第六章 电力系统的无功功率与电压调整

Q2 (U பைடு நூலகம் U 2 )U 2 X
若U1>U2时，Q2>0；U1＜U2时，Q2 ＜ 0。 电力网中的感性无功功率总是从电压高的一端流向电压 低的一端，而容性无功功率则总是从电压低的一端流向电压 高的一端。 注意：上述关于电力网中功率的流动方向的结论只适用 于高压电网---要注意使用条件！。
第一节 电力系统中无功功率平衡与电压的关系 二、容性无功与感性无功
U
( < 0 容性）
I ( >0 感性)
(a)


(b)
I
U
(a):
(b):
Q = UIsin ＞ 0 , 感性无功
Q = UIsin ＜ 0 , 容性无功
注意: 消耗容性无功相当于提供感性无功。
第一节 电力系统中无功功率平衡与电压的关系
P jQ1 1
P2 jQ2
Z R jX
呈感性
呈容性，相当 于提供感性无 功
第二节 电力系统中无功功率的平衡
Z R jX P2 jQ2 P jQ1 1

U1
2 P 2 Q12 U12 U 2 QX QB 1 2 X B U1 2
△QX：线路电抗的无功功率 △QB：充电无功功率
φ δ φ
jIX
I
(c) 简单系统
U
正常运行 时，工作 在ab段
（a）系统图；（b）等值电路；（c）相量图
第一节 电力系统中无功功率平衡与电压的关系
(2) 发电机的无功—电压静态特性
所谓发电机的无功—电压静态 特性，是指发电机向系统输送的无 功功率与电压的变化关系曲线。
G T-1 L T-2

无功功率为ΣQGCN时，系
统电压为UN，但电源提供
的无功功率下降为ΣQGC
时 . 无功也能平衡，但电 压要下降。 ■ 调节变压器分接头可以改 善局部电压，但电源提供 的无功不足时，电压不能 全面改善，而且有可能发 生电压崩溃的危险。
第二节电力系统中无功功率的 最优分布
一、负荷功率因数的提高
■ 异步电动机的无功功率：
二、无功功率的平衡
■ 负荷无功功率的静态电压特性
jXΣ
Q
无
功
负
1’
荷
1
U
二、无功功率的平衡
■ 发电机的静态电压特性
■ 近似二次曲线，E ↑ , 曲 线 ↑
Ф
δ
Ф
U
Q 2’
2 E
U
二、无功功率的平衡
Q
2’ 2
1’ 1
U
二、无功功率的平衡
■ 图中所示的无功电源静态 电压特性和无功负荷静态 电压特性，当电源提供的
■ 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。前者出现在70年代初，是 这一“家族”的最早成员，日前已为人们所 熟 知；后者则尚待扩大试运行的规模。静止补 偿 器的全称为静止无功功率补偿器(svc)。
■ 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 种设施，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。
■ 最优网损微增率准则
■ 无疑，系统的无功资源越丰富，就可能节约越多 的网损，但也可能会使电网的建设投资增大。
■ 在进行电网规划时，希望以较小的投资，节约 较多的网损，所以无功规划的目标函数不能只 考虑网损，也不能只考虑投资，需要考虑将来 一个时间段内电网的综合效益最好。

P
取决于发电机的视在
功率。以O点为圆心
B
， 以 OB 为 半 径 的 圆
弧S。
T
E qN
(U N xd
)
S
IN
xd
(U N xd
)
F
O'
U
N
U (
N
xd
)
O
Q
I N
图 2-4 隐 极 式 发 电 机 组 运 行 极 限 图
电力系统的无功功率和电压调整
2. 励磁绕组温升约束。取决 于发电机的空载电势。以 O’点为圆心，以O’B为半 径的圆弧F。
❖ 解决问题：无功补偿，无功电源的最优分布
电力系统的无功功率和电压调整
第一节 电力系统中无功功率的平衡
❖ 一、无功功率负荷和无功功率损耗
1.无功功率负荷 2.变压器中的无功功率损耗 3.电力线路上的无功功率损耗
❖ 二、无功功率电源
1.发电机 2.电容器和调相机 3.静止补偿器和静止调相机 4.并联电抗器
将异步电动机同步化运；
电力系统的无功功率和电压调整
第二节 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 ❖ 二、无功功率负荷的最优补偿
电力系统的无功功率和电压调整
无功功率电源的最优分布
❖ 研究的是：在无功电源总量是定值时，每个 节点安装多少无功电源，使全网的有功损耗 最少？
❖ 等网损微增率准则
电力系统的无功功率和电压调整
无功功率负荷的最优补偿
❖ 如何确定无功补偿容量、补偿设备的分布使 无功补偿获得的收益最大？
❖ 最优网损微增率准则
电力系统的无功功率和电压调整
一、无功功率电源的最优分布
❖ 目标：

第六章电力系统的无功功率和电压调整1）无功功率电源有哪些？哪些可以平滑调节？无功功率电源：发电机、电容器、调相机、静止补偿器。

可以平滑调节：调相机、静止补偿器2）限制冲击负荷电压波动的措施是什么？（a）设置串联电容器、（b）设置调相机和电抗器、（c）设置静止补偿器3）什么是电力系统的逆调压、顺调压、常调压？逆调压：在高峰负荷时升高中枢点电压、低谷负荷时降低中枢点电压的电压调整方式。

在高峰负荷时将中枢点电压升高至105%UN，低谷负荷时将中枢点电压降为额定电压UN。

顺调压：在高峰负荷时允许中枢点电压略低，而低谷负荷时却允许中枢点电压略高的调压方式。

采用顺调压，高峰负荷时中枢点电压允许不低于102.5%U N，低谷负荷时中枢点电压允许不高于107.5%U N。

常调压：任何负荷下保持中枢点电压为一基本不变的数值。

适用于负荷变动小、线路上电压损耗小的情况。

常调压方式，电压保持为(102%-105%)U N。

4）选择变压器分接头进行调压的特点是什么？系统中无功功率必须充足才有效，否则必须用其他措施；不需要附加设备。

5）电力系统的电压调节有几种主要措施？借改变发电机端电压调压；借改变变压器变比调压；借补偿设备调压；组合调压。

第五章电力系统的有功功率和频率调节（1）负荷变动规律有几种，如何调整？有功负荷随时间变动规律分解为三种。

第一种变动：幅度小、周期短。

无法预测(随机)，靠发电机调速器调整，称一次调整。

自动进行。

第二种变动：幅度较大、周期较长。

冲击性负荷。

靠发电机调频器调整，称二次调整。

可手动、自动。

第三种变动：幅度最大、周期最长。

可预测，生产、生活引起，称三次调整。

优化分配负荷又称经济调度。

（2）电力系统频率的一次、二次调整如何进行，各有何特点？一次调频指由发电机调速器进行的、对第一种负荷变动引起频率偏移的调整。

一次调频特点：自动调节。

一次调频是所有运行发电机组都可参加，这类发电厂称为负荷监视厂二次调频指由发电机调频器进行的、对第二种负荷变动引起频率偏移的调整。