电压调整

➢缺点：1) 无功功率调节性能差。由(6-4)可见，电压下降
时，电容器不但不能增发无功以提高运行电压，而是按电压
的平方减少无功功率输出。
➢
2）阶跃性的调整电压，电力电容器组的投入或切
除与负荷运行方式有关，一般为最大负荷运行时，电容器组
全部投入；最小负荷运行时，电容器组全部或部分切除。这
种调压方式不是平滑的。
当系统有足够的无功电源时，就有较高的运行电压水 结论：平；当系统无功电源不足时，就只能维持较低的运行
电压水平。因此，电力系统的无功功率必须保持平衡
6.3 电力系统的电压管理
一.电压调整的必要性
➢1.电压偏移对负荷的影响
照明、电热炉、电动机
➢2.电压偏移对电力系统的影响
功率损耗、电能损耗、设备绝缘、运行稳定性
二、改变变压器变比调压
为变容分改压了压量接变要达器在头变求68到在，压合300调高即器理0k1压压变选V.0的侧比择A5U及目和调变N以、的中压压下上U1，压器.N0的双侧实的、25双绕都质分0U.绕9N组装上接5、高组U变有就头行压UN电变压分是电侧，N压、运压器接如压调0器在头何U压.91高7高开根t范5归压电压U压关据围算侧压N侧到后损侧 。低、为高 的 耗一、压0±.9般5三侧5%U有绕的。N35组调，个 调1、压降范压围变为压±器2×分2接.5头%。的选择
X
B 2
U12
U
2 2
0 0
消耗 发出
变压器无功损耗
RT jXT
GT
-jBT
2
QT
I0% 100
S
N
US % 100
S
N
S SN
消耗QL
二、无功功率电源
电力系统的无功功率电源包括同步发电机、同期调相 机、并联电容器和静止补偿器（无功补偿装置）等。 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：
6.2 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.无功负荷：QD SD sinD
以滞后功率因数运行的用电设备所吸收的无功功率。
异步电动机所消耗的无功功率
QM
Qm
Q
U2 Xm
I 2X
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
P11
在额定电压附近，电动机消耗 QLD 的无功功率随着电压的升高而
既可以过励运行，也可以欠励运行，其运行状态取决于 系统电压调整的要求
过激运行时向系统输送其额定容量的无功功率，做无功 电源；
欠励运行时从系统吸取0.5~0.65倍额定容量的无功功 率，做无功负载
作无功电源时，调相机输出无功功率与电压之间的关系
QCS
EU X
U2 X
（X为发电机电抗Xd与线路电抗XL之和）
对线路较长，供电范围较大，由发电机经多级变压的电力系统， 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。这 时，单靠发电机调压是不能解决问题，必须配合其它调压方式。
对有若干发电厂并列运行的大型电力系统，发电机调压只作为一 种辅助的调压措施，这是因为
12）提在高并发联电运机行的电发压 电时厂，中该，发调电整机个会别增电发厂无的功母，线这电就压要，求会进引行起电系压统 调中整无的 功电功厂率有的充重足新的分无配功，容还量可储能备同；无功功率的经济分配发生矛盾。
的实际电压是否符合要求
【例6.1】
2、升压变压器分接头的选择
升压变压器
分接头电压的选择同降压变压器相同。注意：升压变压器中
功率方向从低压侧指向高压侧，因此式中ΔUT为正
U1t max
U1max UT U 2max
max
U2N
(3)
U1t min
U1min UT min U 2min
常见的静止无功补偿器：
高次谐波调 谐电感，与 C串联 滤波
自饱和电抗器静止补偿器SR
固定连接电容器加可控硅控制电抗器 FC--TCR
可控硅控制电抗器和可控硅控制电容器 TSC--TCR
1）自饱和电抗器型（Saturated Reactors）
不需要外加控制设备，自饱和电抗器的特性：
2c）ab..在.固电电额定压压连定低达接电于到电压额或容，定超器电电过（抗压F额i器x时定ed吸，电C收a铁p压a的c心时ito无不，r）功饱铁加功和心可率，控急随呈硅剧电控现饱压制大和变电感，抗化抗感器从值抗而，接达基近 到本（零稳T上，h压y不从ris目消t外or的耗界Co。无大ntr功o量ll功e吸d R率收ea，无cto整功rs）个功装率置，由使并母联线电电容压器降组低发；出无功， 通使过母控线制电晶压闸回管升的；导通来改变L吸收的无功功率，调节供电 系统进线无功功率的大小，以达到调压目的。
变压器低压侧按调压要求的实
际运行电压U2为
高压侧分 接头电压
低压绕组 额定电压
U2
U1
UT K
U1
UT U1t
降压变压器
U2N
得高压侧分接头电压为
U1t
U1
UT U2
U2N
当变压器通过不同的负荷时，分接头电压有不同的计算值
U1t max
U1max UT U 2max
max
U2N
U1t min
k1U G
U
(UGK1
△U)
1 K2
(U GK1
PR QX ) UN
1 K2
U
(U GK1
△U)
1 K2
(U GK1
PR QX )
UN
1 K2
电压调整的措施：
（1）调节发电机励磁电流以改变发电机机端电压UG； （2）改变变压器的变比k1、k2； （3）改变网络无功功率Q的分布； （4）改变网络参数R+jX（主要是X）
3、中枢点的调压方式
逆调压、顺调压和恒调压三类。 1) 逆调压：在大负荷时升高中枢点电压，小负荷时降低中枢点电压。 具体要求：最大负荷方式运行时，中枢点电压高于线路额定电压5％；
在最小负荷方式运行时，中枢点的电压等于线路额定电压。 适用范围：中枢点到各负荷点线路长、负荷变化较大且变化规律大致
相同。
顺调压：大负荷时允许中枢点电压低一些，但不低于线路额定电 压的102.5％；小负荷时允许其电压高一些，但不超过线路额定电 压的107.5％的。
二.中枢点电压管理
1.什么是电压中枢点
电压中枢点是指某些可以反映系统电压水平的主要发电厂或 枢纽变电所母线。
区域性发电厂和枢纽变电所的高压母线 枢纽变电所二次母线 有大量地方负荷的发电厂母线 城市直降变电所二次母线
2、调压的基本思想
很多负荷都由这些中枢点供电，如能控制住这些点的电压偏移，也就控制 住了系统中大部分负荷的电压偏移。于是，电力系统电压调整问题也就转 变为保证各中枢点的电压偏移不超出给定范围的问题。
3.电力系统的无功—电压静特性
设系统初始运行Fra Baidu bibliotekA点
若无功负荷增加到 1，无功 电源不变，则系统重新运行 于B点。此时电压降低。
这是因为在A点时电源不能向负 荷提供所需的无功功率，系统被迫降 压运行，以取得较低电压下的无功平 衡
QLD C B
A QG
若系统增发无功到2’， 则新交点C对应的电压接近 原电压
TSC--TCR
电力系电统源提无供功的功率平无功衡负的基本网要络求无：功系统中无功的无功电源可以 发出的无无功功功功和率率之应该大荷于之或和至少损等耗于之负和荷所需备的用无功功率和网
络中的无功损耗。
QGC QLD QL Qres
Qres 0表示系统中无功功率可以平衡且有适量的备用；
Qres 0 表示系统中无功功率不足，应考虑加设无功补偿装置。
时间是世界上一切成就的土壤。时间给空想者痛苦， 给创造者幸福——麦金西
6.1 电压调整的必要性
6.1.1 电压偏移对用电设备的影响
白炽灯—电压偏低时，发光效率低，发光不足；电压偏 高时，灯泡寿命缩短。
异步电动机—— Tm U 2 电压降低过多时，带额定负载的电动机可能停转，带重 载的电动机可能启动不了。
3）可控硅控制电容器（Thyristor Switched Capacitor）加可控硅控制电
抗器(TCR)
TCR
TSC
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。
三.无功功率平衡
可控硅控制电抗器和可控硅控制电容器
QGN SGN sin N PGN tanN
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
C
jX d IN
O
VN
A AC长正
IN
比于SGN
向量图
改变发电机的功率因数时，发电机要受到下列条件的限制：
2、同步调相机 (只能发出无功功率的发电机)
6.4 电力系统的几种调压方式
一、改变发电机端电压调压
负荷增大时，会造成用户端电压降低，此时增加发电机励磁电 流以提高发电机电压；负荷降低时，减小发电机励磁电流，以降低 发电机电压——逆调压 主要适用于发电厂不经升压直接供电的小型电力系统，供电线路不 长，线路上电压损耗不大，基本可以满足负荷点要求的电压质量。
jXI
U
图为隐极发电机等值电路图，设
则向量图为
P UI cos U IX cos UE sin
X
X
Q UI sin U IX sin U E cos U U (E cos U )
X
X
X
当有功功率不变时，发电机送至负荷点的无功功率为
Q ( EU )2 P2 U 2
X
X
当E为一定值时，Q同U的关系如 图中曲线2所示
系统无功电源的总输出功率包括发电机发出的无功功率和 各种无功补偿设备的无功功率
QGC QG QC
总无功功率损耗包括变压器无功损耗、线路电抗无功损耗 和线路电纳的无功损耗
QL QLTQL QB
四.无功功率平衡和电压水平的关系
1.负荷的无功—电压静态特性
2.发电机的无功—电压静态特性
δ
X
Ф
E
Ф
QM
增加，随电压的降低而减少
当电压低于临界电压时，漏
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
U Ucr
异步电动机无功功率——电压 静态特性如图
P11
➢ ２.电力系统的无功损耗：
电力线路无功损耗
jB/2
jB/2
消耗QL（感性） 提供QC（充电功率）
Q
P22 Q22 U22
第六章 电力系统无功功率的平衡和电压调整
6.1 电压调整的必要性 6.2 电力系统中无功功率的平衡 6.3 电力系统的电压管理 6.4 电力系统的几种调压措施 6.5 电力线路导线截面的选择
本章提示
1.调压的意义及电压的允许波动范围； 2.电力系统的无功功率平衡及无功补偿装置的应用； 3.电压中枢点的概念及中枢点的调压方式； 4.调压的措施。
4、静止补偿器(Static Var Compensator,SVC)
兼是有一电种容动器态投无资功小补和偿调装相置机，可其连特续点调是节将无可功控功的率电的抗优器点与。静止 可节电吸电以 或容收压迅稳器无保速定并 功 持按电联功不负压使率变荷，用。。的尤，可变其电按化适容照改合器负变做可荷无冲发变功击出动功性无情率负功况输荷功进出的率行的无，调大 功可节小补控，和偿电从方装抗而向置器使，。则母调可线
U1min UT min U 2min
U2N
然后求取它们的算术平均值，即
最大负荷(1方)式下变
压器低压母线要求 的运行电压
最小负荷(方2式) 下变
压器低压母线要求 的运行电压
U1tav (U1t max U1t min ) / 2
选择一个与它最接近的标准分接头电压作为公用分接头，然
后根据所选取的分接头校验最大负荷和最小负荷时低压母线
适用范围：多用于供电距离较近，负荷变动不大的电压中枢点。
恒调压：即在任何负荷下，中枢点电压保持为大约恒定的数值， 一般较线路额定电压高2％～5％。
适用范围：常用于向负荷波动小的用户供电的电压中枢点。
三、电压调整的基本原理
电力系统实际运行中，要使所有用户的电压质量都符合要求，还 必须采用各种调压手段。
3、电力电容器
只能作为无功电源向系统输送无功功率，一般采用三角形或 星形接法组成电容器组。
电力电容器提供的无功功率与其安装处的电压平方成正比， 即：
QC
U2 XC
U 2C
(6 4)
电力电容器是电力系统中广为使用的一种无功补偿装置
优点：维护方便，有功损耗小（占其额定容量的0.3%— 0.5%），单位容量投资小，既可集中使用，又可以分散 安装
电压过低将导致电动机电流显著增 大，使电动机绕组的温度升高，加 速绝缘老化甚至烧毁电动机。
6.1 电压调整的必要性
6.1.2 用户允许的电压偏移值
一般规定节点电压偏移不超过电力网额定电压的±5% 220kV用户为-10%~ +5% 10kV及以下电压供电的用户为±7% 35kV及以上用户为0~10%