第12章 电力系统的无功功率平衡和电压调整

电力系统电压平衡技术随着现代社会对电力供应的需求越来越高，电力系统的稳定性和可靠性变得尤为重要。

而电力系统的电压平衡技术则是保证电力系统正常运行的关键一环。

本文将围绕电力系统电压平衡技术展开探讨，从原理、方法和应用等方面进行分析。

一、电力系统电压平衡技术的原理在电力系统中，电压平衡是指各个供电点的电压在合理范围内波动，并且保持相对稳定的状态。

而电力系统的电压平衡技术的原理主要包括以下几个方面：1. 供需平衡原理：电力系统中的负荷需求和发电供应需要保持平衡，电力系统会根据实际负荷情况调整发电量以保持电压平衡。

2. 功率平衡原理：功率平衡是电力系统维持电压平衡的基础。

各个供电点之间的功率应保持平衡，以确保电压分布均匀。

3. 节点电流平衡原理：电力系统中的各个节点电流之和应等于零，即电力系统中的电流输入应与输出相等。

二、电力系统电压平衡技术的方法为了实现电力系统的电压平衡，需要采取一系列的技术手段和方法。

根据电力系统的实际情况和需求，以下是几种常用的电压平衡技术方法：1. 无功补偿技术：利用无功补偿设备对电力系统进行调节，改变电流和电压的相位差，以维持电压平衡。

2. 直观调度技术：通过对电力系统的监测和分析，做出实时的调度决策，包括调整发电量、负荷分配等，以保持电压平衡。

3. 变压器调压调频技术：通过变压器的调压调频特性控制电压的波动，使电力系统的电压保持稳定均衡。

4. 高压直流输电技术：采用高压直流输电技术可以有效降低输电线路的电阻损耗，提高电力系统的电压稳定性。

三、电力系统电压平衡技术的应用电力系统电压平衡技术在实际应用中起到了重要的作用，以下是一些典型的应用场景：1. 高压配电网：高压配电网需要保持较高的电压稳定性，以确保供电质量和安全。

电力系统电压平衡技术被广泛应用于高压配电网的运维和管理中。

2. 航空航天领域：航空航天领域对电力系统的可靠性和稳定性要求极高，电压平衡技术在该领域中被广泛应用于电力供应系统的设计和优化。

无功补偿对电力系统电压的影响与调节无功补偿在电力系统中扮演着重要的角色。

它对电力系统的电压稳定性和功率因数的调节起着关键作用。

本文将探讨无功补偿对电力系统电压的影响以及相应的调节方法。

一、无功补偿对电力系统电压的影响无功补偿是用于对抗电力系统中无功负荷而引起的电压波动现象的一种方法。

随着无功负荷的增加，电网中的无功功率需求也会增加。

由于无功功率的存在，电力系统的电压会出现波动和不稳定的现象。

1.1 电压降低与电流上升无功功率引起的电压降低现象会导致电力系统中的电流上升。

当无功功率过多时，电网电压会下降，从而影响到系统中各个设备的正常运行。

如果不及时采取措施进行补偿，电力系统可能会发生电压崩溃等严重故障。

1.2 电压波动与电气设备损坏无功功率的不稳定会导致电网电压的波动。

电压的快速升降会对电气设备产生冲击，从而损坏设备，缩短其使用寿命。

特别是对于对电压要求较高的设备，如半导体器件等，电压波动可能会造成不可逆转的损坏。

1.3 电压不平衡与谐波扩散无功功率引起的电压不平衡会导致电力系统中各相电流的不平衡。

这种不平衡会产生谐波电流，扩散到电网中的其他设备，增加了电力系统的谐波污染问题。

谐波电流会引起额外的能量损耗，导致电网效率降低。

二、无功补偿的调节方法为了消除或减轻无功功率对电网电压的影响，需要采取相应的无功补偿措施。

以下是几种常见的无功补偿调节方法：2.1 静态无功补偿装置静态无功补偿装置是一种通过改变电容和电抗的连接方式来实现无功功率的补偿调节。

其中，串联电容可以用来补偿无功功率，提高电网电压；并联电抗则用于吸收无功功率，降低电网电压。

2.2 动态无功补偿装置动态无功补偿装置是通过控制电容和电抗的导纳值来实现无功功率的补偿调节。

该装置可以实时监测电力系统的电压和电流，通过对电容和电抗进行调节，及时平衡电力系统的无功功率，以保持电压的稳定。

2.3 SVC（静止无功补偿器）SVC是一种在高压电力系统中广泛应用的无功补偿装置。

电力系统分析（下）复习题10-1 网络元件的电压降落和功率损耗1.电压降落纵分量和横分量的计算公式（分两种情况，见图10-2，掌握计算，画相量图）；✓ 答：电压降落纵分量222sin cos ϕϕXI RI V +=∆；横分量222sincos δϕϕRI XI V -=以电压相量2V 作参考轴，⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=+=∆2222""δ""V RQ X P V V X Q R P V ，222221)δ()(V V V V +∆+=以电压相量1V 作参考轴，⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧'-'='+'=∆1111δV RQ X P V V X Q R P V ，212112)δ()(V V V V +∆-=✓ 2.电压降落、电压损耗、电压偏移的定义有所不同答：网络元件的电压降落是指元件首末端两点电压的相量差，即12()V V R jX I -=+；把两点间电压绝对值之差称为电压损耗，用V ∆表示，12V V V ∆=-；电压偏移是指网络中某点的实际电压同网络该处的额定电压之差，可以用KV 表示，也可以用额定电压的百分数表示。

若某点的实际电压为V ，该处的额定电压为N V ，则用百分数表示的电压偏移为，电压偏移（%）100NNV V V -=⨯ ✓ 3.电压降落公式的分析（为何有功和相角密切相关，无功和电压密切相关？）；答：从电压降落的公式可见，不论从元件的哪一端计算，电压降落的纵、横分量计算公式的结构都是一样的，元件两端的电压幅值差主要由电压降落的纵分量决定，电压的相角差则由横分量确定。

高压输电线的参数中，电抗要比电阻大得多，作为极端情况，令R=0，便得/V QX V ∆=，/V PX V δ=，上式说明，在纯电抗元件中，电压降落的纵分量是因传送无功功率而产生，电压降落的横分量则因传送有功功率产生。

换句话说，元件两端存在电压幅值差是传送无功功率的条件，存在电压相角差则是传送有功功率的条件。

第33章电力系统无功功率平衡和电压调整33.1 电力系统的无功功率平衡33.1.1 无功电源和无功负荷33.1.1.1无功电源1、发电机 generator发电机作为无功源即可发出感性无功,又可发出容性无功.在进行无功调整时,首先应充分利用发电机的无功输出能力.2、调相机 synchronous condenser（1）是只发无功功率的同步发电机.过励磁运行时，向系统发出感性无功功率;欠励磁运行时，从系统吸收感性无功。

（2）欠励磁运行时的容量约为过励磁运行时容量的50％。

（3）带励磁调节装置的调相机，可根据其所在点的电压自动平滑的改变出力;有强行励磁装置时，系统故障情况下也可维持该机的出口电压。

（4）特点：a)运行维护复杂。

b)有功损耗大，满载时达额定容量的1.5％∽3％，容量越小，损耗占的比重越大。

故容量小于5Mvar时，不宜用调相机。

c)可平滑调整无功出力，系统故障时也可按要求输出无功。

3、静电电容器 static capacitor（1）按三角形或星形接法并联在线路上。

（2）只能向系统提供感性无功，当端口电压下降时，出力会显著下降。

（3）特点：1)无功输出调节能力差，输出无功受端口电压限制。

2)单位容量成本低，且与总容量大小无关，安装维护方便。

3)有功损耗小，满载时仅为额定容量的0.3％∽0.5%。

4)可集中使用，也可分散就地供应无功，从而减少网络电能损耗。

4、静止补偿器SVC static VAR compensator可控硅控制的电抗器与电容器并联组成的。

（1）吸收或发出感性无功。

（2）快速跟踪负荷，响应速度快。

（3）运行时有功损耗小，满载时不超过额定容量的1%。

（4）可靠性高，维护工作量小。

（5）不增加短路电流。

（6）可控硅控制电抗器时，电网中产生高次谐波。

33.1.1.2 无功负荷和无功损耗无功负荷: 除白炽灯和纯电阻性加热设备外的其它用电设备均需要无功，其中异步电动机占很大比重。

电力系统有功与无功调整1. 引言电力系统是现代社会中至关重要的根底设施之一。

在电力系统中，有功功率和无功功率是两个重要的参数。

有功功率表示电能在电力系统中转换为其他形式的能量，例如机械能、热能等。

而无功功率表示消耗在电力系统中的无效能量，例如电感、电容的耗散能量等。

有功与无功的平衡对于电力系统的运行稳定和效率至关重要。

因此，电力系统中需要进行有功与无功的调整。

本文将讨论电力系统中有功与无功的调整方法以及其重要性。

2. 电力系统中的有功与无功调整方法2.1 发电机的调整在电力系统中，发电机是将机械能转换为电能的设备。

调整发电机的参数和运行状态可以有效地控制发电机的有功和无功输出。

2.1.1 励磁调节励磁调节是通过调整发电机的励磁电流来控制发电机的输出功率。

增加励磁电流可以提高发电机的有功输出，减小励磁电流可以提高无功输出。

因此，通过调整励磁电流可以实现有功与无功的平衡。

2.1.2 调整转子角度发电机的转子角度也会对有功和无功输出产生影响。

调整转子角度可以改变发电机的励磁磁势分布，影响发电机的有功和无功输出。

通过调整转子角度，可以有效地控制发电机的有功和无功功率。

2.2 无功补偿装置在电力系统中，无功补偿装置可以通过改变电压的相位和幅值来实现对无功功率的调整。

2.2.1 无功电容补偿无功电容补偿是一种常用的无功调整方法。

通过将无功电容器连接到电力系统中，可以提供额外的无功功率，从而实现对系统的无功功率的调整。

通过控制无功电容器的接入和断开，可以调整电力系统的无功功率。

2.2.2 静态无功补偿装置静态无功补偿装置是一种通过电子开关控制的无功补偿设备。

它可以根据电力系统的无功功率需求，自动调整无功功率的输出。

静态无功补偿装置可以快速响应系统的无功功率需求变化，提高电力系统的稳定性和可靠性。

3. 有功与无功调整的重要性3.1 系统稳定性有功和无功功率的平衡对于电力系统的稳定运行至关重要。

当电力系统的有功和无功失衡时，会导致电压的波动和系统的振荡。

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。

第二章4、架空线路的导线换位有什么作用？当三相导线排列不对称时，各相导线所交链的磁链及各相等值电感便不相同，这将引起三相参数不对称。

利用导线换位可使各相平均电感接近相等。

6、分裂导线对线路的电感电容参数各有什么影响？分裂导线的作用：1）减小输电线电感参数L0；2）增大导线的等值半径防止和减小电晕损耗；3）增大输电线电容参数C08、试列写变压器短路试验和开路试验的所得的4个参数，写出用这些参数计算变压器漏电阻、漏电抗；励磁电导和励磁电纳的计算公式并说明公式中变量的单位。

变压器铭牌上的四个数据：短路损耗△Ps，短路电压Vs%，空载损耗△P0，空载电流I0％。

利用这四个实验数据计算参数的公式如下：1）RT：2）XT：3）GT：4）BT：式中，RT：Ω；△Ps：kW；SN：kV A；VN：kV式中，XT：Ω；SN：kV A；VN：kV式中，GT：S；△P0：kW；VN：kV式中，BT：S；SN：kV A；VN：kV9、变压器的变比是如何定义的？它与原副方绕组匝数比有何不同？运行中变压器的实际变比是变压器空载两侧绕组实际抽头的线电压之比Y-y；D-d接法变压器变比k等于原副方绕组匝数比；Y-d接法变压器变比k等于Y接法绕组匝数先乘以3然后再除以d接法绕组匝数第四章1、节点导纳有那些特点矩阵特点?（1）节点导纳矩阵是n阶复系数方矩阵，由于接地支路的存在，所以它是非奇异矩阵。

（2）考虑实际电网母线平均只与3~5线路或变压器相连，实际电力网络的节点导纳矩阵是非常稀疏的。

2、节点导纳矩阵元素的物理意义是什么?节点导纳矩阵第k行j列元素Yik的物理意义为（包括自导纳和互导纳）当电力网络除k节：点其余节点皆接地情况下，节点i注入电流相量同节点k的电压相量的比值。

3、节点阻抗矩阵是如何定义的？节点阻抗矩阵有那些特点?节点阻抗矩阵的定义：节点导纳矩阵的逆矩阵称作节点阻抗矩阵当节点k注人电流不为零时，所有节点的电压都不为零，因此节点阻抗矩阵中所有元素都是非零的，即节点阻抗矩阵是非奇异的满矩阵。