU例题并联无功补偿例题并联无功补偿（5）电压校验最大负荷时，有最小负荷时，有基本符合要求基本符合要求GXU例题并联无功补偿例题并联无功补偿（6）确定T2的变比（采用同步调相机进行补偿）设=0.65，有规格化，取最近的分接头为110+2.
39、5%，其变比为1101.025/11=10.25。GXU例题并联无功补偿例题并联无功补偿（7）求同步调相机的补偿容量 查手册选TT-66-11型同步调相机，容量为QN=6Mvar。GXU例题并联无功补偿例题并联无功补偿（8）校验电压 最大负荷时 最小负荷时GXU例题并联无功补偿例题并联无功补偿（9）若选择同步调相机的容量为15MVar 最大负荷时 最小负荷时GXU电压调整的措施串联补偿电压调整的措施串联补偿4.4.串联补偿调压串联补偿调压v线路串联电容补偿调压线路串联电容补偿调压：在主电路中以减少线路：在主电路中以减少线路电抗，从而提高线路末端电压为目的。电抗，从而提高线路末端电压为目的。R+
40、jXR+jXjXCGXU电压调整的措施串联补偿电压调整的措施串联补偿补偿补偿度补偿度GXU电容器串并联个数的选择电容器串并联个数的选择对于对于额定电压为额定电压为UNC、额定容量为、额定容量为QNC的电容器，有的电容器，有 m Imax/INC n Imax XC/UNC注意：注意：m、n 应取偏大的整数。应取偏大的整数。校验实际的补偿容量校验实际的补偿容量n个m串（7 25）（7 24）电压调整的措施串联补偿电压调整的措施串联补偿GXU串联电容器组装设地点的选择串联电容器组装设地点的选择1 1）使负荷点电压在允许范围内；）使负荷点电压在允许范围内；2 2）沿输电线电压尽可能均匀；）沿输电线电
41、压尽可能均匀；3 3）故障时流过电容器的短路电流限制。）故障时流过电容器的短路电流限制。电压调整的措施串联补偿电压调整的措施串联补偿GXU 例例 如图，要求如图，要求U235kV。1）求串联补偿容量，设选用）求串联补偿容量，设选用纸质油浸电容器，纸质油浸电容器，额定容量额定容量QNC20kvar，额定电压，额定电压UNC0.6kV。2）求并联补偿容量，并比较两种补偿方案的功求并联补偿容量，并比较两种补偿方案的功率损耗。率损耗。Z=10+j10jXC例题串联补偿例题串联补偿GXU解：解：1、采用串联补偿、采用串联补偿 1）补偿前的线路末端电压为补偿前的线路末端电压为 U2=U1 U=37 (71
42、0+610)/37=33.4965(kV)故要求补偿的电压值为故要求补偿的电压值为 35 33.4865=1.5135kV2）所需的补偿容抗为所需的补偿容抗为 XC=1.513537/6=9.3333()例题串联补偿例题串联补偿GXU3）电容器组的选择）电容器组的选择其额定电流为其额定电流为 INC=QNC/UNC=20/0.6=33.3333（A）其容抗为其容抗为 XNC=UNC/INC=600/33.3333=18（）线路负荷最大时的电流为线路负荷最大时的电流为 例题串联补偿例题串联补偿GXU故所需的电容器串数为故所需的电容器串数为 m Imax/INC=143.8623/33.3333=
43、4.3159取取m=5，每串电容器的个数为，每串电容器的个数为 n ImaxXC/UNC=143.86239.3333/600=2.2379取取n=3。故串联补偿容量为。故串联补偿容量为 QC=3mn QNC=35320=0.9（kvar）例题串联补偿例题串联补偿GXU4）电压校验）电压校验实际的串补容抗为实际的串补容抗为 XC=n XNC/m=318/5=10.8（）补偿后的线路末端电压为补偿后的线路末端电压为 U2=373710+6(10 10.8)/37=35.2378（kV）基本符合要求。此时的补偿度为基本符合要求。此时的补偿度为 K=XC/X=10.8/10=1.08例题串联补偿例题
44、串联补偿GXU2、采用并联补偿、采用并联补偿所需的补偿所需的补偿容量容量为为 取取QC=5.3Mvar。可见并联补偿容量比串联补偿容可见并联补偿容量比串联补偿容量大得多。量大得多。例题串联补偿例题串联补偿GXU3、比较比较两种补偿方式的两种补偿方式的功率损耗功率损耗 1）补偿前补偿前 P=R(P2+Q2)/U2=10(72+62)/372=0.6209 (MW)2 2）串联补偿后串联补偿后 P=10(72+62)/372=0.6209(MW)3 3）并联补偿后并联补偿后 P=1072+(65.3)2/372=0.3615(MW)例题串联补偿例题串联补偿GXU各种调压措施的特点各种调压措施的特点
45、v发电机调压发电机调压n简单灵活，无需投资，应充分利用；简单灵活，无需投资，应充分利用；n辅助调压手段。辅助调压手段。v变压器调压变压器调压n利用改变节点电压的高低来改变无功功率的流向和利用改变节点电压的高低来改变无功功率的流向和分布；分布；n不能发出或吸收无功功率，只能做细微调节，当无不能发出或吸收无功功率，只能做细微调节，当无功缺额时无效。功缺额时无效。GXU各种调压措施的特点各种调压措施的特点v并联补偿调压并联补偿调压n无功功率分层分区平衡的主要手段；无功功率分层分区平衡的主要手段；n灵活方便，可减小网损。灵活方便，可减小网损。v串联补偿调压串联补偿调压n调节功率因素；调节功率因素；n不
46、能减少网损；不能减少网损；n运行维护要求较高，调节不太灵活。运行维护要求较高，调节不太灵活。GXU综合调压综合调压v并联补偿并联补偿v变压器调压变压器调压v如无功不足，发电机进相运行如无功不足，发电机进相运行GXU电力系统什么是无功功率，无功功率的作用是什么？电力系统什么是无功功率，无功功率的作用是什么？v先做一个类比：有功是水的话，无功就是水桶，有传载的作用。先做一个类比：有功是水的话，无功就是水桶，有传载的作用。有功转变为机械能、光能、热能等，无功不会转变为其他形式有功转变为机械能、光能、热能等，无功不会转变为其他形式的能，但没有无功，有功就无法传递转化。比如电动机磁场的的能，但没有无功，
47、有功就无法传递转化。比如电动机磁场的产生就需要消耗无功。产生就需要消耗无功。电力系统中有许多感性负荷，如变压器、异步电机等等。它们电力系统中有许多感性负荷，如变压器、异步电机等等。它们在工作中是靠磁场来传递能量的。而这个磁场的建立就需要电在工作中是靠磁场来传递能量的。而这个磁场的建立就需要电源发出的无功功率来建立。源发出的无功功率来建立。电阻消耗有功。电抗电阻消耗有功。电抗“消耗消耗”无功，这个无功，这个“消耗消耗”的意思是用的意思是用来建立电磁场的意思。而无功在整个电力系统里不会增减，只来建立电磁场的意思。而无功在整个电力系统里不会增减，只会在电抗元件或和电源之间来回传送。会在电抗元件或和电
48、源之间来回传送。GXU电力系统什么是无功功率，无功功率的作用是什么？电力系统什么是无功功率，无功功率的作用是什么？v无功是无功类设备（电感、电抗）与电网进行能量交换的速率。无功是无功类设备（电感、电抗）与电网进行能量交换的速率。应强调的是交换的速率，而不是交换过程中的损耗，即在交换应强调的是交换的速率，而不是交换过程中的损耗，即在交换过程中由于漏磁、介质损耗等能量的损失并不属于无功，这些过程中由于漏磁、介质损耗等能量的损失并不属于无功，这些是因无功过程中引起的有功损耗。再明白点说明无功的定义及是因无功过程中引起的有功损耗。再明白点说明无功的定义及与有功的分别。电网中存在电能，当电流通过负荷时，
49、会产生与有功的分别。电网中存在电能，当电流通过负荷时，会产生机械运动、光、热能等其它能量的表现。这实际上电能转换成机械运动、光、热能等其它能量的表现。这实际上电能转换成机械能、光成与热能等。这种转换速率我们称为有功，转换的机械能、光成与热能等。这种转换速率我们称为有功，转换的结果就是电能的消耗，其主要特征是当电能通过负荷转换成其结果就是电能的消耗，其主要特征是当电能通过负荷转换成其它型式的能量后，并不能立刻变回电能（一个周期内）。它型式的能量后，并不能立刻变回电能（一个周期内）。GXU电力系统什么是无功功率，无功功率的作用是什么？电力系统什么是无功功率，无功功率的作用是什么？v而有些特殊的设备
50、（如电抗器、电容器），当电流流过它们时，而有些特殊的设备（如电抗器、电容器），当电流流过它们时，在半个周期内，电能会转变成磁能或场能等形式，但在后半个在半个周期内，电能会转变成磁能或场能等形式，但在后半个周期内，这些能量会转变回电能并反送回电网，因此从整个周周期内，这些能量会转变回电能并反送回电网，因此从整个周期来看，设备没有从电网中吸收任何电能，只是不断的作能量期来看，设备没有从电网中吸收任何电能，只是不断的作能量交换（是交换而不是转变）；为计算交换的速率，因此定义无交换（是交换而不是转变）；为计算交换的速率，因此定义无功这个概念，这类设备就是无功负荷。功这个概念，这类设备就是无功负荷。GX