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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 TNU 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。
论电力系统无功功率的平衡与电压的调整作者：姚锐来源：《华中电力》2013年第05期摘要：随着我国电力系统向大机组、大电网、高电压远距离输电方向的发展，世界上一些大电网相继发生多起以电压崩溃为特征的电压瓦解事故。
因此，无功功率平衡与电压调整越来越受到人们的广泛关注。
本文重点分析了电力系统无功功率平和与电压调整方面的问题，以供有关人士进行参考。
关键词：电力系统；无功功率；电压调整引言电力在现实生活以及工农业生产的各个方面被广泛应用。
各种在电力系统中的发电厂把其他形式的能量转化为电能，电能通过变压器和传输线提供给各种用户，并通过各种电气设备将其转换成适合于用户的其他形式的能量。
在这一“传输”电力过程中，我们电力行业往往只重视有功功率，轻视无功功率，片面地认为无功功率是“无用”的，它不是能量。
然而，事实却恰恰相反，在我们的电力系统正常运行时，系统无功功率的问题，它是绝对不能被忽略的。
无功功率是否平衡直接影响到电力系统的稳定性，根本问题还是供电电压质量问题，从全局来讲是整个电力系统的电压水平问题。
而电压是衡量供电质量的重要的技术指标，对电力系统的安全经济运行、确保用户的用电安全和产品质量以及电气生产设备的安全性和寿命都有着重要的影响。
任何电压偏移都会对经济和安全造成不利影响。
因此，电压调整是确保电网安全和可靠运行的重要方面之一。
一、电力系统无功功率平衡概念的引入无功功率是电压和电流的有效值与他们之间的角度的正弦值相乘得出的。
由于电路中有储能元件，电容或电感中有能量与外部电路来回交换，由此产生了无功功率。
无功功率的本质这种能量交换的最大速率。
而电力系统的无功功率平衡就是根据电力网的发展规划进行无功功率平衡计算，使电力系统的无功电源所发出的无功功率与系统的无功负荷相平衡，其主要目的是维持各种运行模式下电力网各处的电压水平，确定无功补偿装置的配置。
二、电力系统无功功率平衡的重要性电力系统是为用户提供电力的网络，它的主要任务之一是通过运行调度以确保交付给用户的电压值接近额定电压。
第5章 电力系统的无功功率平衡和电压调整
一、填空题
1.电力系统的无功电源除了发电机，还有各种类型的 装置。
2.输电线路两端电压差值越大，则流过的无功功率也就越 （填“大”或“小”）。
3.电力系统的无功平衡是指各种无功电源供给的无功功率要与 和_____________相平衡。
同时，为了保证运行的可靠性和电能质量，以及适应负荷的发展，还必须具备一定的 。
4.电力系统中的无功损耗主要包括 的无功损耗和 的无功损耗。
5.电力系统的无功电源有 、 、 、_____________和 等。
6. 电力系统电压的监视和调整通常只选择一些关键性的母线（节点）来完成，这些关键性的母线称为 。
7.中枢点的调压方式分为 、 和 三类。
8.在整个电力系统普遍缺少无功的情况下， （填“能”或“不能”）采用改变变压器分接头的方法提高所有用户的电压水平。
9.在负荷水平较低时，应 （填“增加”或“减少”）并联运行的变压器台数，以_________（填“升高”或“降低”）二次母线电压。
10. 如下图所示，A U ∙、B U ∙
分别为线路AB 两端的电压相量，由此可知：线路中有功功率的流向为 ；感性无功功率的流向为 。
11.电力系统中某两个相邻节点a 、b 的电压分别为kV U a 2228∠=∙，kV U b 5192∠=∙，该两个节点之间P 的流向为 ，感性无功Q 的流向为 。
二、选择题
1.关于输电线路上有功功率和无功功率的传输方向，下列说法正确的是（ ）
A.有功功率从电压相角超前的一端流向电压相角滞后的一端，无功功率从电压幅值较大的一端流向电压幅值较小的一端
B.有功功率从电压相角滞后的一端流向电压相角超前的一端，无功功率从电压幅值较小的一端流向电压幅值较大的一端
C.有功功率从电压幅值较大的一端流向电压幅值较小的一端，无功功率从电压相角超前的一端流向电压相角滞后的一端
D.有功功率从电压幅值较小的一端流向电压幅值较大的一端，无功功率从电压相角滞后的一端流向电压相角超前的一端
2.中枢点的三种调压方式中，实现难度最大的是（ ）
A.顺调压
B.逆调压
C.恒调压
D.无法判断
3.当整个系统缺乏无功电源时，可采取以下哪些调压措施（ ）
（1）改变变压器变比调压 （2）串联电容补偿调压
A
B B
（3）并联电容补偿调压 （4）同步调相机调压
A.（1）（2）
B.（2）（3）
C.（3）（4）
D.（2）（3）（4）
4.为了保证用户电压质量，系统必须保证有足够的（ ）
A.有功容量
B.电压
C.无功容量
D.电流
三、简答题
1.电力系统的电压调整和频率调整有何不同之处？
2.举例说明电力系统的电压偏高和偏低分别有哪些危害？
3.并联电容器作为电力系统的无功电源，有哪些优缺点？
4.中枢点的三种调压方式分别适用于哪些场合？对电压的要求分别是怎样的？
5.下图所示的简单电力系统中，为调整用户端电压，可采取哪些措施（结合公式说明）？
6.电力系统的调压措施有哪些？
7.超高压并联电抗器有哪些作用？
四、计算题
1.发电厂装有两台容量为31.5MV A ，额定变比为121/10.5kV 的变压器。
由变压器输出的最大负荷为50+j40MVA ，最小负荷为25+j15MV A 。
要求高压母线电压维持116kV 恒定不变，并且发电机母线须实行逆调压以满足地方负荷的电压要求。
并联运行的变压器归算至高压侧的等值阻抗ZT=1.47+j24.4Ω。
试确定变压器的变比。
2.两台32MV A 的有载调压变压器并联运行于110/10kV 的降压变电所中，归算至高压侧的等值阻抗Z T 为0.94+j 21.7Ω。
二次侧负荷最大为38.6+j 18.3MV A ，最小为16.5+j 6.3MV A 。
高压母线电压在最大及最小负荷时分别为103kV 和108.5kV 。
求变压器变比以满足变电所二次侧母线实现逆调压的要求（忽略变压器中的功率损耗）。
该变压器变比调整范围115±9×1.78%/10.5kV 。
3.某水厂通过变压器SFL 1-40000与110kV 的系统相连。
在最大及最小两种运行方式下，高压母线电压分别为112.09kV 及115.92kV ；而低压母线电压分别要求不低于10kV 及不高于11kV 。
试选择变压器的变比。
已知变压器阻抗为 2.1+j 38.5Ω，变比的调节范围为121±2×2.5%/10.5kV 。
发电机的额定容量为28+j 21MV A ，最小技术出力为额定出力的50%。
4. 如下图所示，某水电厂通过SFL1-40000/110型变压器与系统相连，最大负荷与最小负荷时高压母线电压分别为112.09kV 及11
5.45kV ，要求最大负荷时低压母线电压的不低于10kV ，最小负荷时低压母线的电压不高于11kV ，试选择变压器分接头。
D D jQ P +:1k :1k
5. 如图所示降压变压器，其归算至高压侧的参数为：R T +jX T =(2.44+j40)Ω，在最大负荷及最小负荷时通过变压器的功率分别为MVA )1428(max ~j S +=，MVA )1610(min ~
j S +=。
最大负荷时高压侧的电压为113kV ，而此时低压侧允许电压不小于6kV ；最小负荷时高压侧的电压为115kV ，而此时低压侧允许电压不大于6.6kV 。
试选择此变压器的分接头。
6. 某变电站装设一台双绕组变压器，型号为SFL-31500/110，变比为(110±2×2.5%/38.5)kV ，空载损耗p 0=86kW ，短路损耗p k =200kW ，短路电压百分值u k %=10.5，空载电流百分值I 0%=2.7。
变压器低压侧所带负荷为M V A )1020(max ~
j S +=，MVA )710(min ~j S +=，高压母线电压最大负荷时为102kV ，最小负荷时为105kV ，低压母线要求逆调压，试选择变压器分接头电压。
~
Z T =(2.1+j38.5)Ω
SFL1-40000
121±2×2.5%/10.5kV
10~11kV MVA
)1015(MVA
)2128(min ~max ~j S j S +=+=
110±2×2.5%/6.3kV
112.09~115.45kV。
