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第六章 电力系统的无功功率和电压调整
6-1 电力系统总无功功率的平衡
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0I 的百分值，约为%2~%1；绕组漏抗中损耗，在变压器满载时，基本上等于短路电压k U 的百分值，约为%10。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。
电力线路上的无功功率损耗也分为两部分，即并联导纳和串联电抗中的无功功率损耗。并联电纳中的这种损耗又称充电功率，与线路电压的平方成正比，呈容性。串联电抗中的损耗与负荷电流的平方成正比，呈感性。因此，线路作为电力系统中的一个元件究竟消耗容性或感性无功功率就不能肯定。但可作一大致估计：当通过线路输送的有功功率大于自然功率（所谓自然功率是指负荷阻抗为波阻抗时该负荷所消耗的功率。）时，线路将消耗感性无功功率；当通过线路输送的有功功率小于自然功率时，线路将消耗容性无功功率。
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
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。
无功调度原则，无功就地平衡，分层平衡。
6—3 电力系统的电压调整
一、调整电压的必要性
电力系统的电压和频率一样也需要经常调整。由于电压偏移过大时，会影响工农业生产产品的质量和产量，损坏设备，甚至引起系统性的“电压崩溃“，造成大面积停电。
系统电压降低时，发电机的定子电流将因其功率角的增大而增大。如这时电流原已达额定值，则电压降低后，将使其超过额定值。当系统电压降低时，各类负荷中占比重最大的异步电动机的转差率增大，从而，电动机各绕组中的电流将增大，温升将增加，效率将降低，寿命将缩短。照明负荷，尤其是白炽灯，对电压变化的反应最灵敏。电压过高，白炽灯的寿命将大为缩短；电压过低，亮度和发光效率又要大幅下降。
二、中枢点电压管理
由于电力系统结构复杂，负荷很多，如对每个用电设备电压都进行监视和调整，不仅没可能，而且也没必要。系统电压的监视和调整可以通过监视、调整电压中枢点的电压而实现。所谓电压中枢点系指某些可反映系统电压水平的主要发电厂或枢纽变电所母线。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。于是，电力系统的电压调整问题也就转化为保证各电压中枢点的电压偏移不越出给定范围的问题。
方式：
1）逆调压
高峰负荷下，升高中枢点电压%
5；
低谷负荷下，中枢点电压为额定值。
1）顺调压
2
旗开得胜 3 高峰负荷下，中枢点电压不低于%5.102或某值； 低估负荷下，中枢点电压为不高于某值。
3）常调压
高峰、低估负荷下，中枢点电压保持在一个基本不变的值。
三、电压调整的基本原理
G jQ
P
+V 如上图
2
121k V QX
PR k V k U k V
V b G G b '
+-
=
?-=
所以调压措施有：
1）改变发电机电压；
2）无功功率补偿。
四、借改变发电机端电压调压
太原科技2009年第4期TAIYUAN S CI-TECH 浅谈电力系统电压稳定性 刘宝，李宝国 文章编号：1006－4877（2009）04－0035－02 最近30年来，世界各国的电力系统普遍进入大电网、高电压和大机组时代，巨量的电能需要通过长距离的高压输电线送到负荷中心，电力系统面临的压力越来越大，很多电力系统不得不运行在其稳定极限附近，极易发生失稳事故。这些事故损失是巨大的，引起人们对电压稳定问题的严重关注。可以说电压稳定问题目前已成为世界各国电力工业领域研究的热点。 1电力系统电压稳定的定义及分类 1.1电压稳定定义 电力系统电压稳定性是指给定一个初始运行条件，扰动后电力系统中所有母线维持稳定电压的能力。在发生电压失稳时，可能引起电网中某些母线上的电压下降或升高，从而导致系统中负荷丧失、传输线路跳闸、级联停电及发电机失去同步等。1.2电压稳定分类 目前，文献中可以见到与电压稳定的主要有静态电压稳定、暂态电压稳定、动态电压稳定、中长期电压稳定等，对它们的含义和范畴，至今还没有一个统一的定义。2004年，IEEE/CIGRE稳定定义联合工作组给出了电力系统电压稳定的分类：电力系统电压稳定分为小扰动电压稳定和大扰动电压稳定。 小扰动（或小信号）电压稳定是指电力系统受诸如负荷增加等小扰动后，系统所有母线维持稳定电压的能力。大扰动电压稳定是指电力系统遭受大干扰如系统故障，失去负荷，失去发电机或线路之后，系统所有母线保持稳定电压的能力。 2电力系统电压失稳的机理 对电力系统电压失稳机理的研究是十分重要的，合理解释和明确区分电压失稳现象，可以正确应对预想的事故。静态研究认为电压失稳原因是负荷超过了网络的最大传输极限，从而造成潮流方程无解。随着对电压稳定研究的进一步深入，越来越多的人们开始用非线性动力学系统的理论知识来解释电压失稳的机理。对于电压失稳机理，T．Van Custem提出：电压失稳产生于负荷动态地恢复其自身功率消耗的能力超出了传输网络和发电机系统所能达到的最大极限。把电压稳定问题仅当作静态问题的观念是不周全的；负荷是电压失稳的根源，因此，电压失稳这一现象也可称为负荷失稳，但负荷并不是电压失稳中唯一的角色；发电机不应视为理想的电压源，其模型（包括控制器）的准确性对准确的电压稳定分析十分重要。 3电压稳定性的分析方法 电力系统作为一个复杂的非线性动力系统，考虑其动态因素，数学上可用一组DAE（Differential Algebraic Equations）微分代数方程组来表示。微分方程组主要体现动态元件，代数方程组主要体现网络结构等约束条件。目前，电力系统电压稳定性的分析方法主要有：静态分析方法、动态分析方法、非线性动力学方法。 3.1静态电压稳定分析方法 潮流方程和扩展的潮流方程是静态分析方法的基本立足点。静态分析方法一般认为潮流方程的临界解就是电压稳定的极限静态方法，将一个复杂的微分代数方程组简化为简单的非线性代数方程实数，大体上可以归纳为：连续潮流法、特征值分析法、最大功率法等。 3.1.1连续潮流法 连续潮流法（CPFLOW）又称延拓法，连续潮流法使用包括有预估步和校正步的迭代方案找出随负荷参数变化的潮流解路径。连续潮流法跟踪负荷和发电机功率变化情况下电力系统的稳态行为，通 （辽宁工业大学，辽宁锦州121001） 摘要：介绍了电力系统电压稳定的定义和分类，提出了电压失稳机理和电压稳定的主要研究方法，反映出该领域的研究概貌和最新动向。 关键词：电力系统；电压稳定；静态；动态 中图分类号：TM712文献标志码：A 收稿日期：2009－01－05；修回日期：2009－02－05 作者简介：刘宝（1982-），男，山东滨州人。2006年9月就 读于辽宁工业大学，攻读硕士学位。 研究与探讨
论电力系统的电压调整 发表时间：2018-12-21T17:15:05.133Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第29期作者：赵渐进 [导读] 还会导致照明体系中降低了电灯功率，降低亮度等等问题，更为严重的是比较低电压时还也许会导致电网的崩溃导致人们生活的不方便。 国网湖北省电力公司孝感供电公司 432000 摘要：随着社会的发展和进步，当前我们的生活中已经跟电力有密切的关系，在我们的生活中电的作用的无法替代的，而作为电能展现的关键组成部分的电压，更是严重的影响着电力用户。随着社会的发展，对电能质量用户提出了越来越高的要求。从电力体系电压调整的必要性、对电压调整的基本原理、电压调整的关键形式和适用场合、电压调整的措施几个方面实施了分析，便于更好的服务社会发展。 关键词：电力系统；方式；电压调整 引言 电能质量的关键指标是电压，电网会因为电压的不合格而导致严重的影响。太大的电压偏移，会关系到工农业生产的质量与产量，电力设备会损坏，甚至导致体系性“电压崩溃”，导致大面积停电。所以需要马上使用可靠安全的电压调整方法，通过某些方法进行调整电压，把体系中中枢点的电压校正到拟定的运行区域内或者预定的目标值上，由于非常多负荷都由这些中枢点供电，而且中枢点到各负荷点在最大最小负荷时电压损耗之差不可以大于负荷点许可上下限电压只差，因此如果可以把这些点的电压偏移调整住就可以对体系中大多数负荷的电压偏移进行调整。 1、电力系统电压调整的必要性 1.1电网电压偏低危害 通过多年的建设才达到当前的规模的是中国的电网，而建设早期的电网因为当时设计的不合理构造，造成部分线路供电区域太大，同时因为当时店里电缆太小的直径，导致电压消耗然后是比较低的电压，或者是因为电网补偿的无功功率电源不够或者是由于没有合理的维护设备导致不能应用。电网电压比较低时肯定会导致降低了发电机的出力，异步电动机中定子绕组中增大电流而且缩短了寿命，还会导致照明体系中降低了电灯功率，降低亮度等等问题，更为严重的是比较低电压时还也许会导致电网的崩溃导致人们生活的不方便。 1.2电网电压偏高危害 在当前科学技术与社会经济迅速发展的今天，超高压电网内接入越来越多的大容量机组，大大的提高了电网线路的充电功率，造成超高压电网发生了无功过剩的情况，然后渐渐的提高了电压。在高压状态下，通常会大大的降低了照明灯的寿命，甚至直接报废；电压每增减5%，电子设计部就会降低50%的电子阴极的寿命。 2、电压调整的基本原理 第一，电力体系中电压的运行情况关键看无功功率的平衡。当体系中各类无功电压的无功输出大于或者等于体系负荷与网络消耗状况下额定电压对无功功率的需求量时，相对稳定的电压。相反，电压会渐渐偏离额定值，出现电压偏离。电力体系中确保可靠的运行电力，一般要配置一些无功备用容量，使无功功率满足增长。当体系的无功电量足够时，体系能在相对高的电压水平上运行，反之，体系的无功电源不足其运行电压水平则偏低，需要把无功补偿设置好进行转变。电力体系供电范围相对宽广，不可以长距离实施传输的无功功率，因此体系负荷所要的无功功率只可以分层分范围的平衡。由此能知道，调整电压一定要从补偿无功电源，使无功网络损耗减少的2个方面开始。 3、电压调整的关键形式和适用场合 在电路体系中，调整电压关键分别有逆调压方式、恒调压方式与顺调压方式3种调压形式，像中枢点供电到各负荷点相对长的线路，各负荷大概一样的变化规律，而且各负荷的改动相对大。中枢点电压以抵偿线路上由于最大负荷而增大的电压损耗则是在最大负荷时要提高。在最小负荷时，则要降低一些中枢点电压以避免负荷点的电压太高。这种中枢点的调压形式称为“逆调压”。通常使用“逆调压”形式的中枢点，在最大负荷时电压比线路额定保持高5%电压；在最小负荷时，电压则降低线路的额定电压。这种形式大部分可以让用户要求得到满足，所以通常要使用这种方法。假如相对小的负荷变动，线路上也相对小的电压损耗。这种状况只要把中枢点电压保持在比线路额定电压高（2％～5％）的数值，不用随负荷改变来对中枢点的电压进行调整依然能确保负荷的电压质量，这种调压形式称为“恒调压”，或称“常调压”。当线路上的负载改变比恒调压小时，线路特别小的电压损耗，能够使用顺调压的形式。在最小的负载时，电压要通过中枢点合理的提高，然而不可以超过线路108%的额定电压；在最大的负载时，中枢点的电压要通过合理的降低，然而不可以低于线路103%的额定值。用户处于电压偏移的相对大农业电网时，也能使用顺调压的形式。顺调压通常是在无功调整方法不足时才加以应用的，通常不使用这种方法。 4、电压调整的措施 4.1运用发电机调压 调压发电机是运用发电机励磁调节体系，经过对发电机端电压实施负反馈通过励磁机励磁来保持端电压的，负荷对电压质量的要求能完成逆调压来得到满足，不用附加投资。在全世界这种方法都已广泛的使用，然而有局限性，通常只适合在发电机不通过升压直接向用户供电的简单体系中应用。当发电机通过多级变压向负荷供电时，只是通过发电机调压就不能满足体系中各点的电压要求，一定要和别的调压方法相配合。 4.2转变变压器变比调压 从整个体系来看，无功电源不是变压器本身，在无功充裕或者无功平衡的电力体系中，转变变压器变比调压就是依据电压要求合理的选择分接头，简单方便的维护检修，要优先使用；然而对于无功不足的电力体系，不能使用变压器电压比调压，由于它也许会造成“电压崩溃”。绕组间匝数之比就是变压器的变压比，转变变压器的变比就是经过转变绕组间匝数比来完成。双绕组变压器的高压绕组与三绕组变压器的高、中压绕组常常有几个分接头可供选择。当使用一般变压器实施调压，电压损耗不可以减少，二次电压的改变幅度不可以减少，只在电压改变幅度不是非常大而不需要逆调压的场合下适用，并且供电还会造成不连续。对于电压改变幅度大或者要求逆调压或需要常常性
关于电力系统电压稳定的探讨 现如今，社会经济的发展越来越快，人们对电力的需求量也越来越多，电力系统的电压稳定性不仅与整个电力系统运行的稳定、安全密切相关，还会影响到人们的生产和生活，因而变得越来越重要。本文首先对电力系统电压稳定性问题进行了分析，然后阐述了电力系统的电压稳定分析方法及其控制措施。 【关键词】电力系统电压稳定 电力系统是一个庞大复杂的多变量非线性动态系统，确保电力系统正常运行的基本条件是安全以及稳定。随着电力市场化改革的不断深入，电网规模越来越大，远距离重负荷输电的局面会越来越明显，使得电力系统越来越频繁地在接近网络极限输送能力的状态下运行。所以，加强电压稳定性的研究具有非常重要的理论意义与现实意义。 1 电压稳定性问题的分析 电压稳定性问题是电力研究工作中发展比较晚的分支，电压的稳定性开发研究工作是发电机在所有情况下同步运行的分析，但是在电力系统产生电压的时候无法满足于负荷无功需求时的稳定情况，所以电压的稳定与否主要是由电力系统的无功不足引起的。电力系统属于动态系统，对于电压稳定性可以从以下几个方面进行研究：
（1）电压小干扰时候电力系统的稳定性； （2）电压大干扰时候电力系统稳定性以及系统电压失稳过程； （3）电力系统中稳态平衡点能够存在的可能性； （4）分析系统中电压稳定性的概率，因此对系统中电压是否稳定的分析方法也有很多种。 2 电力系统电压稳定分析方法 对电力系统电压稳定性进行预防与控制的基础条件就是分析电力系统的电压稳定性，电力系统电压稳定性的分析方法包括动态电压法以及静态电压法两类。 2.1 静态电压稳定分析 在静态电压稳定分析方法中比较常用的方法主要有奇异值分解（特征值分析）法、潮流多解法、灵敏度分析法、最大功率法、崩溃点法这几种，它们都是在潮流方程或者是经过修改的潮流方程的基础上的，静态电压稳定的临界点在本质上都由电力网络的潮流极限来做，在线性化当前运行点处后再进行分析和计算；不同的地方是使用极限运行状态下不同特征的电压崩溃的判据与采用的求取临界点的方法。静态电压稳定分析法的好处是用一个简单的非线性代数方程实数解的存在性研究代替复杂的微分方程解的性态研究，它的坏处是把小干扰电压稳定的极限点用电力系统的潮流极限来做，并且静态电压分析法无法反映各元件的动态特性。
电力系统无功功率平衡与电压调整 由于电力系统中节点很多，网络结构复杂，负荷分布不均匀，各节点的负荷变动时，会引起各节点电压的波动。要使各节点电压维持在额定值是不可能的。所以，电力系统调压的任务，就是在满足各负荷正常需求的条件下，使各节点的电压偏移在允许范围之内。 由综合负荷的无功功率一电压静态特性分析可知，负荷的无功功率是随电压的降低而减少的，要想保持负荷端电压水平，就得向负荷供应所需要的无功功率。所以，电力系统的无功功率必须保持平衡，即无功功率电源发出的无功功率要与无功功率负荷和无功功率损耗平衡。这是维持电力系统电压水平的必要条件。 一、无功功率负荷和无功功率损耗 1．无功功率负荷 无功功率负荷是以滞后功率因数运行的用电设备(主要是异步电动机)所吸收的无功功率。一般综合负荷的功率因数为0.6～O.9，其中，较大的数值对应于采用大容量同步电动机的场合。 2．电力系统中的无功损耗 (1)变压器的无功损耗。变压器的无功损耗包括两部分。一部分为励磁损耗，这种无功损耗占额定容量的百分数，基本上等于空载电流百分数0I ％，约为1％～2％。因此励 磁损耗为 0/100Ty TN Q I S V (Mvar)(5-1-1)
另一部分为绕组中的无功损耗。在变压器满载时，基本上等于短路电压k U 的百分值，约 为10％这损耗可用式(6-2)求得 2(%)()100k TN TL Tz TN U S S Q S V (Mvar)(5-1-2) 式中，TN S 为变压器的额定容量(MVA)；TL S 为变压器的负荷功率(MVA)。 由发电厂到用户，中间要经过多级变压，虽然每台变压器的无功损耗只占每台变压器容量的百分之十几，但多级变压器无功损耗的总和可达用户无功负荷的75%～100％左右。 (2)电力线路的无功损耗。电力线路上的无功功率损耗也分为两部分，即并联电纳和串联电抗中的无功功率损耗。并联电纳中的无功损耗又称充电功率，与电力线路电压的平方成正比，呈容性。串联电抗中的无功损耗与负荷电流的平方成正比，呈感性。因此电力线路作为电力系统的一个元件，究竟是消耗容性还是感性无功功率，根据长线路运行分析理论，可作一个大致估计。对线路不长，长度不超过100km ，电压等级为220kV 电力线路，线路将消耗感性无功功率。对线路较长，其长度为300km 左右时，对220kV 电力线路，线路基本上既不消耗感性无功功率也不消耗容性无功功率，呈电阻性。大于300km 时，线路为电容性的。 二、系统综合负荷的电压静态特性 电力系统中某额定功率的用电设备实际吸收的有功功率和无功功率的大小是随电力网的电压变化而变的，尤其是无功功率受电压的影响很大。电力系统综合负荷的电压静态
电力系统电压调节方式与办法 系统电压是电能质量首要指标，其过高或过低对电网及顾客均有危害。随着发展，电力顾客对电能质量规定越来越高。本文从系统电压调节必要性、办法及分时段调节办法几种方面进行阐述，以便能更好地服务社会。 【核心词】电压调节电力系统电能质量 1 电力系统电压调节必要性 电压是电能质量重要指标。电压偏移过大，就会直接影响工业、农业生产产量和质量，会对电力设备导致损坏，严重会引起系统"电压崩溃”，引起大范畴停电严重后果。 1.1 系统电压偏高 1.1.1 系统电压偏高因素 随着着电网发展，超高压电网中大容量机组直接并入，和超高压线路投入，其充电功率大，致使超高?旱缤?内无功增大，导致主网系统电压升高。 1.1.2 电压过高构成危害 将促使接入电网电气设备绝缘老化速度加快，减少使用寿命。当电压过高时会导致变压器、电动机等铁芯过饱和，铁损增大，温度上升，减少寿命；也会影响产品质量，致使生产出不合格产品等。
1.2 系统电压偏低 1.2.1 系统电压偏低因素 由于初期设计供电及配电网络构造不尽合理，特别是一某些线路送电距离较长，供电半径较大，导线截面积较小，增大了线路电压损耗。系统无功补偿设备投入局限性是系统电压水平减少主线因素。变压器超负荷运营也会引起电压下降。不合理地摆放变压器分接头位置、不合理电网结线，负荷功率因数低，运营方式变化及异常方式等，均能引起电网电压下降。 1.2.2 系统电压偏低危害 对发电机也许引起定子电流增大。对异步电动机引起温升增长，减少效率，缩短寿命。会导致照明亮度局限性等。会导致冶金等行业产品不合格。系统电压过低还也许导致系统振荡、解列以至于大范畴停电，直接影响人们生活和社会安全。 2 系统调节电压方式与办法 2.1 系统调节电压方式 2.1.1 顺调压方式 所谓顺调压方式是指在高峰负荷时容许系统中枢点电压稍有减少，在低谷负荷时容许系统中枢点电压稍有升高。与逆调压相对，在供电线路较短、负荷较稳定中枢点可以采用顺调压方式。普通顺调压容许系统负荷高峰时中枢点电压
毕业设计 学生姓名学号 系(部) 机电工程系 专业电气自动化技术 题目电力系统电压稳定的研究指导教师
摘要：电力系统是一个具有高度非线性的复杂系统，随着电力工业发展和商业化运营，电网规模不断扩大，对电力系统稳定性要求也越来越高。在现代大型电力系统中，电压不稳定/电压崩溃事故已成为电力系统丧失稳定性的一个重要方面。因此，对电压稳定性问题进行深入研究，仍然是电力系统工作者面临的一项重要任务。 从国内外一些大的电力系统事故的分析来看，发生电压崩溃的一个主要原因就是无法预计负荷增长或事故发生后可能导致的电压失稳的程度和范围，难以拟定预防和校正的具体措施。所以，我们有必要在负荷模型基础上考虑采用更好的方法来进行电压稳定性评的研究。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。 关键词：电力系统，电压崩溃，电压失稳，稳定性 Abstract：Power system is a highly complex systems, nonlinear with the power industry and commercial operation scale constantly expanding, network, the power system stability requirements is also high. in large power system, voltage instability of the voltage of power system of stability has become an important aspect. therefore, the voltage stability problems and in-depth study is still the power systems are faced with an important task.聞創沟燴鐺險爱氇谴净。From home and abroad some big power systems analysis of the accident, there is a major cause of the voltage is not expected to load up or after the accident may lead to the loss of degree and scope, to work out specific measures to prevent and correct. Therefore, we have to consider adopting the model on the basis of better ways to make a stability assessment study.残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。 Keywords：Power systems,V oltage collapse,In a voltage,Stability酽锕极額閉镇桧猪訣锥。
13.1基本概念及理论 电压控制：通过控制电力系统中的各种因素，使电力系统电压满足用户、设备和系统运行的要求。 13.1.1电压合格率指标 我国电力系统电压合格指标： 35kV及以上电压供电的负荷：+5% ~ -5% 10kV及以下电压供电的负荷：+7% ~ -7% 低压照明负荷： +5% ~ -10% 农村电网（正常） +7.5% ~ -10% （事故） +10% ~ -15% 按照中调调规： 发电厂和变电站的500kV母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的0% ~ +10%； 发电厂的220kV母线和500kV变电站的中压侧母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的0% ~ +10%；异常运行方式时为系统额定电压的-5% ~ +10%。 220kV变电站的220kV母线、发电厂和220kV变电站的110kV ~ 35kV母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的-3% ~ +7%；异常运行方式时为系统额定电压的±10%。 带地区供电负荷的变电站和发电厂（直属）的10（6）kV母线正常运行方式下的电压允许偏差为系统额定电压的0% ~ +7%。 13.1.2负荷的电压静特性
负荷的电压静态特性是指在频率恒定时，电压与负荷的关系，即U=f(P,Q)的关系。 13.1.2.1 有功负荷的电压静特性 有功负荷的电压静特性决定于负荷性质及各类负荷所占的比重。电力系统有功负荷的电压静态特性可用下式表示 13.1. 2.2无功负荷的电压静特性 异步电动机负荷在电力系统无功负荷中占很大的比重，故电力系统的无功负荷与电压的静态特性主要由异步电动机决定。异步电动机的无功消耗为 ― 异步电动机激磁功率，与异步电动机的电压平方成正比。 ―异步电动机漏抗的无功损耗，与负荷电流平方成正比。 在电压变化引起无功负荷变化的情况下，无功负荷变化与电压变化之比称为 无功负荷的电压调节效应系数（）。它等于，其变化范围比的变化范围大，且与有无无功补偿设备有关。 阐述电力系统电压和无功平衡之间的相互关系。 13.1.3.1电压与无功功率平衡关系 电压与无功功率平衡关系：有网络结构与参数确定的情况下，电压损耗与输送的有功功率以及无功功率均有关。由于送电目的地，输送的有功功率不能改变，线路电压损耗取决于输送的无功功率的大小。如果输送无功功率过多，则线路电压损耗可能超过最大允许值，从而引起用户端电压偏低。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/6313261235.html, 关于电力系统电压稳定性的研究 作者：赵崇宇阎惊奇 来源：《中国科技博览》2015年第35期 [摘要]随着我国经济的飞速发展，电力作为经济发展的强劲推动力，对于其的研究已经比较深入。由于人们物质生活水平的不断提高，对于电力的需求更加的严格，而电力系统的电压稳定性更是我们现如今研究的重点，而如何有效的解决实际运营过程中电压不稳定的现象，是我们需要积极研究的课题。文章首先系统的分析了电力系统电压稳定性的基本理论与方法，以及一些电力系统运营的现状，然后对如何提高电力系统的稳定性作了一定的分析和探讨，最后分析得到一些提高电压稳定性的对策。 [关键词]电力系统电压稳定性电力需求 中图分类号：TM421.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）35-0328-01 伴随着人们对于电力的极大需求，使得现代化的电网产生了巨大的经济效益，也给电力系统的发展提供了契机。但是由于现在的电网规模的日益巨大，结构越来越复杂，使得其电力系统的不稳定性问题逐渐显现出来。由于电力系统在人们的日常的生产生活过程中已经占据了举足轻重的地位，一旦电力系统出现稳定性的破坏，一定会给正常的生产生活产生巨大的影响，导致严重的经济损失。电压稳定性作为电力系统稳定问题中最为重要的研究课题，目前在电力工业的飞速发展过程中，由于电压稳定问题导致的财产损失已经不胜枚举，使得电力系统所面临其稳定性的强大挑战，如何解决这一问题已经日益迫切了。 1 电力系统的电压稳定性 本节主要对电力系统的电压稳定性做了比较准确的定义和分析。考虑到部分的工程技术人员对于电压稳定问题相对比较不了解，本节会首先对其做一定的描述和分析。 1.1 电压稳定性的基本定义 电力系统维持其自身电压的能力即电压稳定性。电压的安全性主要是指在一些可控的运行问题中，还能够保证系统的稳定运行的能力。 1.2 电压崩溃的过程 由于系统在实际的运营过程中，其所负荷的电压会不断地变化和传递引起的衰落，当保证系统运营的工作人员无法控制这些电压变化时，就会使得系统电压进入一个极不稳定的工作状态，甚至导致电力系统的崩溃，即我们常说的电压崩溃。电压崩溃的主要特征是失去电力负载能力，无法自身恢复系统的正常电压以及其导致的区域化的停电情况。只有将用户工作点的电压保持在一个相对稳定的水平，才能保证系统的稳定性需求。
电力系统的无功功率平衡和电压调整 1.输电线路传输无功功率的电压效应。负荷的无功功率――电压静特性。 2.电力系统的无功功率平衡 3. 电力系统的无功损耗。 4.电力系统的无功功率源。 5.电力系统调压方式有哪几种。 6.电力系统中无功功率分布对电压的影响。
1.输电线路传输无功功率的电压效应。负荷的无功功率――电压静特性。 如图7－1所示的简单输电线路。图中R ＋jX 为线路集中阻抗，输电线的电容不考虑。当线路末端的功率为r r jQ P +,这一功率将在线路上引起电压降。在高压电网中系统节点电压幅值的变化仅与无功功率的变化有关，且一节点的无功功率变化对其本身的电压变化影响最大。 当传输的负荷功率r r jQ P +通过阻抗时要产生电压降，电压降纵分量U ?和 横分量U δ和电压相量s U ,均示于图7－1（b ），我们已知 图7－1 简单输电线路 (a)等值电路；(b)相量图 =+r r r r r r U R Q X P U U X Q R P U －＝δ? 并可以近似地认为线路首端到末端的电压损耗为υ?。 从图7－1(b)，当已知r U ，r P ，r Q ，始端电压s U 可由下式求得（r U 作为参考相量）。
r R r Q X r P j r X r Q R r P r j S r R r Q X r P j r X r Q R r P r j r S U U U )s i n (c o s U U U U U +++=+?+++=++υδδυυδυ? ＝ 电压为110千伏以上的输电线路R< 电力系统电压调整的方式 与措施精编 Jenny was compiled in January 2021 电力系统电压调整的方式与措施 系统电压是电能质量的首要指标，其过高或过低对电网及用户均有危害。随着发展，电力用户对电能质量的要求越来越高。本文从系统电压调整的必要性、措施及分时段的调整的方法几个方面进行论述，以便能更好地服务社会。 【关键词】电压调整电力系统电能质量 1 电力系统电压调整的必要性 电压是电能质量的重要指标。电压偏移过大，就会直接影响工业、农业生产的产量和质量，会对电力设备造成损坏，严重会引起系统的"电压崩溃”，引发大范围停电的严重后果。 系统电压偏高 系统电压偏高的原因 伴随着电网的发展，超高压电网中大容量机组的直接并入，和超高压线路的投入，其充电功率大，致使超高旱缤内无功增大，导致主网系统电压升高。 电压过高构成的危害 将促使接入电网的电气设备绝缘老化速度加快，减少使用寿命。当电压过高时会造成变压器、电动机等铁芯过 饱和，铁损增大，温度上升，降低寿命；也会影响产品质量，致使生产出不合格产品等。 系统电压偏低 系统电压偏低的原因 由于早期设计的供电及配电网络结构不尽合理，尤其是一部分线路送电距离较长，供电的半径较大，导线截面积较小，增大了线路电压损耗。系统无功补偿设备投入不足是系统电压水平降低的根本原因。变压器超负荷运行也会引起电压下降。不合理地摆放变压器分接头位置、不合理的电网结线，负荷的功率因数低，运行方式改变及异常方式等，均能引起电网电压下降。 系统电压偏低的危害 对发电机可能引起定子电流增大。对异步电动机引起温升增加，降低效率，缩短寿命。会导致照明亮度不足等。会导致冶金等行业产品不合格。系统的电压过低还可能造成系统振荡、解列以至于大范围停电，直接影响人们的生活和社会安全。 2 系统调整电压的方式与措施 系统调整电压的方式 顺调压方式 所谓顺调压方式是指在高峰负荷时允许系统中枢点电压稍有降低，在低谷负荷时允许系统中枢点的电压稍有升 绪论 电力系统是由电能生产、传输、使用的能量变换、传输系统和信息采集、加工、传输、使用的信息系统组成的。电力系统稳定性问题可以分为角度稳定、电压稳定和频率稳定三个方面。电压稳定性问题与发电系统，传输系统和负荷系统都有关系。电压稳定性是指电力系统在正常运行或经受扰动后维持所有节点，电压为可接受值的能力 引起电压不稳定的主要因素是电力系统没有能力维持无功功率的动态平衡和系统中缺乏合适的电压支持；电压不稳定性受负荷特性影响很大。电压崩溃通常是由以下几种情况引发的：①负荷的快速持续增长；②局部无功不足；③传输线发生故障或保护误动； ④不利的OLTC的动态调节；⑤电压控制设备限制器（如发电机励磁限制）动作。这些情况往往是互相关联的，持续恶化的相互作用将最终导致电压崩溃的发生。 电压安全是指电力系统的一种能力，即不仅在当前运行条件下电压稳定，而且在可能发生的预想事故或负荷增加情况下仍能保持电压稳定。它意味着相对可信的预想事故集合，电力系统当前运行点距离电压失稳点具有足够的安全裕度。 为了防止电压失稳/崩溃事故，最为关心的问题是，当前电力系统运行状态是不是电压 稳定的，系统离电压崩溃点还有多远或稳定裕度有多大。因此必须制定一个确定电压稳定程度的指标，以便运行人员做出正确的判断和相应的对策 电压稳定性研究的方法：非线性动力学方法、概率分析方法、静态分析方法和动态分析方法。 电力系统是非线性动力系统，稳定本身属于动态范畴，电压失稳或电压崩溃本质是一个动态过程。当我们深入研究电压不稳定发生的原因、机理及其变化过程时，特别是要研究因电压过低而导致系统的动态稳定破坏时，静态分析方法难以完整计及系统动态元件的影响，因此无法深入研究电压失稳的机理及其演变过程。必须在计及元件动态作用的前提下，建立恰当的数学模型，采用合适的动态方法进行研究才能真正揭示电压失稳的发展机制。 负荷特性在电压稳定研究中起着重要作用，它直接影响分析的结果，但由于负荷的随机性、分散性及多样性，严格统一负荷特性尚无法确立，这使得负荷特性成为电压稳定研 页脚内容1 第二节无功功率与电压调整 一、电压的作用 电压是衡量电能质量的一个重要标准，电压过高或过低都会对用户造成不良的影响。 比如：电压低的危害： 在电力系统中常见的用电设备为异步电动机，各种电热设备、照明以及家用电器。这些设备 与电压都保持着一定的关系，电动机的转矩是与其端电压的平方成正比，当电压下降时，转 矩也下降，如果电动机所拖的机械负荷的阻力矩(负荷)不变，随着电压的降低，电动机的转差增大，定子电流也随之增大，发热增加，绕组温度增高，加速绝缘老化。当电压再低时，电动机将停转。电压低了，照明灯发光不足，电炉冶炼时间长，降低效率。电压降低，会使网络中的功率损耗和能量损耗将加大，电压过低还可能危及电力系统运行稳定。 电压高的危害： 电压偏高，用电设备的使用寿命将缩短，电压高，加在设备上的电场变的强，使介质中的局 部产生放电，这是电老化。绝缘的老化分为电老化、热老化、环境老化。在超高压网络中还将增加电晕损耗等。 因此电力系统根据电压等级的不同，制定了各类用户的允许电压偏移。 1.35kV及以上用户供电电压正负偏差绝对值之和不超过额定电压的10% 2.10kV用户的电压允许偏差值，为系统额定电压的土7% 3.380V用户的电压允许偏差值，为系统额定电压的土7% 4.220V用户的电压允许偏差值，为系统额定电压的+5%- -10%。 事故后，考虑时间较短，事故又不经常发生，电压偏移容许比正常值再多5%。 二、系统中的无功功率的平衡 电力系统中，各种无功电源发出的无功功率应能满足系统负荷和电网损耗的需求。电力系统 对无功功率的要求是：系统中的无功电源可能发出的无功功率应该大于或至少等于所需要的无功功率和网络的无功损耗，为了保证安全，应有一定的储备。 Q GC-Q LD-Q L=Q res Q G C为系统的无功电源之和；Q L D为系统无功负荷之和；Q L为网络无功损耗之和，这个损耗包含线路电抗的无功损耗，为正，线路的充电功率，为负。一般在110KV 电压等级及以上才计算这部分功率。 三、无功功率的产生和电压的关系 电力系统负荷中，都属于电感性负荷，这不可避免的要消耗无功功率，现在以几个典型 的无功负荷研究无功功率与电压的关系。 1?异步电动机 异步电动机是电力系统中的主要无功负荷，占了比较大的比重。根据异步电动机的等值电路， 列出它所消耗的无功功率为： U 2 2 Q M二Q m I 2X - X m 从以上公式看出， Q m为励磁功率，根据公式看，它同电压平方成正比，但实际上，当电压较高时，由于饱和 影响，励磁电抗X m还将下降。所需的无功更多。Q二为漏抗所需的无功损耗，如果负载功 2R(^S)S二常数，当电压降低时，转差将增大，定子电流随之增大，相应地在漏抗中率不变，则P m = I 的无功损耗也要增大。综合这两部分无功功率的变化特点，可得异步电机的 电压稳定基本概念 从80年代以来，电网运行越来越接近于极限状态。主要有几个原因： ?环保对电源建设和线路扩建的压力 ?重负荷区域的用电消费增加 ?电力市场下的新的系统负荷方式（潮流方式） ?。。。 无论发达国家还是发展中国家，都存在负荷、线路和电源间的矛盾 用户负荷在增加<——> 电网扩建却面临着更大的问题 由于网络运行在重载情况下，出现了慢速或快速的电压跌落现象，有时甚至产生电压崩溃，电压稳定已成为电力系统规划和运行的主要问题之一。 （介绍电压稳定的三本国际性的书籍：） 那么什么是电压失稳？（在国际上，有多种公认的定义。）在这里，我们观察文献[TVCUTSEM]的定义： 电压失稳产生于动态的负荷功率的恢复在传输网和发电系统的能力之外。作者进一步解释道： ?电压：许多母线的电压发生明显的、不可控的下跌。 ?失稳：超越了最大的传输功率极限，负荷功率的恢复变得不稳，反面降 低了功率的消耗，这是电压失稳的关键。 ?动态：任何稳定问题与动态有关，可以用微分方程（连续变化）或用差 分方程（离散变化）模拟。 ?负荷：是电压失稳的原动力，因此这一现象也被称为负荷失稳，但负荷 不是仅有的角色。 ?传输网：有传输极限，从基本电工理论就可是到这个结论，这一极限是 电压失稳的开始。 ?发电系统：发电机不是理想的电压源，其模型的准确性对正确的电压稳 定十分重要。 与电压稳定相关的另一术语是电压崩溃。电压崩溃可能不是电压失稳的最终结果。 无功功率的角色 可以注意到上述定义中没有引入无功功率。众所周知，在交流网中，电抗线路占主导，电压控制和无功功率有密切的关系。这里作者的目的是不想过于强调无功功率在电压稳定中的作用。的确，有功功率和无功功率二者同时对电压稳定有重要的作用。作者引用了一个例子，表明电压失稳与无功功率没有因果关系。 假设电源电压E 恒定，控制R L ，使功率消耗达到予定值P o ： o L L P R I R -=2& 同时，我们知道最大的传输功率发生在R L = R ： R E P 42max = 如果需求的P o 大于P max , 负荷电阻会下降比R 更小，电压失稳就会产生了。 这个范例虽然没有无功功率，没有功角稳定问题，但具有电压失稳的主要特征。在交流电力系统中，无功功率使得问题变得更复杂，但不是问题的唯一根源。传输有功功率仍然是电力系统的主要功能，而无功功率的传输和消耗也是的电力系统的不可缺少的一部分。 电压稳定VS 电力系统稳定 可以把电压稳定归到一般的电力系统稳定问题，下表显示根据时间域和失稳原因方式进行的分类。我们应该知道，可以用不同的方法对稳定问题进行分类。这里的分类可有效地分别电压稳定与功角稳定的差异。 快速稳定问题： 电力系统无功功率平衡与电压调整 由于电力系统中节点很多，网络结构复杂，负荷分布不均匀，各节点的负荷变动时，会引起各节点电压的波动。要使各节点电压维持在额定值是不可能的。所以，电力系统调压的任务，就是在满足各负荷正常需求的条件下，使各节点的电压偏移在允许范围之内。 由综合负荷的无功功率一电压静态特性分析可知，负荷的无功功率是随电压的降低而减少的，要想保持负荷端电压水平，就得向负荷供应所需要的无功功率。所以，电力系统的无功功率必须保持平衡，即无功功率电源发出的无功功率要与无功功率负荷和无功功率损耗平衡。这是维持电力系统电压水平的必要条件。 一、无功功率负荷和无功功率损耗 1．无功功率负荷 无功功率负荷是以滞后功率因数运行的用电设备(主要是异步电动机)所吸收的无功功率。一般综合负荷的功率因数为0.6～O.9，其中，较大的数值对应于采用大容量同步电动机的场合。 2．电力系统中的无功损耗 (1)变压器的无功损耗。变压器的无功损耗包括两部分。一部分为励磁损耗，这种无功损耗占额定容量的百分数，基本上等于空载电流百分数0I ％，约为 1％～2％。因此励磁损耗为 0/100Ty TN Q I S = (Mvar) (5-1-1) 另一部分为绕组中的无功损耗。在变压器满载时，基本上等于短路电压k U 的百分值，约为10％这损耗可用式(6-2)求得 2(%)()100k TN TL Tz TN U S S Q S = (Mvar) (5-1-2) 式中，TN S 为变压器的额定容量(MVA)；TL S 为变压器的负荷功率(MVA)。 由发电厂到用户，中间要经过多级变压，虽然每台变压器的无功损耗只占每台变压器容量的百分之十几，但多级变压器无功损耗的总和可达用户无功负荷的75%～100％左右。 (2)电力线路的无功损耗。电力线路上的无功功率损耗也分为两部分，即并联电纳和串联电抗中的无功功率损耗。并联电纳中的无功损耗又称充电功率，与电力线路电压的平方成正比，呈容性。串联电抗中的无功损耗与负荷电流的平方成正比，呈感性。因此电力线路作为电力系统的一个元件，究竟是消耗容性还是感性无功功率，根据长线路运行分析理论，可作一个大致估计。对线路不长，长度不超过100km ，电压等级为220kV 电力线路，线路将消耗感性无功功率。对线路较长，其长度为300km 左右时，对220kV 电力线路，线路基本上既不消耗感性无功功率也不消耗容性无功功率，呈电阻性。大于300km 时，线路为电容性的。 二、系统综合负荷的电压静态特性 电力系统中某额定功率的用电设备实际吸收的有功功率和无功功率的大小是随电力网的电压变化而变的，尤其是无功功率受电压的影响很大。电力系统综 电力系统电压稳定问题分析研究 发表时间：2018-11-11T12:30:30.640Z 来源：《电力设备》2018年第20期作者：王有军 [导读] 摘要：在改革开放的新时期，随着社会经济的不断发展、电力需求的不断增长和电力网络系统的连接，受到各种因素的影响，电力系统的运行已经接近极限状态，电压的稳定问题日益凸显。 （国网滁州供电公司安徽滁州 239000） 摘要：在改革开放的新时期，随着社会经济的不断发展、电力需求的不断增长和电力网络系统的连接，受到各种因素的影响，电力系统的运行已经接近极限状态，电压的稳定问题日益凸显。电压的稳定一般是在静态和动态的情况下发生。本文将从电力系统电压稳定方面进行分析，针对具体的运行情况提出相应的措施。 关键词：电力系统；电压稳定；措施 引言 电力系统属于复杂的庞大非线性多变量动态系统，其中稳定与安全是电力系统运行的基本条件与必备条件。伴随着电网规模的不断扩大，以及电力市场化的深入改革，远距离的重负荷输电状况将会更加突出，这就使得电力系统运行将会愈来愈接近网络的极限输送能力。所以，鉴于国外出现的恶性电压崩溃事件与我国部分区域出现的电压失稳现象，强化电力系统的电压稳定及控制研究具有重要的现实意义与理论价值。 1电压稳定性 电压稳定性时整个电力系统正常运作的保障，它是電力系统在额定的运行条件下和遭受外部干扰后系统中所有的母线都能持续地保持可接受的电压的能力。当有外部干扰或改变系统条件下，从而造成了渐进的、不可控制的电压降落，那么电压就处于不稳定状态了。电压不稳定通常情况下是局部现象，但这容易导致连锁反应，从而导致整个电力系统的电压崩溃。在功角稳定性中，同步发电机的转矩平衡而决定其稳定性；在电压稳定性中，所有母线都持续保持可接受的电压时，功角失稳并不能影响电压的稳定性，但持续能力的消退会引起功角失稳，从而导致电压的不稳定。 2电力系统的电压稳定分析方法 2.1静态分析法 静态电压稳定分析主要以平衡点间的稳定性研究为主，其要求电力系统受到的干扰幅度尽可能小，或者电力系统的演化过程尽可能的缓慢，以至于可以忽略电力系统模型的动态化过程，这时的电力系统运行轨迹主要由稳定的平衡点所构成。一旦电力系统的实际功率难以平衡，即不存在所谓的稳定平衡点，则可以确定电力系统存在电压失稳的隐患，这一失稳机理能够通过Q-V曲线或者P-V曲线得到科学合理的解释。从本质上讲，静态分析法就是将网络传输极限功率时的实际运行状态，当作成静态电压稳定的最高极限状态。静态电压分析法重点从静态观点对电压崩溃机理进行揭示，用代数方程对系统微分方程进行代替，用静态模型对负荷进行描述。其能够显示出电压稳定的裕度指标，且能通过灵敏度分析法显示出电力系统的弱区域以及其他信息。静态分析法因方便快捷而得到了广泛的应用与发展，是当前电力系统的电压稳定研究中成效最为显著的一项，且相关研究成果已被应用到了电力领域之中。 2.2动态电压稳定分析方法 当系统受到小扰动时，可以利用动态电压稳定分析方法进行电压稳定性分析，该种分析方法主要是研究与有关元件的动态性分析，对于影响电压稳定性的因素，考虑到发电机、无功无常设备以及负荷存在的状态，其中还有OLTC技术对网络输送功率的影响，通过提高网络的最大输送功率，来保证电压的稳定性。电压稳定是一个动态问题，系统中的发电机和负荷的动态特性都对电压的稳定有一定的影响，小扰动分析方法的研究，建立动态化的分析模型，方便各元件的有效使用。 3电力系统电压稳定的有效控制 3.1变压器分接头的紧急控制 OLTC的应用主要是对母线中存在的电压负荷进行调节，保证系统的正常运行，能够将运行控制在一定的范围内，一般电力系统中存在的接头地方，不利于电压的稳定。如果电力系统发生紧急状态，OLTC就会起到一定的作用，防止电压系统的崩溃，电力系统中的分接头动作有利于增强电压的稳定性，当负荷处于一种恒定状态时，电压的变动会降低网络中功率的损耗。分接头紧急控制措施包括分接头调节闭锁和分接头的逆调节，在发生紧急的情况下，通过暂时停止或者是延缓电压的方式防止电压的崩溃。 3.2无功电源对电压稳定的控制 静止的无功发生器具有连续输出从额定感性无功到额定容性无功的能力，且具有输出无功电流谐波小、输出无功动态响应速度快的特点；装置具有完善的分级保护，在系统和装置自身故障时能够正确动作，对装置自身起到保护作用。静止的无功发生器是通过从电力网中吸收或者是向电力网中输送可连续条件的无功功率来达到维持电压平衡的。通常情况下，静止无功发生器吸收电网中的无功功率，当电力系统发生扰动时，静止无功发生器的功能发生转变，由吸收无功功率转变为输出无功功率。静止无功发生器的响应速度也高于其他电压调节装置，响应时间一般在0.1S-0.5S左右。 3.3电压安全监控系统 伴随着计算机技术发展的深入，其已经渗透到社会生活的方方面面，不无例外的也可以应用到保证电力系统的电压稳定性中去。我们可以通过建立电压安全监控系统，更加便捷和合理的调度电力需求，使得电力的输送更加符合实际的电力需求。还可以通过开发出功能更加强大电压安全监控软件，从而使得电压系统的安全监测更加的全面和有效，这样将会对电力系统的稳定运行起到积极地推动作用。使得电力系统更加及时发现导致电压失稳的原因，以便及时的将其排除，从而最大化电力企业的经济效益。 3.4科学规划设计 要提升电力系统的电压稳定及控制成效，就必须对电力系统进行科学合理的规划与设计。其中，对电压、负荷以及传输网络的规划，应尽可能的提升网络传输能力，强化负荷中线电源调控电压的能力。同时，电网结构还应确保运行过程中的灵活性，最大程度做好电网结构的无功功率规划工作等。 3.5切除负荷 当电力系统的电压出现失稳的情况时，可以通过切除负荷的方法制止电压发生崩溃，能够保证电力系统的安全运行。在电力系统中需电力系统电压调整的方式与措施精编
电力系统电压稳定问题的初步研究
无功功率与电压调整
电力系统电压稳定性的基本概念
电力系统无功功率平衡与电压调整
电力系统电压稳定问题分析研究
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