浅析无功功率与电压之间的关系分析
第六章 电力系统的无功功率与电压调整
VO Vi VOi
(0.95 ~ 1.05)VN 0.10VN (1.05 ~ 1.15)VN
只满足j节点负荷时，中枢点电压VO应维持的电压为
0 ~ 16h
V O V j V Oj (0 .9 5 ~ 1 .0 5 )V N 0 .0 1V N (0 .9 6 ~ 1 .0 6 )V N
电力系统分析基础 Power System Analysis Basis
（六）
主讲人：朱晓荣
第六章 电力系统的无功功率与电压调整
本章主要内容：
1、无功负荷和无功电源及无功功率平衡
2、无功功率的经济分布:无功电源的最优分布 ；无功负荷的最优补偿
3、电压的调整
➢ 频率调整和电压调整的相同和不同之处
调频
用拉格朗日乘数法求解
构造拉格朗日函数
m
L P ( QGi Q QLD ) 0 i 1
分别对QGi和λ求导并令其等于0
L P (1 Q ) 0
QGi QGi
QGi
L
(
m i 1
QGi
Q
QLD )
0
(1 1, 2, , m)
由上式可得无功功率经济分配的条件
P 1 QGi 1 Q
•电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率， 两者结合起来，再配以适当的调节装置，就能够平 滑地改变输出（或吸收）的无功功率。
图6-5 静止无功补偿器的原理图
(a)可控饱和电抗器型；(b)自饱和电抗器型； (c)可控硅控制电抗器型； (d) 可控硅控制电抗器和可控硅投切电容器组合型
三、无功功率平衡
四、无功功率平衡和电压水平的关系 问题：在什么样的电压水平下实现无功功率平衡？
QGC=QLD+△Q∑
浅析电力系统无功功率及电压控制
浅析电力系统无功功率及电压控制摘要：无功功率及电压控制是电力系统中的重要问题，对于保持电力系统的稳定运行和增强电力系统的可靠性具有重要意义。
本文对电力系统中的无功功率及电压控制进行浅析，介绍了无功功率及电压控制的基本概念、原理以及常用的控制方法，并对电力系统中无功功率及电压控制的应用实例进行了讨论。
通过本文的分析，可以明确电力系统无功功率及电压控制的重要性，并为电力系统的无功功率及电压控制提供有益的参考意见。
关键词：电力系统，无功功率，电压控制，控制方法，应用实例正文：电力系统中的无功功率及电压控制是保证电力系统稳定运行和提高电力系统可靠性的重要问题。
无功功率是电力系统中的重要指标之一，其作用是补偿电路中由于电感、电容等元件而产生的滞后功率，使系统达到功率因数的要求，并对输电线路的损耗、电动机的启动等有着重要的影响。
电压控制是电力系统中的另一个重要问题，其作用是保持电力系统中各个节点的电压稳定，在一定范围内控制电压的波动，保证电力系统的正常运行。
电力系统中常用的电压控制方法有调压变压器、调节变压器、静止无功补偿装置等。
在电力系统中，通常采用自动电压调节器进行电压控制，利用其自动调节器工作的基本原理是通过调整发电机和变压器的励磁电压来实现电压的稳定控制。
对于电力系统中的无功功率及电压控制，常用的控制方法有：无功补偿、调节变压器、静止无功补偿装置等。
其中，静止无功补偿装置是应用最广泛的一种无功补偿设备，其基本原理是通过在电力系统中增加感性或容性无功补偿电流来实现无功功率的调节。
而调节变压器是通过改变变压器的输出电压来实现电压调节的。
在电力系统中，无功功率及电压控制的应用非常广泛。
在电力系统的配电网中，为了保证电力供应的可靠性，通常使用静止无功补偿装置和自动电压调节器进行无功功率和电压控制。
在输电网中，为了降低输电线路的损耗和保证电力系统中各个节点的电压稳定，通常采用静止无功补偿装置和调压变压器进行无功功率和电压控制。
电力系统的无功功率和电压控制
若大于，则任何分接头都无法满足要求，需其他调压措施配合
双绕组升压变压器一般按高压侧的电压要求选择分接头
Ut1max
U1max U1max U 2max
Ut2
Ut1
U 2 U2
Ut2
U1 U1 Ut2 U2
Ut1min
U1min U1min Ut 2 U 2min
Ut1
Ut1max
发电机的端电压与发电机的无功功率输出密切相关，增加端电 压的同时也增加无功输出，反之，降低端电压也就减小无功输 出，因此发电机端电压的调节受发电机无功功率极限的限制。 发电机有功出力较小时，无功调节范围会大些，调压能力会强 些。发电机端电压的允许调节范围为0.95~1.05UN，如果端电压 低于0.95UN，输出的最大视在功率要相应减小（小于SN）
仅当系统无功功率电源容量充足时，改变变压器变比调压才有
效。当系统无功不足、电压水平偏低时，应先装设无功功率补偿
设备，使系统无功功率容量有一定的裕度。
例5.1，p191
5.2.5 应用无功功率补偿装置调节电压
常用并联电容器、同步调相机、静止补偿器等并联无功补偿装置
减小线路和变压器输送的无功，从而减小电压损耗、提高电网电
对故障后的非正常运行方式，一般允许电压偏移较正常时大5%
5.2.3 应用发电机调节电压
应用发电机调压不需要另外增加投资。根据励磁电源的不同， 同步发电机励磁系统可分为直流机励磁系统、自励半导体励磁 系统、它励半导体励磁系统 3大类。现代发电机励磁系统都有 自动调节功能，即自动励磁调节器（AER）或自动电压调节器 （AVR），通过改变励磁调节器的电压整定值，自动控制励磁 电流，即发电机空载电势，实现发电机端电压的闭环控制。
电压无功控制浅析
制上 ， 既有 个 别 调 节 ， 有综 合 调 节 方 式 ； 也 既有 区域
网络等 。线性规划 的特点是速度快 ， 但不容易收敛。
遗 传算法 的收敛性 非 常好 ， 但速 度 慢 ， 目前 无法 用于 实时优 化计 算 。 工 神经 网络 目前 仍处 于探 索 阶段 。 人 从 理论 上 讲 ， 通过 电 网调 度 中 心实 施 整 个 系统 的 电
７ ４
２ ３ 关联 分 散 控 制 ．
内 蒙古 石 油４ ｒ Ｌ－ － －
２ １ 年第 ２ 期 ００ ４
３ ２ 自动 化 系 统 后 台机 软 件 ＶＱＣ ．
关 联 分 散 控制 方 式 即 以变 电站 为 中 心 ， 据 上 根
级 调度 事先 规 定 的母 线 电压 允许 数值 和该变 电站 与
而得 出全 网的 电压 无 功 的 最优 解 ， 过 调 度 中 心进 通
标 对 电网运 行方 式进 行优 化 控制 。 从 国外 情况 看 ， 电力 系 统在 实施 电压无 功 控 各
行安全 性分 析并 按最 优解 实 施 电压无 功集 中优 化控
制 。较 常用 的算 法有 线性 规 划 、 传算 法 、 遗 人工 神经
２ １ 年第 ２ 期 ００ ４
内 蒙古 石 油化 工
７ ３
电压 无 功 控 制 浅 析
沈 霞
（ 乌海 电业局 ， 内蒙 古 乌海 ０ ６０ １０）
摘
要 ： 文 主要介 绍 了电压 无 功控 制的意 义 和控 制方 式 ， 点 阐述 了变 电站 电压 无功 综合控 制 装 本 重
置的研 究现状 ， 对 其优 点 和 不足 进 行对 比 。 并
关 键词 ： 功 ； 制 方 式 无 控
电力系统分析第5章 电力系统的无功功率(reactive power)平衡与电压调整(voltage regulation ).
U S％S 2 U N 2 I o % U S %S NT S 2 I o % QT ( ) SN T ( ) S NT 100S NT U 100 100 S NT 100
电力系统分析
5.2.3 无功功率平衡
电力系统的无功平衡表示式为 其中：
QD＋ Q Q GC Q G＋ Q C
例5.1 求图5.6所示简单系统的无功功率平衡。图中所 示负荷为最大负荷值。 线路参数： r0 0.17 km, x0 0.41 km， b0 2.82 106 S km 变压器试验数据： PS 200KW , U s % 10.5, P0 47 KW , I 0 % 2.7
异步电动机在电力系统无功负 荷中占的比重很大，因此，电 力系统综合负荷的无功电压静 态特性主要取决于异步电动机 的特性。
图5.5 异步电动机的Q—U关系
电力系统分析
5.2.2 无功负荷及无功损耗
无功损耗(active loss) 输电线路的无功损耗
P12 Q12 B 2 2 Ql QlX QB X ( U U ) L 1 2 2 U1 2 P22 Q22 B 2 2 X ( U U ) L 1 2 变压器的无功损耗 2 U2 2
这种方法简单、经济，且不需增加额外设备。
电力系统分析
5.4.2改变变压器变比调压
改变变压器的变比就是通过改变绕组间匝数比（ratio of winding ）来实现的，因此，这种调压措施也常叫利 用变压器分接头（tap）调压。
分接头设置在双绕组变压器的高压绕组，三绕组变压 器的高压绕组和中压绕组。 一般与绕组额定电压值对应的分接头为主分接头，其 它分接头为附加分接头。
电力系统无功功率和电压的关系
电力系统无功功率和电压控制孙兵指导老师石砦论文摘要：探讨电力系统无功功率与电压稳定性的关系，无功功率的产生和吸收，无功功率的补偿，电压和频率是衡量电能质量的重要指标，无功功率是直接影响电压质量的因素。
关键词：电力系统；无功功率；电压控制0 引言电力系统能够有效和可靠的运行，就要求电压和无功功率的控制满足以下面条件：0.1系统中有所有装置的在端电压应在可接受的限制内。
0.2为保证最大限度利用输电系统，应加强系统稳定性。
0.3应使无功功率传输最小。
1 无功功率的产生和吸收电力系统的无功功率的产生除了同步电机外，还有静电电容器、静止无功补偿器以及静止无功发生器，这四种装置又称为无功补偿装置。
除电容器外，其余几种既能吸收容性无功又能吸收感性无功。
同步发电机可以产生或吸收无功功率，这取决于其励磁情况。
当过励时产生无功功率，当欠励时吸收无功功率。
架空线路产生或吸收无功功率取决于负荷电流。
当负荷低于自然负荷，线路产生纯无功功率；当高于自然负荷时，线路吸收无功功率。
地下电缆，由于它们对地电容较大，因此具有较高的自然负荷。
它们通常工作在低于自然负荷情形下，因此在所有运行条件下总发生无功功率。
变压器不管其负载如何，总是吸收无功功率。
空载时，起主要作用的是并联激励电抗；满载时，起主要作用的是串联漏抗。
负荷通常吸收无功功率。
由电力系统的供电的典型负荷节点由许多装置所组成。
这种组成随日期、随季节和气候的变化而不同。
通常负荷节点的负荷特性是吸收无功功率的，复合负荷的有功功率和无功功率都是电压幅值的函数。
具有低的滞后功率因数的负荷使传输网络有大的电压降落，因而供电也不经济，对于工业用户，无功功率通常和有功功率一样要计费，这就鼓励企业通过使用并联电容器来提高负荷功率因数。
2 无功功率的补偿2.1 无功功率不足的危害：交流电力系统需要两部分能量：一部分将用于做功而被消耗掉，这部分称为“有功功率”；另一部分能量是用来建立磁场，用于交换能量使用的，对于外部电路它并没有做功，称为“无功功率”，无功是相对于有功而言，不能说无功是无用之功，没有这部分功率，就不能建立磁场，电动机，变压器等设备就不能运转。
有功与频率无功与电压关系
三、总结
带电感性负载时，? 角为90°，产生直轴去磁电 枢反应，降低发电机机端电压，向系统输送无 功功率。
无功功率与电压关系
首先引申一个概念：电力系统中的大部分负 载都是电感性的，在系统电压的作用下，它 们同时进行电磁转换，它们“消耗”无功功 率。并入系统运行的发电机正常时都是电流 超前电压的，具有电容的特性，它们“发出” 无功功率，也就是说，当电感负载磁场储能 的瞬间，发电机相当于电容释放电场能量。 当负载释放磁场能量时，发电机将这部分能
足造成的 。
谢谢大家！
2012年12月14日
1有功与频率的关系 Nhomakorabea2
无功与电压的关系
有功功率 一个周期内瞬时功率的积分平均值。对于正弦电 压及电流，复功率的实部即有功功率：。对于非 正弦周期电压及电流，有功功率是直流分量功率 及基波和谐波有功功率之总和。
可以理解为保持用电设备正常运行所需的电功率。
有功负荷突然增加时发电机组有功功率不能及时随之变动，机组将减速，电力系统频 率将下降。
可以理解为在电感或电容电路中，用于电能和磁 场能转换的功率，没有功率损耗，对外不做功。
2.电感性 负载 E?0 M
-?
0
?
2
N
2
A相?I B相
C相
b
-?
0
a
?
2
2
c
A
Z
N
Y
n
?t
S
B
C
X
E?0A
?t
E?0C
E?0B
结论：
A
F1
Z
N
电力系统的无功功率与电压调整
2. 改变变压器分接头进行调压
双绕组变压器高压侧 三绕组变压器高、中压侧
装有3-5个分接头
6300KVA以下三个分接头 UN ± 5% 8000KVA以上五个分接头 UN ± 2.5%
解：接头
选分接头 1校1验0K：V
2) 普通三绕组变压器分接头的选择
高、中压侧有分接头，低压侧没有 高、低压侧——确定高压绕组的分接头（低压侧要求） 高、中压侧——确定中压绕组的分接头
例题：P233，例8-3
3) 有载调压变压器调整分接头
带电调整，允许最大、最小负荷时分设不同抽头
调整范围大15%以 上
➢ QC的确定应满足调压要求，设低压母线调压要求电压 为 U’ic，则Uic=kU’ic。存在QC与k的选择配合问题
最小负荷时：将电容器全部切除，选变压器分接头 UtI=UiminUNi/U’imin，从而k= UtI /UNi
最大负荷时：全部投入电容
➢ 同步调相机
最大负荷时：发额定容量的无功
最小负荷时：吸收（50%-60%） QNC
规程规定不低于0.9,可按此取QL
3) 损耗： ΔQΣ = ΔQT + ΔQX + ΔQb 变压器 线路电抗 线路电纳
4) 无功备用:为最大无功负荷的7%--8%
系统中无功率平衡的前提是系统的电压水平正常 注意：
无功不足时应就地补偿
第二节电力系统无功功率的经济分布
无功电源的最优分布—等网损微增率 无功经济分布 无功负荷的最优补偿—无功经济当量
适应：线路不长，负荷变化不大
无功和电压的关系公式
无功和电压的关系公式无功是电力系统中重要的物理量之一，它与电压存在一定的关系。
本文将介绍无功和电压的关系公式，并解析其物理意义和应用。
在电力系统中，无功是指交流电中能量来回转换的现象，它不直接参与能量的传输和转化，但对电力系统的稳定性和功率因数有重要影响。
无功的单位是VAR（无功伏安）。
电压是指电力系统中电势差的大小，也是电力系统中的基本物理量之一。
电压的单位是伏特（V）。
在交流电路中，电压是指电压的有效值（即RMS值）。
无功和电压的关系可以用下式表示：无功 = 电压× 电流× sin(相角差)其中，电流是指通过电路的电流，相角差是指电压和电流之间的相位差。
这个公式的物理意义是：无功正比于电压和电流的乘积，且与相角差的正弦值成正比。
换句话说，当电压和电流之间的相位差为90度时，无功达到最大值；当相位差为0度或180度时，无功为0。
无功和电压的关系在电力系统中有着重要的应用。
首先，无功的存在会降低功率因数，使电力系统的效率下降。
因此，通过控制电压和电流的相位差，可以调整无功的大小，提高功率因数，减少能量损耗。
其次，无功的存在会引起电力系统的电压波动和电网不稳定。
因此，通过监测和控制无功，可以提高电力系统的稳定性和可靠性。
在实际应用中，可以通过无功补偿来控制无功。
无功补偿是指通过添加感性或容性无功元件，使电力系统的无功达到所需的大小和方向。
感性无功补偿可以提高电力系统的功率因数，容性无功补偿可以提高电力系统的电压稳定性。
通过无功补偿，可以实现电力系统的节能和优化运行。
无功和电压的关系还与电力系统的传输和配电有关。
在长距离的电力传输中，无功会带来电压降低和功率损耗。
因此，通过合理控制无功的大小和方向，可以减小电力系统的传输损耗。
在低压配电系统中，无功会引起电压波动和电网不稳定，因此需要对无功进行监测和控制。
无功和电压存在一定的关系，通过控制无功可以调整电力系统的功率因数、提高稳定性和可靠性。
电力系统无功功率以及电压调整
随着科技的进步，电力系统无功功率与电压调整技术也在不断发展。未来技术发展的趋势包括：采用先进的传感 技术和智能算法实现无功功率和电压的快速、准确检测与控制；发展基于电力电子技术的动态无功补偿装置和有 源滤波器；利用大数据和云计算技术实现电网无功功率与电压的优化调度等。
THANKS FOR WATCHING
通过投切无功补偿设备， 如并联电容器、静止无功 补偿器等，来调整系统无 功功率，进而稳定电压。
有载调压
通过调整变压器分接头档 位来改变电压，以满足系 统电压要求。
串联电容器补偿
通过在输电线路中串联电 容器来补偿线路的感抗， 提高线路的电压水平。
电压调整的优化目标与原则
经济性
电压调整应尽量降低系统运行 成本，提高经济效益。
实施效果
无功补偿装置的应用显著减少了该工业园区在生产高峰期的无功功率 消耗，稳定了电压，降低了电能损耗，提高了生产效率。
05 结论与展望
电力系统无功功率与电压调整的重要性和挑战
重要性
电力系统无功功率与电压调整是保障电力系统的稳定运行和电能质量的关键环节。通过合理的无功功 率补偿和电压调整，可以有效降低线路损耗、提高设备利用率、增强系统稳定性，满足用户对电能质 量的需求。
挑战
随着电力系统的规模不断扩大和运行方式的复杂化，无功功率与电压调整面临诸多挑战。例如，无功 功率的合理分布和补偿、电压波动与闪变的抑制、动态无功补偿装置的性能优化等，需要不断研究和 改进。
未来研究方向与技术发展
研究方向
未来电力系统无功功率与电压调整的研究方向将主要集中在以下几个方面：一是无功功率补偿与电压调节的协调 优化；二是智能电网下的无功功率与电压控制策略；三是新能源并网对电力系统无功功率与电压的影响及其应对 措施。
电力系统的无功功率和电压调整
电压调整的措施－变压器变比
（3）三绕组变压器
❖ 分接头选定：
高压绕组分接头 中压绕组分接头
❖ 步骤：
根据电压母线的要求选定高压绕组分接头 由选定高压绕组分接头和中压母线的要求选定中压
范围较大等场合。
中枢点的调压方式
ห้องสมุดไป่ตู้2. 顺调压
高峰负荷，中枢点电压不低于1.025UN或某 值；
低谷负荷，中枢点电压不高于1.075UN或某 值；
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。
中枢点的调压方式
3. 常调压
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略大于UN，例如 1.025UN或1.02～1.05UN间的某一值。
❖ 发电机端电压有由自动励磁调节装置控制，可根据运行 情况调节励磁电流来改变端电压；
❖ 发电机端电压的调节受发电机无功功率极限的限制，当 发电机输出的无功功率达到其上限或下限时，发电机就 不能继续进行调压；
❖ 由发电机直接供电的小系统，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 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。
•超高压线路
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
•超高压线路
第三节 电力系统的电压调整
二、电压波动和电压管理
❖ 电压波动由冲击性或间歇性负荷引起； ❖ 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。
电压调整
中枢点电压管理（电压控制的策略）
调压的目标
电压偏移：指线路始端或末端电压与线路额定电 压的数值差。
电力系统稳态分析-第六章 电力系统的无功功率与电压调整
（事故情况） +10％～－15％
事故情况下，电压偏移允许值比正常值多5%， 但电压的正偏移不大于10％。
一、无功功率负荷和无功功率损耗
1．无功功率负荷
•异步电动机
U2 QM Qm Q I 2 X Xm
jX
电压下降,转差 增大,定子电流 增大.
图6-1
异步电动机的简化等值电路
发电机定子电压的控制，是靠调节转子励磁电流的大小来实现的。当 定子运行电压高于额定电压，称为过励磁，反之，定子运行电压低于额定 电压，则称为欠励磁。
同步调相机缺点：
•同步调相机是旋转机械，运行维护比较复杂；
•有功功率损耗较大，在满负荷时约为额定容量
的(1.5~5)%，容量越小，百分值越大；
•小容量的调相机每kVA容量的投资费用也较大。
二、无功功率电源
• 电力系统的无功功率电源有发电机、同步调相机、 静电电容器及静止补偿器，后三种装置又称为无功 补偿装置。
1. 发电机
发电机在额定状态下运行时，可发出无功功率：
QGN SGN sin N PGN tg N
发电机在非额定功率因数下运行时可能发出的 无功功率。
图6-4
发电机的P-Q极限
Voltage deviation’s influence on devices
对用电设备的影响
a. 异步电动机 b. 白炽灯 c. 电热器具 d. 精密仪器加工业
对电力系统本身而言
电压降低，使网络中功率损耗和电能损耗加大，可能 危及电力系统稳定性；电压过高，电气设备绝缘易受损。
电压偏移对异步电动机的影响
2. （同步）调相机
•（同步）调相机相当于空载运行的同步电动机。 •在过励磁运行时，它向系统供给感性无功功率而起无功
有功与频率 无功与电压 关系
可以理解为在电感或电容电路中，用于电能和磁 场能转换的功率，没有功率损耗，对外不做功。
2.电感性 E 负载
0
A
Z
M
N
n
Y
2
0
N A相
2
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B
S
C
I
B相 b
2
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X
2
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a c
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E0B
A
F1
Z
结论：
n
N
Fa
B
Y
S
C
X 电感性负载时，三相绕组合成基波磁动势相量 位于转子的直轴，因此称为直轴去磁电枢反应。
谢谢大家！
2012年12月14日Leabharlann 1有功与频率的关系
2
无功与电压的关系
有功功率 一个周期内瞬时功率的积分平均值。对于正弦电 压及电流，复功率的实部即有功功率：。对于非 正弦周期电压及电流，有功功率是直流分量功率 及基波和谐波有功功率之总和。
可以理解为保持用电设备正常运行所需的电功率。
有功负荷突然增加时发电机组有功功率不能及时随之变动，机组将减速，电力系统频 率将下降。
电力系统的某一时间，负载“消耗”的无功是和 发电机“发出”的无功平衡的。当负载无功功率增大时， 无功电流的增量就会在发电机的电枢反应中起到“去磁 作用”，使发电机的感应电势降低，从而造成系统电压 下降（严格说是在较低的电压下达到新的平衡），所以 可以认为系统电压下降是因为发电机输出的无功功率不 足造成的。
电枢磁场对转子载流导体产生的电磁力不形成 电磁转矩，但会使气隙磁场减弱，导致发电机 端电压降低。
三、总结
带电感性负载时，角为90°，产生直轴去磁 电枢反应，降低发电机机端电压，向系统输送 无功功率。
无功功率与电压的关系
无功功率与电压的关系摘要：电压和频率是衡量电能质量的重要指标，而影响电压质量的直接因素就是无功功率。
电力系统中各种用电设备只有在电压为额定值时才能有最好的安全运行和经济指标。
但是在电力系统的正常运行中，用电负荷和系统运行方式是经常变化的，由此引起电压发生变化，不可避免地出现电压偏移。
而电力系统的运行电压水平取决于无功功率的平衡，系统中各种无功电源的无功功率输出应能满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的需求，否则就会偏离额定值。
在电力系统中,不可忽视无功功率的平衡对电压的影响,无功功率的增加或减少,均对系统电压产生较大的波动及增加电能损耗,必须调整无功功率的输出,安装无功补偿装置等均可保持无功功率的平衡,以保持电压在正常范围内,同时减少功率损耗。
关键词:电力系统; 无功功率; 系统电压；电压控制；引言：电力系统能够有效和可靠的运行，就要求无功功率的控制满足以下三方面条件：一、系统中无功功率能够满足所有电力设备需求；二、为保证最大限度利用输电系统，应加强系统稳定性；三、应使无功功率传输最小。
正文：1 无功功率的产生和吸收电力系统的无功功率的产生除了同步电机外，还有静电电容器、静止无功补偿器以及静止无功发生器，这四种装置又称为无功补偿装置。
除电容器外，其余几种既能吸收容性无功又能吸收感性无功。
2系统的无功功率对电压的影响2.1电力系统中的无功功率电源与无功负荷在电力系统中,无功功率为电力网络及各种电力设备提供励磁。
系统内主要需要感性无功功率，它为变压器和感应电动机提供了励磁电流。
无功功率的电源有发电机、高压输电线路、大型同步电动机和补偿装置。
其中发电机是最基本的无功功率电源,发电机在额定状态下运行时,可发出的无功功为:QGN = S GN sinφN = PGN tanφN (1)式中: S GN , PGN ,φN 分别为发电机的额定视在功率、额定有功功率和额定功率因数角。
电力系统中无功负荷主要为异步电动机,系统无功负荷的电压特性主要由异步电动机决定, 它所消耗的无功功率为:QM = Qm + Qσ = U2 / Xm + I2 Xσ (2)式中:Qm 为励磁功率, Xm 为励磁电抗, Qσ为漏抗无功损耗, Xσ为漏电抗,U 为电动机端电压, I 为定电流。
无功功率与电压的关系
无功功率与电压的关系
1、计算有功功率的公式为：（U × U）÷ R ，即：电压的平方，除以电阻。
2、无功功率的计算，也是相同的，只是电阻变成了感抗：（U × U）÷ XL ，即：电压的平方，除以感抗。
3、从计算公式中，可以看出：无功功率与电压息息相关。
无功功率不足的意思应当是指系统的功率因数低，无功补偿不足，对吧，由于无功补偿不足，那些无功功率就得电网供应，电网供应就会造成线路上的电流增大，由于电线有电阻，线路长了，就会在线路上造成压降，电流越大，造成的压降就越大，这样整个电网的电压就会下降。
假如负载侧有无功补偿柜的话,那么负载中感性负载所需的无功电流就由无功补偿柜供应了,反之,假如没有无功补偿柜,那么负载中感性负载所需的无功电流就由电网通过变压器供应,这时候变压器的运行电流就比负载侧有无功补偿柜时的运行电流大啊。
公式就是Q＝U×U/X
电网的负载是感性的，并且是定值X。
无功跟有功一样，肯定要任何时候发出的要马上消耗掉。
当Q多了，肯定会是U较高时才能达到平衡点，少了也是U较低时达到平衡点。
就跟有功较多就频率上升来达到平衡点，少了就频率下降来达到平衡
点一样。
当电网发出的有功功率等于用户有功负荷时，频率保持不变;小于有功负荷时，频率下降;大于有功负荷时，频率上升。
因此，转变发电机输出的有功功率可以调整电网频率。
当电网发出的无功功率等于用户的无功负荷时，电压保持不变;小于无功负荷时，电压下降;大于无功负荷时电压上升。
所以，转变发电机输出的无功功率可以调整电网电压。
浅述无功与电压的关系
浅述无功与电压的关系电压是电力系统电能质量的重要指标之一,电压质量对电网稳定及电力设备安全运行、线路损失、工农业安全生产、产品质量、用电损耗和人民生活用电都有直接影响。
保证用户的电压接近额定值是电力系统运行调整的基本任务之一,电力系统的运行电压水平取决于无功功率的平衡。
无功电力是影响电压质量的一个重要因素,电压质量与无功是密不可分的,电压问题本质上就是一个无功问题。
无功功率并不是无用的功率,在电力系统中许多用电设备均是根据电磁感应原理工作的,如配电变压器、电动机等,它们都是依靠建立交变磁场才能进行能量的转换和传递。
为了建立交变磁场和感应磁通而需要的电功率称为无功功率,只不过它的功率并不转化为机械能、热能而已;因此在电力系统中除了需要有功电源外,还需要无功电源,两者缺一不可。
系统中的各种无功电源的无功功率输出应能满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的需求,否则电压就会偏离额定值。
在电力系统中,无功功率为电力网络及各种电力设备提供励磁。
系统内主要需要感性无功功率,它为变压器和感应电机提供励磁电流。
电力系统中的无功功率负荷有异步电动机,变压器的无功损耗,输电线路的无功损耗。
无功功率电源有:发电机,同步调相机,静止电容器,静止无功补偿器。
电力系统中无功平衡是保证电压质量的重要条件;系统中无功电源出力应满足系统所有负荷和网络损耗的需求,否则电压就会偏离额定值。
当电压偏低时,系统中的功率损耗和能量损耗加大,电压过低时,还可能危及系统运行的稳定性,甚至引起电压崩溃;而电压过高时,各种电气设备的绝缘可能受到损害,通过合理无功补偿设备就能使我们的电能质量得到保证,达到稳定运行的标准和满足用户的要求。
在电力系统运行中,电源的无功在任何时刻应同负荷的无功功率和网络的无功损耗之和(及总的无功负载)相等,即:QGC=QLD+QL。
无功功率电源在电力系统中的合理分布是充分利用无功电源、改善电压质量和减少网络有功损耗的重要条件。
电压与无功功率
第五章电压与无功功率光盘：电压与无功功率（25min）问题：1．什么是有功功率、无功功率、视在功率、功率因数？2．哪些电气设备消耗无功功率？3．无功功率与电网电压之间的关系？无功功率增加和减少会引起电压如何变化？4．无功补偿有何作用？有哪些无功补偿措施？第一节概述在电力系统的正常运行中，任何电压的偏移都会带来经济、安全方面的不利影响。
这是因为：1．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，经济性较差：2．电压过高会大大缩短白炽灯一类照明灯的寿命，也会对设备的绝缘产生不利影响。
3．电压过低会大大增加恒定转矩的异步电动机的转差，由此引起工业产品出现次品、废品，转差增大的结果使异步电动机电流增加，由此引起发热、甚至损坏。
虽然电力系统的各节点电压要求能保持在额定值，但是在实际运行中是不可能实现的，其主要原因有两点：1）在正常稳态远行方式下，一个互相连结的电力系统具有同一频率。
但是，电压与频率不同，因为电力系统中每一元件都有可能产生电压降落，所以电力系统中各点电压不相同，不可能同时将所有节点保持在额定电压。
例如，一条线路上接有几个负荷，如图所示，设线路各段均有电压降落。
则节点1、2、3、4的电压都不相同。
如将节点4维持在额定电压UN，则节点1的电压太高；反之，如将节点1的电压维持在额定值，则节点4的电压又太低。
2）负荷时时刻刻都在变化，负荷的变化必然导致电力系统中每一元件电压降落的变化，因而即使是在同一点上，也很难保证电压始终维持在额定电压。
鉴于以上原因，同时考虑到用电设备对电压的要求，电力系统一般规定一个电压偏移的最大允许范围，例如土5％以内。
为了实现这个要求，需要对电压进行调整。
第二节无功功率和电压的关系电力系统中的电压水平与无功功率密切相关。
这可从两方面加以说明。
1．节点电压有效值的大小对无功功率分布起决定作用正常运行时输电线路两端电压的相位角差δ比较小，可以认为cosδ≈1，这样线路中传输的无功功率大小就与线路两端电压有效值之差成正比，无功功率将从节点电压高的一端流向节点电压低的一侧，节点电压有效值的变化，也将使流经线路的无功功率随之发生变化。
无功功率对电压的影响
U N—线路额定电压，kv；R、X—线路电阻、电抗，Ω;从上式中可见，随着无功功率的变化，将引起电压降的变动，无功功率是造成电压损耗的主要因素。
由于安装并联电容器补偿装置后，就地平衡无功功率，限制无功功率在电网中传输，相应地减少了线路的电压损耗，提高了配电网的电压质量。
二、电压调整10KV配电线路存在电压过低或偏高问题，其原因除了电网结构不合理和导线过细外，主要是无功功率不足或过剩。
系统的无功功率对电压影响极大，无功功率不足，将引起电网电压下降，而无功功率过剩将引起电网电压偏高。
无功功率平衡是维持及保证电网电压质量的基础，必须采取有效的调压措施，以提高电压水平。
合理调整变压器分接头，是提高电网电压水平的一种调压手段。
但当无功电源不足或过剩时，不能靠调整变压器分接头来使电压符合要求，因为它既不能产生无功功率,又不能吸收无功功率，只能改变系统中的无功潮流。
要维持整个系统的电压水平，就必须有足够的无功调节能力，在允许的电压偏差范围内，采用调压与补偿电容器相结合的措施，实现高峰负荷时较高电压运行和低谷负荷时较低电压运行的逆调压要求。
李杰：“结合以往的运行经验，我谈谈电容器运行中应该注意的问题：第一，线路分散补偿电容器组容量在150Kvar及以下时，可采用跌落式熔断器作控制和保护，其熔断器的额定电流按电容器组额定电流的1.43~1.55倍选取；150Kvar以上时应采用柱上断路器或负荷开关自动控制。
第二，为防止线路非全相运行时，有可能发生铁磁谐振过电压和过电流，损坏电容器和变压器，线路分散补偿电容器组不应与配电变压器同台架设并使用同一组跌落式熔断器。
第三，补偿电容器组中性点不能直接接地，避免电容器某相贯穿性击穿引起线路相间短路。
第四，无功补偿装置应装设氧化锌避雷器过电压保护装置。
”。
无功与调压关系
电力系统无功与电压的关系（一）、前言电压是衡量系统电能质量的一个重要指标，电力系统的运行电压水平取决于无功功率的平衡。
（二）、无功电源电力系统的无功电源除了发电机外，还有同步调相机、静电电容器、及静止补偿器，这三种装置又称无功补偿装置。
（1）、发电机发电机是系统唯一的有功功率电源，同时又是基本的无功功率电源。
发电机在额定状态下运行时，可发出无功功率Q GN = S N SIN（”）= P GN tg （；）式中：S N、P GN、Q GN、门分别为发电机的额定视在功率、额定有功功率、额定无功功率和额定功率因数角。
下面以一个简单的系统说明发电机（隐极发电机）的无功与系统电压的关系。
v P+jQ图2-1简单的系统图图中: E为发电机机端的电势, V为系统的电压，X为发电机与系统联系电抗。
P = Vlocs（G） = EVs in、当P为一定值时，得:Q =（EV）"当发电机的电势一定时，Q同V的关系如图2-2;是一条向下开口的抛物线。
图2-2 电压与无功的关系（2）、同步调相机同步调相机相当于空载运行的同步电动机。
在过励磁的运行时，她向系统供给感性无功功率而起无功电源的作用，能提高系统电压；在欠励磁运行时，她从系统吸收感性无功功率而起无功负荷的作用，可降低系统电压。
（3）、静电电容器静电电容器可按三角形和星形接法连接在变电所的母线上。
她供给的无功功率Q c值与所在节点的电压V的平方成正比，即V 2Q cX C（4）、静止补偿器静止补偿器由静电电容器与电抗器并联组成。
电容器可以发无功功率，电抗器可以吸收无功，两者结合起来可以实现无功调节。
（三八无功负荷电力系统无功负荷主要有异步电动机、变压器的无功损耗、线路的无功损耗。
（1）、异步电动机异步电动机在电力系统无功负荷中占的比重很大。
系统的无功负荷的电压特性主要由异步电动机决定。
异步电动机的简化等值电路见图3-1,她消耗的无功功率与端电压的关系见图3-2。