电力系统的无功功率平衡和电压调整
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电力系统无功功率平衡与电压调整
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)。
5 电力系统的无功功率平衡和电压调整
1、同步发电机
发电机在额定状态下运行时，可发出无功功率：
QGN SGN sin N P GN tan N
讨论：非额定功率因数下发电机可能发出的无功功率
假定隐极发电机连接在恒压母线，母线电压VN， 发电机等值电路
空载电势正 比于ifN
E
V N
C
jX d IN
A
O
I N
AC长正比 于SGN 向量图
异步电动机所消耗的无功功率
U2 QM Qm Q I 2 X Xm
异步电动机无功功率——电 压静态特性如图
异步电动机等值电路
在额定电压附近，电动机消耗 的无功功率随着电压的升高而 增加，随电压的降低而减少 当电压低于临界电压时，漏
QLD
QM
U cr
U
磁电抗中的无功损耗其主导
作用，随着电压的下降，QM 反而增大
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
V2 QM Qm Q I 2 X Xm
jX
电压下降,转 差增大,定子 电流增大.
图5-1
异步电动机的简化等值电路
一、无功功率负荷和无功功率损耗
１.无功负荷：
以滞后功率因数运行的用电设备所吸收的无功功率。 QD S D sin D
电抗器(TCR) TSC的主要缺点是不能吸收无功，且是阶 梯性调节，若分组较少，在投入时会对系 统有较大的干扰。因此在超高压线路上通 常与TCR组合运行。
发电机在额定状态下运行时，可发出无功功率：
QGN SGN sin N P GN tan N
讨论：非额定功率因数下发电机可能发出的无功功率
假定隐极发电机连接在恒压母线，母线电压VN， 发电机等值电路
空载电势正 比于ifN
E
V N
C
jX d IN
A
O
I N
AC长正比 于SGN 向量图
异步电动机所消耗的无功功率
U2 QM Qm Q I 2 X Xm
异步电动机无功功率——电 压静态特性如图
异步电动机等值电路
在额定电压附近，电动机消耗 的无功功率随着电压的升高而 增加，随电压的降低而减少 当电压低于临界电压时，漏
QLD
QM
U cr
U
磁电抗中的无功损耗其主导
作用，随着电压的下降，QM 反而增大
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
V2 QM Qm Q I 2 X Xm
jX
电压下降,转 差增大,定子 电流增大.
图5-1
异步电动机的简化等值电路
一、无功功率负荷和无功功率损耗
１.无功负荷：
以滞后功率因数运行的用电设备所吸收的无功功率。 QD S D sin D
电抗器(TCR) TSC的主要缺点是不能吸收无功，且是阶 梯性调节，若分组较少，在投入时会对系 统有较大的干扰。因此在超高压线路上通 常与TCR组合运行。
第五章 电力系统的无功功率平衡与电压调整
2 2 2 2
2C
2C
2C
2C
问题：将用户侧电压由 后， 所需无功补偿装置容量？
u2 (u2C源自文库)
电源电压（恒定 ）
(U 2C )
k :1
（用户所需功率 ）
补偿前 ： 补偿后 ：
（归算至高压侧 ）
（无功补偿容量 ）
变比k的选取原则：满足用户调压要求的同时 ，使Qb尽可能的小（与无功补偿装置类型有 关）。
则系统在不同运行方式下：
S maxmax U1max U T max u2 N U1 f :
u2 max
S min : U1min UT min u2 N U1 f min
讨论不同类型的变压器： ①有载调压变：
S max :时，将分接头打在与U1 f max
u2 min
S min : 时，将分接头打在与 U1 f min
最接近的位置； 最接近的位置；
U1 fav
②无载调压变（普通变） ： 计算 ，
1 (U1 f max U1 f min ) 2
U1 fav
kt U1 f选 u2 N
选择与 ：
最接近的分接头，则实际变比为
u2 max (U1max UT max )
注意：一定要检验所选分接头在两种运行状 态下是否能使变压器低压侧满足电压要求 S。: 是否满足要求； max S min : 是否满足要求。 若不满足，考虑改为有载变或增加其他无 功补偿方式。
2C
2C
2C
2C
问题：将用户侧电压由 后， 所需无功补偿装置容量？
u2 (u2C源自文库)
电源电压（恒定 ）
(U 2C )
k :1
（用户所需功率 ）
补偿前 ： 补偿后 ：
（归算至高压侧 ）
（无功补偿容量 ）
变比k的选取原则：满足用户调压要求的同时 ，使Qb尽可能的小（与无功补偿装置类型有 关）。
则系统在不同运行方式下：
S maxmax U1max U T max u2 N U1 f :
u2 max
S min : U1min UT min u2 N U1 f min
讨论不同类型的变压器： ①有载调压变：
S max :时，将分接头打在与U1 f max
u2 min
S min : 时，将分接头打在与 U1 f min
最接近的位置； 最接近的位置；
U1 fav
②无载调压变（普通变） ： 计算 ，
1 (U1 f max U1 f min ) 2
U1 fav
kt U1 f选 u2 N
选择与 ：
最接近的分接头，则实际变比为
u2 max (U1max UT max )
注意：一定要检验所选分接头在两种运行状 态下是否能使变压器低压侧满足电压要求 S。: 是否满足要求； max S min : 是否满足要求。 若不满足，考虑改为有载变或增加其他无 功补偿方式。
电力系统无功功率平衡与电压调整
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.
电力系统的无功功率和电压调整
电力系统的无功功率和电压调整
前言
在今天的社会中，电力系统已经成为了我们日常生活中不可或缺的
一部分，而电力系统中的无功功率和电压调整则是其最重要的组成部
分之一。无功功率和电压调整可以保证电力系统的正常运行和稳定性，从而保障了人们生活的安全和稳定。本文将会针对电力系统的无功功
率和电压调整进行介绍和分析。
无功功率
定义
无功功率是指在交流电中由于电容、电感电流的相位与电压不同而
引起的电流，它不能转化为机械功或电能的功率。虽然无功功率不能
直接输出，但是在电力系统中同样是非常重要的，因为它能够影响到
电力系统的正常稳定运行。
无功功率的作用
在电力系统中，无功功率具有很重要的作用。第一，无功功率能够
平衡电力系统中的有功功率，从而保证电力系统的电压和频率的稳定性。当有功功率的需求增加时，无功功率就会自动地增加以保持电力
系统的稳态；而当有功功率的需求减少时，无功功率也会自动地减少。第二，无功功率还可以改善电力系统的功率因数。正常情况下，电力
系统的功率因数应该在0.8至1之间，但有些设备如电容器和电感器
等会使功率因数发生变化。而通过对无功功率的调整，我们就可以将
功率因数调整到正常范围内，从而保证电力系统的正常运行。
无功功率的调整方法
一般来说，无功功率的调整主要有以下几种方法：
•静态无功发生器。静态无功发生器是通过静态电子管将直流电分解成交流电来产生无功功率的。它具有无机械运动、静音、响应快等优点，因此得到了广泛应用。
•动态无功补偿设备。动态无功补偿设备可以根据负载状况自动调整无功功率，从而保持电网的稳定性。这种设备具有响应
电力系统的无功功率平衡和电压调整
变化幅度也不会改变； · 如果电压损耗超过分接头可调整范围（±5%），或者调压要求与实际的相
反（如逆调压），采用普通变压器的分接头调整将无法满足调压要求； · 采用有载调压方式，可根据负荷状态确定合适分接头，从而缩小次级电压
变化幅度，甚至改变电压变化趋势； · 可用于有载调压的有：有载调压变压器和加压调压变压器； · 有载调压变压器：可带负载调节分接头，分接头调节范围比较大； · 加压调压器：与主变压器配合使用，相当于有载调压变压器；
置无功电源设备
电力系统的无功功率平衡和电压调整—无功功率平衡
□ 无功功率平衡与电压水平的关系-Ex12-2
V2/kV 103 104 105 106 107
Q/Mvar 28.19 25.91 23.59 21.21 18.79
QLD-1
17.54 17.88 18.22 18.57 18.92
QLD-2
进相运行的稳 定约束和定子 绕组端部温升
受额定励磁电流限 制，发电机电抗压 降限值，以O点为 圆心，OC为半径
受定子额定电流限 制，发电机电抗压 降限值，以A点为 圆心，AC为半径
□发电机只有在额定电压、额定电流和额定功率因数（即运行点C）下运行时 视在功率才能达到额定值，使其容量得到最充分的利用。
电力系统的无功功率平衡和电压调整—无功功率电源
□ 静电电容器
◆ 输出无功与节点电压平方成正比，无功功率调节性能较差；
反（如逆调压），采用普通变压器的分接头调整将无法满足调压要求； · 采用有载调压方式，可根据负荷状态确定合适分接头，从而缩小次级电压
变化幅度，甚至改变电压变化趋势； · 可用于有载调压的有：有载调压变压器和加压调压变压器； · 有载调压变压器：可带负载调节分接头，分接头调节范围比较大； · 加压调压器：与主变压器配合使用，相当于有载调压变压器；
置无功电源设备
电力系统的无功功率平衡和电压调整—无功功率平衡
□ 无功功率平衡与电压水平的关系-Ex12-2
V2/kV 103 104 105 106 107
Q/Mvar 28.19 25.91 23.59 21.21 18.79
QLD-1
17.54 17.88 18.22 18.57 18.92
QLD-2
进相运行的稳 定约束和定子 绕组端部温升
受额定励磁电流限 制，发电机电抗压 降限值，以O点为 圆心，OC为半径
受定子额定电流限 制，发电机电抗压 降限值，以A点为 圆心，AC为半径
□发电机只有在额定电压、额定电流和额定功率因数（即运行点C）下运行时 视在功率才能达到额定值，使其容量得到最充分的利用。
电力系统的无功功率平衡和电压调整—无功功率电源
□ 静电电容器
◆ 输出无功与节点电压平方成正比，无功功率调节性能较差；
无功功率平衡和的电压调整
从图可以看出，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，当供应不足时，负荷端电压将被迫降低。如图中的OJDU］的关系。
当无功负荷增加时，无功负荷的电压静特性要平行上移。如图中虚线所示， 但如果系统对负荷所供应的无功功率不能相应地增加AQ，则负荷端电压也将被 迫降低，如图中的U2。
由此可知，电力系统的无功功率必需保持平衡，即发出的无功功率要与无功 负荷（即负荷吸取的无功功率）和无功损耗平衡。这是维持电力系统电压水平的 必要条件。
时，就应减少线路上传送的无功功率 来保证电压偏移不超过允许范围，这 样，所缺少的无功功率也只能由设在 末端的无功电源来满足。这种为满足 电压要求而设置的无功电源，称为无 功补偿电源，或简称为无功补偿。
如不能满足负荷所需要的无功 功率将会出现什么现象呢？从负荷
电压静特性可知，负荷的无功功率是随电压降低而减少的。一般综合负荷的无功 一电压静特性如图7—2中实线所示。
5.2
5.2.1
考虑到利用变压器调节电压的需要，在双绕组变压器高压侧绕组上抽出几个 分接头供选择使用。一般容量为6300千伏安以下的变压器，有三个抽头，分别 于1.05Un,Un,0.95Un处引出，调压范围为土5%。其中UN为高压侧额定电压UN处引出的抽头被称为主抽头。
在8000千伏安以上的变压器，有五个抽头，分别从
4
电力系统的无功电源包括有：同步发电机，同步调相机和静电电容器等。
当无功负荷增加时，无功负荷的电压静特性要平行上移。如图中虚线所示， 但如果系统对负荷所供应的无功功率不能相应地增加AQ，则负荷端电压也将被 迫降低，如图中的U2。
由此可知，电力系统的无功功率必需保持平衡，即发出的无功功率要与无功 负荷（即负荷吸取的无功功率）和无功损耗平衡。这是维持电力系统电压水平的 必要条件。
时，就应减少线路上传送的无功功率 来保证电压偏移不超过允许范围，这 样，所缺少的无功功率也只能由设在 末端的无功电源来满足。这种为满足 电压要求而设置的无功电源，称为无 功补偿电源，或简称为无功补偿。
如不能满足负荷所需要的无功 功率将会出现什么现象呢？从负荷
电压静特性可知，负荷的无功功率是随电压降低而减少的。一般综合负荷的无功 一电压静特性如图7—2中实线所示。
5.2
5.2.1
考虑到利用变压器调节电压的需要，在双绕组变压器高压侧绕组上抽出几个 分接头供选择使用。一般容量为6300千伏安以下的变压器，有三个抽头，分别 于1.05Un,Un,0.95Un处引出，调压范围为土5%。其中UN为高压侧额定电压UN处引出的抽头被称为主抽头。
在8000千伏安以上的变压器，有五个抽头，分别从
4
电力系统的无功电源包括有：同步发电机，同步调相机和静电电容器等。
电力系统无功功率平衡和电压调整
加强无功管理
推广应用新型无功补偿技术
建立完善的无功管理制度，明确各级调度 和运维人员的职责，加强无功补偿装置的 运行维护。
积极探索和研究新型无功补偿技术，如基 于电力电子技术的动态无功补偿装置，以 提高无功功率平衡的效率和响应速度。
02
电压调整的原理和方法
电压变化对电力系统的影响
电压波动对电力设备的影响
具有更高的动态响应性能，可实现无功功率 的连续调节，但成本较高。
无功补偿装置的应用场景和效果
高峰负荷时段
提高电压稳定性，减少电压波动和闪变现象。
电网故障时
快速响应无功功率变化，维持系统电压稳定。
风电、光伏等新能源接入
平滑新能源发电的功率输出波动，提高并网性能。
工业园区和大型建筑物
降低能耗，提高供电质量。
详细描述
电压稳定性是电力系统正常运行的重要指标，它关系到电力系统的安全、稳定和 经济运行。电压不稳定可能导致电力系统的崩溃或大面积停电。影响电压稳定性 的因素有很多，其中最主要的是负荷特性和无功电源及补偿装置的配置。
电压控制的方法和策略
总结词
电压控制的方法包括调节发电机励磁、投切无功补偿 装置、调整变压器分接头等。电压控制策略包括基于 电压偏差、基于灵敏度、基于优化等方法。
06
电力系统无功功率平衡和 电压调整的未来发展
新能源并网对无功功率平衡和电压调整的影响
电力系统分析：第06章 电力系统无功功率平衡与电压调整
第六章 电力系统无功功率 平衡与电压调整
1
第六章电力系统无功功率平衡与电压调整
电压是衡量电能质量的重要指标 电力系统的运行电压水平取决于无功功率 的平衡,实现电力系统在正常电压水平下的 无功功率平衡，并留有必要的备用容量， 是保证电压质量的前提 系统中各种无功电源的无功出力应能满足 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
= 42.27 + j37.618(MVA)
若发电机在满足有功需求时按额定功率因数运行，其输出功率
SG = 42.27 + j42.27×tg =42.27+j26.196 (MVA )
此时无功缺额达到
37.618 26.196=11.422(Mvar)
根据以上对无功功率缺额的初步估算，拟在变压器T-2的低压 侧设置10Mvar补偿容量，补偿前负荷功率因数为0.8，补偿后 可提高到0.895.计及补偿后线路和变压器绕组损耗还会减少， 发电机将能在额定功率因数附近运行
14
例6-1
输电线路
SG
1
S 1
Z L S1
2
S 2
S01
j QB1
j
BL 2
j QB2
S02
(40+ j30)MVA S
LD
j10MVA
ZL =
RL +
1
第六章电力系统无功功率平衡与电压调整
电压是衡量电能质量的重要指标 电力系统的运行电压水平取决于无功功率 的平衡,实现电力系统在正常电压水平下的 无功功率平衡，并留有必要的备用容量， 是保证电压质量的前提 系统中各种无功电源的无功出力应能满足 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
= 42.27 + j37.618(MVA)
若发电机在满足有功需求时按额定功率因数运行，其输出功率
SG = 42.27 + j42.27×tg =42.27+j26.196 (MVA )
此时无功缺额达到
37.618 26.196=11.422(Mvar)
根据以上对无功功率缺额的初步估算，拟在变压器T-2的低压 侧设置10Mvar补偿容量，补偿前负荷功率因数为0.8，补偿后 可提高到0.895.计及补偿后线路和变压器绕组损耗还会减少， 发电机将能在额定功率因数附近运行
14
例6-1
输电线路
SG
1
S 1
Z L S1
2
S 2
S01
j QB1
j
BL 2
j QB2
S02
(40+ j30)MVA S
LD
j10MVA
ZL =
RL +
电力系统分析第五章-电力系统无功功率和电压调整
20Ω 20Ω
QC3
1 30Ω
QLD1 QC1
2 QC2
QLD2
3
20Ω
QLD3
4 QC4
QLD4
P
=
4 i=1
Qi 2
U
2 N
Ri
=
1
U
2 N
[30(QLD2
- QC2 )2
+
20(QLD1
- QC1
+ QLD2
- QC2 )2
+ 20(QLD4 - QC4 )2 + 20(QLD3 - QC3 + QLD4 - QC4 )2 ]
5
，
在额定满载下运行时，无功功率的消耗将达额定容量的
13%。如果从电源到用户需要经过好几级变压，则变压器
中无功功率损耗的数值是相当可观的。
5.1 电力系统无功功率的平衡
2）输电线路中的无功功率损耗：
ΔQX
=
P12 + Q12 U12
X
=
P22 + Q22 U22
X
U1 1 S1 R jX S2 2 U2
3、电压调整的必要性（电压偏移的影响）： （1）效率下降，经济性变差； （2）电压过高，照明设备寿命下降，影响绝缘； （3）电压过低，电机发热； （4）系统电压崩溃。
4、我国规定的允许电压偏移： 35kV及以上电压供电负荷：±5% 10kV及以下电压供电负荷：±7% 低压照明负荷：+5% ～ －10% 220kV及以上枢纽变电所一次侧母线：－5%～0%
电力系统的无功功率与电压调整
（1）效率下降，经济性变差。 （2）电压过高，照明设备寿命下降，影响绝缘。 （3）电压过低，电机发热。 （4）系统电压崩溃
•电力系统一般规定一个电压偏移的最大允许范 围，例如:35kV及以上供电电压正负偏移的绝对 值之和不超过10%;10kV及以下在±7%以内。
图6-8 沿线路各点电压的变化
2．造成电压偏移的原因 （1）设备及线路压降 （2）负荷波动 （3）运行方式改变 （4）无功不足或过剩
X
X
发电机无功
异步电机无功
图6-7 无功平衡与电压水平 应该力求实现在额定电压下的系统无功功率平衡。
例6－1
第二节 电力系统无功功率的最优分配
一、无功负荷的最优分配 1、等网损微增率准则 l 无功经济分布的目标：在有功负荷分布已确定
的前提下，调整无功电源之间的负荷分布，使 有功网损达到最小。 l 网络的有功网损可表示为节点注入功率的函数
图6-9 “电压崩溃”现象
3 我国规定的允许电压偏移
l 35kV及以上电压供电负荷: ±5%
l 10kV及以下电压供电负荷: ±7%
l 低压照明负荷:
+5%~-10%
l 农村电网:
+7.5%~-10%
不可能控制所有的节点电压，选定某些有代表性 的节点－中枢点
二、中枢点的电压管理
电压中枢点：指那些能够反映和控制整个系统电 压水平的节点（母线）。
•电力系统一般规定一个电压偏移的最大允许范 围，例如:35kV及以上供电电压正负偏移的绝对 值之和不超过10%;10kV及以下在±7%以内。
图6-8 沿线路各点电压的变化
2．造成电压偏移的原因 （1）设备及线路压降 （2）负荷波动 （3）运行方式改变 （4）无功不足或过剩
X
X
发电机无功
异步电机无功
图6-7 无功平衡与电压水平 应该力求实现在额定电压下的系统无功功率平衡。
例6－1
第二节 电力系统无功功率的最优分配
一、无功负荷的最优分配 1、等网损微增率准则 l 无功经济分布的目标：在有功负荷分布已确定
的前提下，调整无功电源之间的负荷分布，使 有功网损达到最小。 l 网络的有功网损可表示为节点注入功率的函数
图6-9 “电压崩溃”现象
3 我国规定的允许电压偏移
l 35kV及以上电压供电负荷: ±5%
l 10kV及以下电压供电负荷: ±7%
l 低压照明负荷:
+5%~-10%
l 农村电网:
+7.5%~-10%
不可能控制所有的节点电压，选定某些有代表性 的节点－中枢点
二、中枢点的电压管理
电压中枢点：指那些能够反映和控制整个系统电 压水平的节点（母线）。
电力系统无功功率以及电压调整
无功功率的平衡与影响
无功功率的平衡是电力系统稳定运行的重要条件，如果无功功率不平衡，会导致系 统电压波动、谐波污染、功率因数降低等问题。
无功功率的不平衡还会影响电力系统的经济性，增加线路损耗和设备损坏的风险， 甚至可能导致系统崩溃。
电力系统无功功率与电压调整
02 电压调整的重要性
电压波动对电力系统的影响
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。
无功补偿装置在电压调整中的应用
提高系统电压稳定性
通过在关键位置安装无功补偿装置， 可以稳定系统电压，提高供电质量。
降低线路损耗
无功补偿装置可以减少线路中的无功 电流，从而降低线路损耗，提高电力 输送效率。
04 电力系统无功功率与电压 调整的案例分析
案例一：某地区电网无功功率不足的问题
问题描述
某地区电网在高峰时段出现无功 功率不足的现象，导致电压下降，
电力系统无功功率与电压调整
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目 录
• 电力系统无功功率 • 电压调整的重要性 • 无功功率与电压调整的关系 • 电力系统无功功率与电压调整的案例分析 • 结论与展望
第十二章 电力系统的无功功率平衡和电压调整
晶闸管投切电容器。 实际上应用的静止补偿器大多是由上述部件组成的混合型静 止补偿器，以下将简单介绍较常见的几种。
（i）饱和电抗器与固定电容器并联组成（带有斜率校正）的静止补偿器： 饱和电抗器SR的特性：当电压大于某值后，随电压的升高，铁芯急剧饱和。 从补偿器的伏安特性可见，在补偿器的工作范围内，电压的少许变化就会引 起电流的大幅度变化。 与SR串联的电容C是用于斜率校正的，改变CS的大小可以调节补偿器外特性 的斜率（见图12-5（b）中的虚线）。
适当控制逆变器的输出电压，可以灵活地改变SVG的运行工况，使其处 于容性负荷、感性负荷或零负荷状态。忽略损耗时，SVG稳态等值电路和 不同工况下的相量图示于图12-9。
静止无功发生器也被称为静止同步补偿器（STATCOM）或静止调相机 (STATCON)。 静止无功发生器的优点： 与静止补偿器相比， • 响应速度更快 • 运行范围更宽 • 谐波电流含量更少 尤其重要的是， 电压较低时仍可向系统注入 较大的无功电流，它的储能 元件(如电容器)的容量远比 它所提供的无功容量要小。
特点： • 静电电容器的无功功率调节性能比较差。
节点电压下降时，供给系统的无功功率将减少； 系统发生故障或由于其他原因电压下降的，电容器无功输出 的减少将导致电压继续下降。 • 静电电容器的装设容量可大可小，既可集中使用，又可分散 装设就地供应无功功率，以降低网络的电能损耗。 • 电容器每单位容量的投资费用较小且与总容量的大小无关， 运行时功率损耗亦较小，约为额定容量的(0.3~0.5)％。 • 由于没有旋转部件，维护较方便。 使用方法：为了在运行中调节电容器的功率，可将电容器连接 成若干组，根据负荷的变化，分组投入或切除，实现补偿功率 的不连续调节。
（i）饱和电抗器与固定电容器并联组成（带有斜率校正）的静止补偿器： 饱和电抗器SR的特性：当电压大于某值后，随电压的升高，铁芯急剧饱和。 从补偿器的伏安特性可见，在补偿器的工作范围内，电压的少许变化就会引 起电流的大幅度变化。 与SR串联的电容C是用于斜率校正的，改变CS的大小可以调节补偿器外特性 的斜率（见图12-5（b）中的虚线）。
适当控制逆变器的输出电压，可以灵活地改变SVG的运行工况，使其处 于容性负荷、感性负荷或零负荷状态。忽略损耗时，SVG稳态等值电路和 不同工况下的相量图示于图12-9。
静止无功发生器也被称为静止同步补偿器（STATCOM）或静止调相机 (STATCON)。 静止无功发生器的优点： 与静止补偿器相比， • 响应速度更快 • 运行范围更宽 • 谐波电流含量更少 尤其重要的是， 电压较低时仍可向系统注入 较大的无功电流，它的储能 元件(如电容器)的容量远比 它所提供的无功容量要小。
特点： • 静电电容器的无功功率调节性能比较差。
节点电压下降时，供给系统的无功功率将减少； 系统发生故障或由于其他原因电压下降的，电容器无功输出 的减少将导致电压继续下降。 • 静电电容器的装设容量可大可小，既可集中使用，又可分散 装设就地供应无功功率，以降低网络的电能损耗。 • 电容器每单位容量的投资费用较小且与总容量的大小无关， 运行时功率损耗亦较小，约为额定容量的(0.3~0.5)％。 • 由于没有旋转部件，维护较方便。 使用方法：为了在运行中调节电容器的功率，可将电容器连接 成若干组，根据负荷的变化，分组投入或切除，实现补偿功率 的不连续调节。
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不多的同步电动机可发出一部分无功功率外，大多数都要消耗无功功率。 因此，无论工业或农业用户都以滞后功率因数运行，其值为0. 6一0. 9。 当系统频率一定时，负荷功率(包括有功功率和无功功率)随电压变化的 关系称为负荷的电压静态特性。、 异步电动机是电力系统中的主要无功负荷，占总负荷50%以上，而且消 耗无功功率较多，所以系统无功功率的电压特性主要由异步电动机决定。 根据异步电动机的等值电路，它所消耗的无功功率为:
5. 2. 3电压调整的基本原理 现以图5一10所示的简单电力系统为例，说明常用的各种调压措施所依
据的基本原理。 发电机通过升压变压器、线路和降压器向用户供电。要求调整符合节点
D的电压。为简单起见，略去线路的电容功率、变压器的励磁功率和网 络功率的损耗。D点的电压为:
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任务二电压调整的基本概念
下限加上该用户到中枢点的电压损失;中枢点的最高电压等于地区负荷最 小时，电压最高点的用户电压的上限加上该用户到中枢点的电压损失。
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任务二电压调整的基本概念
对一个实际运行的系统，网络参数和负荷曲线已知后，要确定中枢点的 电压波动范围，图5 -9为由一个中枢点O向两个负荷A, B供电的简单网 络。设A, B两负荷允许电压偏移都为士5%;负荷A, B的简化日负荷曲线 见图5 -9 (b) ;设由于这两个负荷功率的流通，线路OA, OB上的电压损 耗见图5 -9 (c)。求中枢点电压1l,，的波动范围，即编制中枢点电压变 化曲线。
由上式可见，调节用户端电压U，可以采用以下措施: (1)调节发电机的端电压，称为发电机调压。 (2)调节变压器的变比k，和左2，称为变压器调压。 (3)在输电线路中串联电容器以减小X，从而减小电压损耗，称为串联补
偿调压。 (4)在负荷端并联无功补偿装置，减小经线路传输的无功功率Q，从而减
小电压损耗，称为并联补偿调压。
发电机在额定状态下运行时见图5一4所示。
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任务一 电力系统无功功率平衡
2.同步调相机 同步调相机实质上是只发无功功率的同步发电机，它在过励磁运行时向
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 运行时从系统吸取感性无功功率而起无功负荷作用，可降低系统电压。 由于实际运行的需要和对稳定性的要求，同步调相机在欠励磁状态下运 行时，其容量为过励磁运行时额定容量的50%一60 % }, 装有自动励磁装置的同步调相机，可以平滑地改变输出(或吸取的)无功 功率，从而平滑地调节所在地区的电压。在有强行励磁装置时，在系统 故障情况下也能调节系统电压，有利于系统稳定运行。
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任务一 电力系统无功功率平衡
4.静止补偿器 静止补偿器由电力电容器与电抗器并联组成。静止补偿器是20世纪60年
代发展起来的一种新型可控的静止无功补偿装置(SVC)。其特点是:利用 晶闸管电力电子元件所组成的电子开关来分别控制电容器组与电抗器的 投切，这样它的性能完全可以做到和同步补偿机一样，既可发出感性无 功，又可发出容性无功，并能依靠自身装置实现快速调节，从而可以作 为系统的一种动态无功电源，对稳定电压、提高系统的暂态稳定性，以 及减弱动态电压闪变等起着较大的作用。
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任务一 电力系统无功功率平衡
而且，为了防止发电机因输出过多的功率而严重过负荷，往往不得不降 低整个系统的电压水平，以减小无功功率的消耗量，所以这就不免出现 电压水平低落和无功出力不足的恶性循环。因此，在个别负荷节点电压 较低的情况下，就应增加无功补偿装置，补充系统的无功，从而抬高电 压水平。但在无功电源不足，增设无功补偿装置时，无功补偿装置应尽 可能装在负荷中心，以做到无功功率的就地平衡，减少无功功率在网络 中传输而引起的网络功率损耗和电压损耗。
项目五 电力系统的无功功率平衡和电 压调整
1 任务一 电力系统无功功率平衡
2 任务二 电压调整的基本概念
3 任务三 发电机调压
4 任务四 改变变压器变比调压 任务五 改变电网无功功率分布调
5 压及改变电力网参数调压
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任务一 电力系统无功功率平衡
5.1.1无功功率负荷和无功功率损耗 1.无功功率负荷 各种用电设备中，除相对很小的自炽灯照明负荷只消耗有功功率、为数
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任务一 电力系统无功功率平衡
5.1.3无功功率平衡 电力系统无功功率平衡的基本条件:系统无功功率电源可能发出的无功 功率应该大于或至少等于负荷所需的无功功率和网络中的无功损耗，同
时为了保证运行可靠性和适应无功负荷的增长，系统必须配置一定的无 功备用容量。 当系统中某些负荷节点电压低落的原因是系统中无功电源不足时，调压 问题就与无功功率的合理供应和合理使用紧密联系。如果不从解决无功 电力不足的问题着手，而是调节电源，使发电机多发无功，是很不合理 的。因为电源与负荷间距离较远，发电机多发的功率在网络中的无功损 耗也大，不易调高末端电压。
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任务四 改变变压器变比调压
在原边电压不变的情况下改变变压器的变比可以升高或降低次级绕组的 电压。为了实现调压，在双绕组变压器的高压绕组上设有若干个分接头 可供选择，其中对应额定电压ll;}的称为主接头。变压器的低压绕组不设 分接头。对于三绕组变压器，一般是高压绕组和中压绕组设置分接头。
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任务一 电力系统无功ຫໍສະໝຸດ Baidu率平衡
也要增大。综合这两部分无功功率的变化特点，可得异步电动机的无功 功率与端电压的关系，见图5一1和图5一2
从图5一1中看出，在额定电压附近，电动机的无功功率随电压的升降 而增减，当电压明显低于额定值时，无功功率主要由漏抗中的无功损耗 决定，随电压下降具有上升的性质。
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任务一 电力系统无功功率平衡
3.静电电容器 静电电容器可按三角形或星形接法并联在变电所的母线线路上。静电电
容器只能向系统供给无功功率，它可以根据需要由许多电容器连接成组。 因此，它的优点有:静电电容器组的容量可大可小，既可集中使用，又可 分散使用，使用起来比较灵活。电容器单位容量成本低，且与总容量大 小无关，安装维护方便静电电容器在运行时的有功功率损耗较小，为额 定容量的D.3% ~0.5%。此外由于它没有旋转部件，维护比较方便。为 了在运行中调节电容器的功率，可将电容器连接成若干组，根据负荷变 化，分组投入或者切除。
任务二 电压调整的基本概念
5. 2. 1允许电压偏移 电压偏移的定义公式为:
各种用电设备都是按照额定电压来设计制造的。这些设备在额定电压下 运行将取得最佳效果。电压偏离额定值过大或者过小将对用户产生不良 的影响。
在电力系统的正常运行中，随着用电负荷的变化和系统运行方式的改变， 网络中损耗也将发生变化。要严格保证所有用户在任何时刻都获得额定 电压供电是不可能的，因此系统运行中各节点出现电压偏移是不可避免 的。实际上，大多是用电设备在稍微偏离额定值的电压下运行，仍有良 好的机械性能。从技术上和经济上综合考虑，合理规定供电电压的允许 偏移值是完全必要的。
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任务三 发电机调压
在各种调压手段中，首先应考虑发电机调压，因为这是一种不需要耗费 投资，且最直接的调压方法。
发电机的端电压可以通过改变发电机励磁电流的办法进行调整，这是一 种经济、简单的调压方式。在负荷增大时，电力网的电压损耗增加，用 户端电压降低，这时增加发电机励磁电流，提高发电机的端电压;在负荷 减小时，电力网的电压损耗减少，用户端电压升高，这时减少发电机励 磁电流，降低发电机的端电压。即对发电机实行“逆调压”以满足用户 的电压要求。按规定，发电机运行电压的变化范围在发电机额定电压的 +5%以内。在直接以发电机电压向用户供电的系统中，如供电线路不长， 电压损耗不大，用发电机进行调压一般就可满足调压要求。发动机母线 逆调压效果见图5一11。
及静止补偿器，这三种装置又称无功补偿装置。 1.发电机 发电机既是唯一的有功功率电源，又是最基本的无功功率电源。发电机
在额定状态下运行时，发出的无功功率为:
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任务一 电力系统无功功率平衡
在不影响有功功率平衡的前提下，改变发电机的功率因数(通过改变励 磁电流)，可以调节其无功功率的输出，从而调整系统的运行电压。当然， 发电机的无功功率输出要受其P一Q运行极限的限制。它既可发出感性 无功，又可吸收感性无功。
如果由同一中枢点供电的各用户的变化规律差别很大，调压要求也不相 同，就可能在某段时间内，各用户的电压质量要求反映到中枢点O的电 压允许变化范围没有公共部分。
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任务二电压调整的基本概念
3.中枢点的调压方式 当在实际运行的电力系统中，由于缺乏必要的数据而无法确定中枢点的
电压控制范围时，可根据中枢点所管辖的电力系统中负荷分布的远近及 负荷波动的程度，对中枢点的电压调整方式提出原则性要求，以确定一 个大致的电压波动范围。)这种电压调整方式一般分为逆调压、顺调压和 常调压三类。 (1)逆调压。对于大型网络，如中枢点至负荷点的供电线较长，且负荷 变动较大，则在最大负荷时要提高中枢点的电压，以抵偿线路上因最大 负荷而增大的电压损耗;在最小负荷时则要将中枢点电压降低一些，以防 止负荷点的电压过高，一般对这种情况的中枢点实行“逆调压”。
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任务二电压调整的基本概念
(2)顺调压。对于小型网络，如中枢点至负荷点的供电线路不长，负荷 大小变动不大，线路上的电压损耗也很小，在这种情况下，可对中枢点 采用“顺调压”.
(3)常调压。对于中型网络，如负荷变动较小，线路上电压损耗也较小， 这种情况只要把中枢点电压保持在较线路电压高2%一5%的数值.
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任务二电压调整的基本概念
5. 2. 2电压波动和中枢点的电压管理 1.电压波动 电压波动分为以下两类。 (1)周期长，波动面大，主要由生产、生活和气象条件变化引起的负荷变
动所导致的电压变动。 (2)冲击性和间歇性负荷引起的电压波动。如往复式泵、电弧炉、卷扬机、
通风设备等 2.中枢点电压 中枢点的最低电压等于在地区负荷最大时，电压最低一点的用户电压的
问题在于无功功率是在什么样的电压水平下实现的。现在以一个最简单 的网络为例来说明。
隐极发电机经过一段线路向负荷供电，略去各元件电阻，用X表示发电 机电抗与线路电抗之和，等值电路见图5一6，假设发电机的有功功率为 定值，根据相量图5 -7，可以确定发电机送出负荷节点的功率为:
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任务一 电力系统无功功率平衡
2.变压器的无功功率损耗 变压器无功损耗包括励磁损耗QLT和漏抗中的损耗么Δ QLT即
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任务一 电力系统无功功率平衡
3.输电线路的无功损耗 输电线路用II形等值电路见图5一3,电路线路的无功损耗也可以分为两部
分，即并联电纳和串联电抗中的无功功率损耗。 5.1.2无功功率电源 电力系统的无功功率电源，除发电机外，还有同步调相机、静电电容器
当p为一定值时，得:
当电势E为一定值时，根据式
可作出无功功
率Q与电压U的关系图，见图5一8中的曲线1.Q-U关系是一条向下的抛物
线，而负荷的主要成分是异步电动机，其无功电压特性见图5一8中的曲
线2.曲线1与曲线2的交点a确定了负荷节点的电压值Ua，即系统在电压 私下达到无功功率的平衡。
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任务三 发电机调压
不同类型的供电网络，发电机调压所起的作用是不同的。 对于由发电机经多级变压向负荷供电的大中型电力系统，线路较长，供
电范围大，从发电厂到最远处的负荷之间的电压损耗和变化幅度都很大。 图5一12为一个多级电压网络，各级网络的额定电压及最大、最小负荷 时的电压损耗均标于图中。最大负荷时，从发电机至线路末端的总电压 损耗为35 % ,最小负荷时，总电压损耗为15%，两者相差20 %。而对发 电机来说，考虑机端负荷的要求及供电至地方负荷线路上的电压损耗， 其电压调整范围为0~5%，这时，单靠发电机调压是不能解决问题的。 发电机调压主要是为了满足近处负荷的电压质量要求，即发电机采用逆 调压方式。对于远处负荷电压变动，只能靠其他调压方式来解决。
5. 2. 3电压调整的基本原理 现以图5一10所示的简单电力系统为例，说明常用的各种调压措施所依
据的基本原理。 发电机通过升压变压器、线路和降压器向用户供电。要求调整符合节点
D的电压。为简单起见，略去线路的电容功率、变压器的励磁功率和网 络功率的损耗。D点的电压为:
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任务二电压调整的基本概念
下限加上该用户到中枢点的电压损失;中枢点的最高电压等于地区负荷最 小时，电压最高点的用户电压的上限加上该用户到中枢点的电压损失。
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任务二电压调整的基本概念
对一个实际运行的系统，网络参数和负荷曲线已知后，要确定中枢点的 电压波动范围，图5 -9为由一个中枢点O向两个负荷A, B供电的简单网 络。设A, B两负荷允许电压偏移都为士5%;负荷A, B的简化日负荷曲线 见图5 -9 (b) ;设由于这两个负荷功率的流通，线路OA, OB上的电压损 耗见图5 -9 (c)。求中枢点电压1l,，的波动范围，即编制中枢点电压变 化曲线。
由上式可见，调节用户端电压U，可以采用以下措施: (1)调节发电机的端电压，称为发电机调压。 (2)调节变压器的变比k，和左2，称为变压器调压。 (3)在输电线路中串联电容器以减小X，从而减小电压损耗，称为串联补
偿调压。 (4)在负荷端并联无功补偿装置，减小经线路传输的无功功率Q，从而减
小电压损耗，称为并联补偿调压。
发电机在额定状态下运行时见图5一4所示。
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任务一 电力系统无功功率平衡
2.同步调相机 同步调相机实质上是只发无功功率的同步发电机，它在过励磁运行时向
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 运行时从系统吸取感性无功功率而起无功负荷作用，可降低系统电压。 由于实际运行的需要和对稳定性的要求，同步调相机在欠励磁状态下运 行时，其容量为过励磁运行时额定容量的50%一60 % }, 装有自动励磁装置的同步调相机，可以平滑地改变输出(或吸取的)无功 功率，从而平滑地调节所在地区的电压。在有强行励磁装置时，在系统 故障情况下也能调节系统电压，有利于系统稳定运行。
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任务一 电力系统无功功率平衡
4.静止补偿器 静止补偿器由电力电容器与电抗器并联组成。静止补偿器是20世纪60年
代发展起来的一种新型可控的静止无功补偿装置(SVC)。其特点是:利用 晶闸管电力电子元件所组成的电子开关来分别控制电容器组与电抗器的 投切，这样它的性能完全可以做到和同步补偿机一样，既可发出感性无 功，又可发出容性无功，并能依靠自身装置实现快速调节，从而可以作 为系统的一种动态无功电源，对稳定电压、提高系统的暂态稳定性，以 及减弱动态电压闪变等起着较大的作用。
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任务一 电力系统无功功率平衡
而且，为了防止发电机因输出过多的功率而严重过负荷，往往不得不降 低整个系统的电压水平，以减小无功功率的消耗量，所以这就不免出现 电压水平低落和无功出力不足的恶性循环。因此，在个别负荷节点电压 较低的情况下，就应增加无功补偿装置，补充系统的无功，从而抬高电 压水平。但在无功电源不足，增设无功补偿装置时，无功补偿装置应尽 可能装在负荷中心，以做到无功功率的就地平衡，减少无功功率在网络 中传输而引起的网络功率损耗和电压损耗。
项目五 电力系统的无功功率平衡和电 压调整
1 任务一 电力系统无功功率平衡
2 任务二 电压调整的基本概念
3 任务三 发电机调压
4 任务四 改变变压器变比调压 任务五 改变电网无功功率分布调
5 压及改变电力网参数调压
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任务一 电力系统无功功率平衡
5.1.1无功功率负荷和无功功率损耗 1.无功功率负荷 各种用电设备中，除相对很小的自炽灯照明负荷只消耗有功功率、为数
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任务一 电力系统无功功率平衡
5.1.3无功功率平衡 电力系统无功功率平衡的基本条件:系统无功功率电源可能发出的无功 功率应该大于或至少等于负荷所需的无功功率和网络中的无功损耗，同
时为了保证运行可靠性和适应无功负荷的增长，系统必须配置一定的无 功备用容量。 当系统中某些负荷节点电压低落的原因是系统中无功电源不足时，调压 问题就与无功功率的合理供应和合理使用紧密联系。如果不从解决无功 电力不足的问题着手，而是调节电源，使发电机多发无功，是很不合理 的。因为电源与负荷间距离较远，发电机多发的功率在网络中的无功损 耗也大，不易调高末端电压。
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任务四 改变变压器变比调压
在原边电压不变的情况下改变变压器的变比可以升高或降低次级绕组的 电压。为了实现调压，在双绕组变压器的高压绕组上设有若干个分接头 可供选择，其中对应额定电压ll;}的称为主接头。变压器的低压绕组不设 分接头。对于三绕组变压器，一般是高压绕组和中压绕组设置分接头。
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任务一 电力系统无功ຫໍສະໝຸດ Baidu率平衡
也要增大。综合这两部分无功功率的变化特点，可得异步电动机的无功 功率与端电压的关系，见图5一1和图5一2
从图5一1中看出，在额定电压附近，电动机的无功功率随电压的升降 而增减，当电压明显低于额定值时，无功功率主要由漏抗中的无功损耗 决定，随电压下降具有上升的性质。
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任务一 电力系统无功功率平衡
3.静电电容器 静电电容器可按三角形或星形接法并联在变电所的母线线路上。静电电
容器只能向系统供给无功功率，它可以根据需要由许多电容器连接成组。 因此，它的优点有:静电电容器组的容量可大可小，既可集中使用，又可 分散使用，使用起来比较灵活。电容器单位容量成本低，且与总容量大 小无关，安装维护方便静电电容器在运行时的有功功率损耗较小，为额 定容量的D.3% ~0.5%。此外由于它没有旋转部件，维护比较方便。为 了在运行中调节电容器的功率，可将电容器连接成若干组，根据负荷变 化，分组投入或者切除。
任务二 电压调整的基本概念
5. 2. 1允许电压偏移 电压偏移的定义公式为:
各种用电设备都是按照额定电压来设计制造的。这些设备在额定电压下 运行将取得最佳效果。电压偏离额定值过大或者过小将对用户产生不良 的影响。
在电力系统的正常运行中，随着用电负荷的变化和系统运行方式的改变， 网络中损耗也将发生变化。要严格保证所有用户在任何时刻都获得额定 电压供电是不可能的，因此系统运行中各节点出现电压偏移是不可避免 的。实际上，大多是用电设备在稍微偏离额定值的电压下运行，仍有良 好的机械性能。从技术上和经济上综合考虑，合理规定供电电压的允许 偏移值是完全必要的。
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任务三 发电机调压
在各种调压手段中，首先应考虑发电机调压，因为这是一种不需要耗费 投资，且最直接的调压方法。
发电机的端电压可以通过改变发电机励磁电流的办法进行调整，这是一 种经济、简单的调压方式。在负荷增大时，电力网的电压损耗增加，用 户端电压降低，这时增加发电机励磁电流，提高发电机的端电压;在负荷 减小时，电力网的电压损耗减少，用户端电压升高，这时减少发电机励 磁电流，降低发电机的端电压。即对发电机实行“逆调压”以满足用户 的电压要求。按规定，发电机运行电压的变化范围在发电机额定电压的 +5%以内。在直接以发电机电压向用户供电的系统中，如供电线路不长， 电压损耗不大，用发电机进行调压一般就可满足调压要求。发动机母线 逆调压效果见图5一11。
及静止补偿器，这三种装置又称无功补偿装置。 1.发电机 发电机既是唯一的有功功率电源，又是最基本的无功功率电源。发电机
在额定状态下运行时，发出的无功功率为:
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任务一 电力系统无功功率平衡
在不影响有功功率平衡的前提下，改变发电机的功率因数(通过改变励 磁电流)，可以调节其无功功率的输出，从而调整系统的运行电压。当然， 发电机的无功功率输出要受其P一Q运行极限的限制。它既可发出感性 无功，又可吸收感性无功。
如果由同一中枢点供电的各用户的变化规律差别很大，调压要求也不相 同，就可能在某段时间内，各用户的电压质量要求反映到中枢点O的电 压允许变化范围没有公共部分。
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任务二电压调整的基本概念
3.中枢点的调压方式 当在实际运行的电力系统中，由于缺乏必要的数据而无法确定中枢点的
电压控制范围时，可根据中枢点所管辖的电力系统中负荷分布的远近及 负荷波动的程度，对中枢点的电压调整方式提出原则性要求，以确定一 个大致的电压波动范围。)这种电压调整方式一般分为逆调压、顺调压和 常调压三类。 (1)逆调压。对于大型网络，如中枢点至负荷点的供电线较长，且负荷 变动较大，则在最大负荷时要提高中枢点的电压，以抵偿线路上因最大 负荷而增大的电压损耗;在最小负荷时则要将中枢点电压降低一些，以防 止负荷点的电压过高，一般对这种情况的中枢点实行“逆调压”。
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任务二电压调整的基本概念
(2)顺调压。对于小型网络，如中枢点至负荷点的供电线路不长，负荷 大小变动不大，线路上的电压损耗也很小，在这种情况下，可对中枢点 采用“顺调压”.
(3)常调压。对于中型网络，如负荷变动较小，线路上电压损耗也较小， 这种情况只要把中枢点电压保持在较线路电压高2%一5%的数值.
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任务二电压调整的基本概念
5. 2. 2电压波动和中枢点的电压管理 1.电压波动 电压波动分为以下两类。 (1)周期长，波动面大，主要由生产、生活和气象条件变化引起的负荷变
动所导致的电压变动。 (2)冲击性和间歇性负荷引起的电压波动。如往复式泵、电弧炉、卷扬机、
通风设备等 2.中枢点电压 中枢点的最低电压等于在地区负荷最大时，电压最低一点的用户电压的
问题在于无功功率是在什么样的电压水平下实现的。现在以一个最简单 的网络为例来说明。
隐极发电机经过一段线路向负荷供电，略去各元件电阻，用X表示发电 机电抗与线路电抗之和，等值电路见图5一6，假设发电机的有功功率为 定值，根据相量图5 -7，可以确定发电机送出负荷节点的功率为:
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任务一 电力系统无功功率平衡
2.变压器的无功功率损耗 变压器无功损耗包括励磁损耗QLT和漏抗中的损耗么Δ QLT即
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任务一 电力系统无功功率平衡
3.输电线路的无功损耗 输电线路用II形等值电路见图5一3,电路线路的无功损耗也可以分为两部
分，即并联电纳和串联电抗中的无功功率损耗。 5.1.2无功功率电源 电力系统的无功功率电源，除发电机外，还有同步调相机、静电电容器
当p为一定值时，得:
当电势E为一定值时，根据式
可作出无功功
率Q与电压U的关系图，见图5一8中的曲线1.Q-U关系是一条向下的抛物
线，而负荷的主要成分是异步电动机，其无功电压特性见图5一8中的曲
线2.曲线1与曲线2的交点a确定了负荷节点的电压值Ua，即系统在电压 私下达到无功功率的平衡。
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任务三 发电机调压
不同类型的供电网络，发电机调压所起的作用是不同的。 对于由发电机经多级变压向负荷供电的大中型电力系统，线路较长，供
电范围大，从发电厂到最远处的负荷之间的电压损耗和变化幅度都很大。 图5一12为一个多级电压网络，各级网络的额定电压及最大、最小负荷 时的电压损耗均标于图中。最大负荷时，从发电机至线路末端的总电压 损耗为35 % ,最小负荷时，总电压损耗为15%，两者相差20 %。而对发 电机来说，考虑机端负荷的要求及供电至地方负荷线路上的电压损耗， 其电压调整范围为0~5%，这时，单靠发电机调压是不能解决问题的。 发电机调压主要是为了满足近处负荷的电压质量要求，即发电机采用逆 调压方式。对于远处负荷电压变动，只能靠其他调压方式来解决。