10无功功率补偿与电压调整教程
详解电网无功补偿与电压调节
详解电网无功补偿与电压调节无功对于电网系统设计来说，肯定是非常非常重要的了，这块其实内容很多，就做一个简单的梳理总结，有一些工程实践中的认识，希望可以互相印证。
无功对应电压，有功对应频率，应该是一个比较普遍大概的认识，当然没错。
所以无功补偿和电压调节是密不可分的，也是调度考核的重要指标。
一、无功补偿概述和原则无功功率比较抽象，它是用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率。
它不对外作功，而是转变为其他形式的能量。
凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。
比如40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率(镇流器也需消耗一部分有功功率)来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。
由于它不对外做功，才被称之为“无功”。
电力系统的无功补偿与无功平衡是保证电压质量的基本条件，首先是一些重要原则当然很多是国网的原则，虽说要摆脱国网思路束缚，但是有些好东西还是要保留。
分层分区补偿原则：有鉴于经较大阻抗传输无功功率所产生的很大无功功率损耗和相应的有功功率损耗，电网无功功率的补偿安排宜实行分层分区和就地平衡的原则。
所谓的分层安排，是指作为主要有功功率大容量传输即220--500 kV电网，宜力求保持各电压层间的无功功率平衡，尽可能使这些层间的无功功率串动极小，以减少通过电网变压器传输无功功率时的大量消耗;而所谓分区安排、是指110k V 及以下的供电网，宜于实现无功功率的分区和就地平衡。
电压合格标准：500kV母线：正常运行方式时，最高运行电压不得超过系统额定电压的+10%;最低运行电压不应影响电力系统同步稳定、电压稳定、厂用电的正常使用及下一级电压调节。
发电厂和500kV变电所的220kV母线：正常运行方式时，电压允许偏差为系统额定电压0～+10%;事故运行方式时为系统额定电压的的-5%～+10%。
发电厂和220kV变电所的110kV～35kV母线：正常运行方式时，电压允许偏差为相应系统额定电压-3%～+7%;事故后为系统额定电压的的±10%。
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 TNU 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.（2）电力线路的无功损耗.电力线路上的无功功率损耗也分为两部分,即并联电纳和串联电抗中的无功功率损耗。
并联电纳中的无功损耗又称充电功率,与电力线路电压的平方成正比，呈容性。
无功补偿和电压调节
实行实时无功补偿和电压调节为了实行实时无功补偿，优化无功潮流分布，提出一种全网无功补偿和电压优化实时控制方法，以实现从离线处理转化为实时处理，提高全网各节点电压合格率，减少网损，取得较好的经济性。
2.1控制无功补偿和电压优化的规则以全网网损尽量小、各节点电压合格为目标，以调度中心为控制中心，以各变电站的有载调压变压器分接头调节与电容器投切为控制手段。
2.2控制流程首先从调度自动化系统采集数据，送入电压分析模块和无功分析模块进行综合分析，形成变电所主变分接头调节指令、变电所电容器投切指令，由调度中心、集控中心、配调中心控制系统执行，循环往复。
无功电压实时控制流程见图3。
2.3无功补偿与电压优化的控制原理电力系统电压无功限值区间的划分(动态9区图)见图4。
根据该图在各区内，以最优的控制顺序和电压无功设备组合使运行点进入无功、电压均满足要求的第9区。
电压控制按照逆调压原则，当电压变化超出电压曲线的允许偏差范围(U上—U下)或超出无功功率允许偏差范围(Q上—Q下)时，根据整定的偏移量发出电容器投切指令或变压器分接头调整指令，从而达到调整电压和无功潮流的目的。
其中，U上、U下分别为电压约束上、下限，Q上、Q下分别为无功约束上、下限，各区动作方案如下。
1区：电压超下限，无功超上限。
设定电容器投入容量，并发出电容器投入指令，当电容器全部投入后，电压仍低于U下时，发出变压器分接头升压调节指令。
2区：电压合格，无功超上限。
发出电容器投入指令，当电容器全部投入后运行点仍在该区，则维持运行点。
3区：电压超上限，无功超上限。
发出变压器分接头降压调节指令；当有载调压已处于下限时，再发出上一级变压器分接头调节指令。
4区：电压超上限，无功合格。
动作方案同3区。
5区：电压超上限，无功超下限。
发出电容器切除指令，当电容器全部切除后，电压仍高于U上时，再发出变压器分接头降压调节指令。
6区：电压合格，无功超下限。
发出电容器切除指令，当电容器全部切除后，运行点仍在该区，则维持该运行点。
浅谈电网的无功补偿与电压调整
浅谈电网的无功补偿与电压调整电网是人民生产生活中必不可少的能源基础设施，但由于电能的特性，电网总会存在一定的负载变化和电压波动，特别是在高压输电线路上，由于天气和环境等因素，电压波动更加明显。
这时，电网的稳定性和供电质量就会受到影响。
为了能够保证电网的稳定性和供电质量，需要对电网进行无功补偿和电压调整。
本文将着重介绍电网的无功补偿和电压调整的原理和方法。
1. 无功补偿无功补偿是指通过引入合适的无功电流或电容器，来抵消电网中的无功功率，从而提高电网的功率因数和效率。
功率因数是一个表示电路中有功功率和总功率之比的概念。
在电网中，当负载出现电感性负载时，电路中就会存在无功功率，这些功率对电网的稳定性和供电质量都有不利影响。
通过引入合适的无功电流或电容器可以抵消这部分功率，从而提高电网的功率因数和效率。
无功补偿的原理是通过引入合适的无功电流或电容器，并与电源侧的电路串联或并联，使得电路中的无功功率相互抵消，从而使得电路中只有有功功率，且能够提高电网的功率因数。
无功补偿的方法一般主要有两种：在高压输电线路上，可以通过采用静态无功补偿装置，例如静止无功发生器（STATCOM）、静止无功补偿器（SVC）等，来实现对电网无功功率的有效控制。
2) 采用电容器在低压配电网中，可以通过在电路中加入电容器，并与电源侧的电路并联，来实现对电网无功功率的有效控制。
2. 电压调整电压调整是指通过引入合适的电力电子器件和控制系统，对电压进行精确调节。
在电力传输过程中，由于传输距离长、电源电压不稳定、接线电阻大等因素的影响，电网中的电压常常会出现波动，从而导致负载的不稳定和设备的损坏。
因此，电压调整是电网运行中必不可少的一环。
电压调整的目标是要保持电网中各个节点的电压稳定且不变，从而保证电网的供电质量和设备的安全运行。
电压调整的原理是通过引入合适的控制系统和电力电子器件，对电路中的电压进行精确调节。
电力电子器件可以根据电路中的电压变化，通过控制系统来调整电路中的电流，从而实现精确的电压调整。
电压系统无功功率和电压调整课件
在电力系统中，无功功率和有功功率是相互依存的。有功功率用于消耗 电能并转换成其他形式的能量，而无功功率则用于维持系统的电压水平 和保障设备的正常运行。
02
电压调整的原理和方法
电压调整的必要性
1 2
保证电力系统的稳定运行
电压是电力系统稳定运行的重要因素，电压不稳 定可能导致设备损坏、系统崩溃等问题。
减少线路损耗
无功功率的传输和交换有助于减少线路损耗，提高电力系统的效率 。
无功功率的传输与交换
01
无功功率的传输
在电力系统中，无功功率主要通过变压器和线路进行传输。变压器通过
改变电压和电流的幅度和相位来实现无功功率的传输。
02 03
无功功率的交换
为了平衡区域间的无功功率需求，电力系统需要进行无功功率的交换。 这种交换通常通过无功补偿设备和装置来实现，如并联电容器、静止无 功补偿器等。
提高电力系统的经济性
合理调整电压可以降低线路损耗，提高电力系统 的经济性。
3
保证电能质量
电压质量对用户用电设备的安全和正常运行至关 重要，电压异常可能导致设备损坏或影响产品质 量。
电压调整的方法
变压器分接头调整
通过改变变压器的变比来调整电压。
调度指令调整
调度员根据系统运行状况，通过调度指令来 调整电压。
05
电压系统无功功率和电压 调整的实际应用
实际应用中的问题与挑战
01
02
03
04
电压波动问题
由于负载的随机变化，电压可 能在短时间内大幅度波动。
无功功率平衡问题
无功功率的不平衡可能导致电 压下降或上升，影响电力系统
的稳定性。
设备过载问题
电力系统无功功率平衡和电压调整
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。
电力系统无功功率平衡和电 压调整
目 录
• 电力系统无功功率平衡 • 电压调整的原理和方法 • 电力系统无功补偿装置 • 电力系统无功管理和优化 • 电力系统电压稳定性和控制 • 电力系统无功功率平衡和电压调整的未来发展
01
电力系统无功功率平衡
无功功率的产生和影响
无功功率的产生
在电力系统中，电动机、变压器等感 性负载需要消耗无功功率来建立磁场 ，以实现能量的转换和传输。
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THANKS
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
01
新能源并网将增加电力系统的复杂性和不确定性，对无功功率 平衡和电压调整带来挑战。
02
新能源并网将促进无功功率平衡和电压调整技术的发展，推动
电力系统向更加智能化、高效化的方向发展。
新能源并网将促进电力系统的优化配置，提高电力系统的可靠
电压波动可能导致电力设备过载或欠载，影响 其正常运行和寿命。
对用户设备的影响
电压波动可能导致用户设备工作异常，影响生 产和生活。
对系统稳定性的影响
电压波动可能导致电力系统不稳定，甚至引发系统崩溃。
电压调整的原理
根据电力系统的无功功率平衡原理， 电压水平取决于无功功率的分布和平 衡情况。
电网无功功率和电压及其调整
1. 电压质量监测点的设置原则 (1)电网电压质量监测点的设置
220kV及以上发电厂的高压母线； 220kV及以上电压等级的变电站的母线电压。 (2)供电电压质量监测点的设置 A: 带地区负荷的变电站、发电厂10kV母线。 B:35kV 专线和110kV供电的用户端电压。 C:10kV 供电的用户，每10MW负荷至少有一个点。 D:380/220 的用户，每百台配变至少设两个。
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二、 无功功率平衡方案的编制
1. 无功电源
ZQ-EQ,2Q+EQe+ZQ, 2. 无功负荷
ZQ.-ZQm+2AQ,EAQ. 3. 无功功率平衡
2Q-2Q-2Q
当
时，系统总的无功功率能够平衡。
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4. 无功平衡方案编制
(1)运行方式的确定。 (2)进行各种方式无功平衡的计算(潮流、电压计算),并绘制出各种方 式全系统的无功潮流图。 (3)绘制全系统总的无功平衡表。
发电机、静止补偿器、并联电容器、电抗器等。 2. 改变有功和无功的重新分布进行调压
有载和无载调压变压器调压、改变运行方式。 3. 改变网络参数进行调压
加大导线截面，线路中装设串联电容器。
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三、 如何合理应用各种调压措施
1. 电网必须拥有足够的无功功率电源，若不足，应先采取措施解决。 2. 应优先采用发电机调压和无激励调压变压器调压。 3. 变电站应配置足够的无功补偿设备，完好率应在95%以上。 4. 在无功平衡略有富裕的电网，应在220kV、110kV电网中普遍采用有载调压 变压器。对低压侧同时安装有 时，应先投切电容器组，后调有载开关。
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2. 电压质量合格率的统计
△ 监测点电压合格率： △ 电网电压合格率：
电压无功调整的方法
电压无功调整的方法电压无功调整是电力系统中的重要控制手段，用于调整电力系统中的无功功率，以维持系统的稳定运行。
本文将介绍电压无功调整的基本原理、常用的无功补偿装置以及调整方法。
我们来了解一下电压无功调整的基本原理。
在电力系统中，无功功率是指通过电容器或电感器传输的能量，在电力传输和配电过程中起到补偿电阻、维持电压稳定等作用。
无功功率的大小不直接影响电力系统的有功功率，但是对于电力系统的稳定性和电压质量有着重要影响。
常用的无功补偿装置包括静态无功补偿装置（SVC）、静止无功发生器（STATCOM）和固定电容器补偿装置等。
静态无功补偿装置通过调整电力系统中的无功电流，以补偿电力系统中的无功功率，从而维持电压稳定。
静止无功发生器是一种基于功率电子技术的设备，可以通过控制其输出电流的相位和幅值来实现无功功率的调整。
固定电容器补偿装置则是通过并联连接电容器来补偿电力系统中的无功功率，常用于低压配电网中。
在实际的电力系统运行中，电压无功调整主要通过以下几种方法来实现。
首先是调整发电机的励磁电压，通过改变励磁电压的大小和相位，可以调整发电机的输出无功功率，从而实现电压的无功调整。
其次是通过控制无功补偿装置的投入和退出来实现电压无功调整。
当电力系统中的电压过低时，可以通过投入无功补偿装置来提供额外的无功功率，从而提高电压水平。
当电力系统中的电压过高时，则可以通过退出无功补偿装置来消耗多余的无功功率，从而降低电压水平。
还可以通过调整变压器的接线方式来实现电压无功调整。
变压器的接线方式有星形和三角形两种，通过改变变压器的接线方式，可以调整变压器的无功功率输出，从而实现电压的无功调整。
电压无功调整是电力系统中的重要控制手段，通过调整发电机励磁电压、控制无功补偿装置的投入和退出、调整变压器的接线方式和变比等方法，可以实现电力系统中电压的无功调整，以维持系统的稳定运行。
电压无功调整在电力系统运行中起着重要作用，对于提高电力系统的稳定性和电压质量具有重要意义。
10kv无功补偿计算方法
10kv无功补偿计算方法
10kV无功补偿的计算方法主要包括以下步骤：
1. 确定系统的无功需求：根据系统的有功功率和无功功率的平衡，确定系统的无功需求。
2. 计算无功补偿容量：根据系统的无功需求和电容器的无功输出，计算所需的无功补偿容量。
3. 确定电容器的数量和容量：根据无功补偿容量和单个电容器的无功输出，确定所需的电容器数量和容量。
4. 确定电容器的接入方式：根据系统的实际情况，选择合适的电容器接入方式，如单相接入或三相接入。
5. 校验和调整：根据系统的实际情况，对计算结果进行校验和调整，以确保系统的无功平衡和稳定性。
需要注意的是，无功补偿的计算方法需要根据具体的系统情况进行调整，因为不同的系统具有不同的特点和需求。
同时，为了确保系统的安全和稳定性，建议在进行无功补偿前，对系统进行全面的分析和评估。
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电力系统的无功功率电源1）同步发电机2）并联无功补偿设备（装置）一一同步调相机、并联电容器、静止无功补偿器等。
电压中枢点的调压方式1）逆调压一一高峰负荷时增大中枢点的电压、低谷负荷时减少中枢点的电压的调压方式。
适用于当电压中枢点供电的各负荷变化规律大致一样,且负荷的变动较大、供电线路较长时。
2）恒（常）调压一一中枢点的电压在任何负荷下基本保持不变的调压方式。
适用于当电压中枢点供电的各负荷变动较小、供电线路电压损耗也较小时。
3）顺调压一一高峰负荷时允许中枢点的电压略低，低谷负荷时允许中枢点的电压略高的调压方式。
适用于负荷变动和供电线路都较小时、或用户的电压要求较低时。
电压调整的基本原理和措施4节点的实际电压为：为调整4节点电压，可以采取的措施：调UG调变压器分接头改变网络无功分布(装并联无功补偿设备)改变线路参数(装串联电容器、更换导线)双绕组降(/升)压变压器分接头的选择设高压侧实际电压为Ul,变压器阻抗RT、XT已归算到高压侧，变压器低压绕组的额定电压为UTL,变压器高压绕组的分接头电压为UTH o如果低压侧要求得到的电压为U2,则U2=(Ul-∆UT)∕k=(U1-∆UT)UTL/UTHUTH=(U1-ΔUT)UTL∕U2其中：4UT=(PRT+QXT)∕U1负荷变化时，AUT及U2都要变化，而分接头只能用一个，可以同时考虑最大、最小负荷情况：UTHmax=(Ulmax-ΔUTmax)UTL/U2maxUThmin=(Ulmin-∆UTmin)UTL/U2min然后取平均值：UTHav=(UTHmax+UTHmin)/2根据计算的UTHaV选择一个与它最接近的分接头，最后校验最大、最小负荷时低压母线的实际电压是否符合要求。
合理使用调压措施开展调压1）优先考虑调发电机端电压UG2）调变压器分接头的手段应充分利用。
普通变压器需停电调分接头；使用有载调压变压器，调压灵活而且有效，但价格较贵，而且一般要求系统无功功率供给较充裕。
电压系统无功功率和电压调整课件
REPORTING
变压器分接头调整
变压器分接头调整是通过改变变压器 的变比来调整系统电压。
变压器分接头调整具有简单、易操作 的特点，但长期频繁调整可能会影响 变压器寿命。
当系统电压偏高或偏低时，可以调整 变压器分接头档位，从而改变变压器 的输出电压，以达到调整系统电压的 目的。
投切电容器的补偿调整
导致设备无法正常运行。
支撑感性负载
感性负载（如电动机、变压器等） 需要消耗无功功率来建立磁场，以 驱动机械转动或实现电压转换。
支撑容性负载
容性负载（如电容器、电缆等）通 过吸收无功功率来平衡系统中的无 功流动，有助于减少线路损耗和改 善电力质量。
电压系统无功功率的来源
发电机
发电机是无功功率的主要来源之一。 在发电机运行过程中，除了产生有功 功率外，还会产生无功功率用于建立 磁场。
电压波动可能导致设 备过载或欠载，影响 设备正常运行和使用 寿命。
电压波动可能影响设 备的电气性能，导致 设备工作异常或精度 下降。
电压波动可能导致设 备温度升高，加速设 备老化或损坏。
电压调整对系统稳定性的影响
电压调整有助于维持系统的稳定 性，防止因电压波动引起的系统
崩溃或设备故障。
电压调整可以减小系统中的谐波 和无功功率，提高系统的电能质
VS
定制化和个性化
未来的无功功率和电压调整技术将更加定 制化和个性化，能够根据不同电压系统的 特点和需求进行定制化设计和优化。这将 有助于提高电压系统的运行效率和稳定性。
2023
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当系统电压偏高或偏低时，可以投入或切除电抗器，以改变系统的无功 功率分布，从而调整系统电压。
无功功率与电压调整
第二节 无功功率与电压调整一、 电压的作用电压是衡量电能质量的一个重要标准，电压过高或过低都会对用户造成不良的影响。
比如：电压低的危害：在电力系统中常见的用电设备为异步电动机，各种电热设备、照明以及家用电器。
这些设备与电压都保持着一定的关系，电动机的转矩是与其端电压的平方成正比，当电压下降时，转矩也下降，如果电动机所拖的机械负荷的阻力矩（负荷）不变，随着电压的降低，电动机的转差增大，定子电流也随之增大，发热增加，绕组温度增高，加速绝缘老化。
当电压再低时，电动机将停转。
电压低了，照明灯发光不足，电炉冶炼时间长，降低效率。
电压降低，会使网络中的功率损耗和能量损耗将加大，电压过低还可能危及电力系统运行稳定。
电压高的危害：电压偏高，用电设备的使用寿命将缩短，电压高，加在设备上的电场变的强，使介质中的局部产生放电，这是电老化。
绝缘的老化分为电老化、热老化、环境老化。
在超高压网络中还将增加电晕损耗等。
因此电力系统根据电压等级的不同，制定了各类用户的允许电压偏移。
1.35kV 及以上用户供电电压正负偏差绝对值之和不超过额定电压的10%。
2.10kV 用户的电压允许偏差值，为系统额定电压的±7%。
3.380V 用户的电压允许偏差值，为系统额定电压的±7%。
4.220V 用户的电压允许偏差值，为系统额定电压的+5%～-10%。
事故后，考虑时间较短，事故又不经常发生，电压偏移容许比正常值再多5%。
二、 系统中的无功功率的平衡电力系统中，各种无功电源发出的无功功率应能满足系统负荷和电网损耗的需求。
电力系统对无功功率的要求是：系统中的无功电源可能发出的无功功率应该大于或至少等于所需要的无功功率和网络的无功损耗，为了保证安全，应有一定的储备。
Q GC -Q LD -Q L =Q res Q GC 为系统的无功电源之和；Q LD 为系统无功负荷之和；Q L 为网络无功损耗之和，这个损耗包含线路电抗的无功损耗，为正，线路的充电功率，为负。
无功功率补偿与电压调整
电压管理和调压方法
分级管理。 发电厂和有调压能力的变电所按调度所规定 的电压曲线调整无功功率和电压。 地区调度所监控地区网络的电压、用户电压 及其功率因数。实现无功功率就地平衡。 中心调度所着重监控主网的电压水平。协调 全网有广泛影响的调压措施，合理分配无功 出力和调整无功潮流。 协调配合，统一调度与分散控制相结合
无功功率负荷－电压机制
A
U
B
r + jx
G
P + jQ
U
PL + j Q
L
Pr + Qx UG −U ≈ U U (U G − U ) = Pr + Qx
无功功率负荷－电压机制
用隐函数求导
∂U (U G − 2U ) = r ∂P
∂U (U G − 2U ) = x ∂Q
∂U r r =− ≈− ∂P 2U − U G UN x x ∂U =− ≈− ∂Q 2U − U G UN
无功功率的平衡与补偿
电力系统中的无功负荷与无功损耗 1、用户与发电厂厂用电的无功负荷（主要是异 步电动机）、 2、线路和变压器的无功损耗 3、并联电抗器的无功损耗
无功功率的平衡与补偿
异步电动机
& U
X1 + X 2
Xµ
& I0
& I
R S
U2 2 QD = + I (X 1 + X 2 ) Xµ
电气工程基础
无功功率补偿与电压调整
主要内容
无功功率负荷－ 无功功率负荷－电压机制 电力系统中无功功率的平衡与补偿 电力系统中的电压管理与调压方法
无功功率负荷－电压机制
一、无功功率负荷－电压机制 无功功率负荷－ 有功功率平衡是全系统的平衡，且全系统只 有一个频率；而无功功率平衡要满足众多的 结点电压的要求，除了对全系统需要平衡以 外，地区系统也需要平衡。
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QGN＝SGN sin N＝P GN tg N
②非额定功率因素下发电机的P-Q运行极限 1）可发视在功率<发电机额定视在功率； 2）转子励磁电流<励磁电流额定值（空载 电势）； 3）可发有功功率<发电机额定有功功率。
3
②发电机的P-Q运行极限
OA代表发电机额定电压；
AC代表在发电机电抗Xd上引起 的电压降,正比于定子额定电流， 所以亦正比于发电机的额定视在 功率SGN ； AC在纵坐标和横坐标上的投影 分别正比于发电机的额定有功功 率PGN和额定无功功率QGN ； C点表示发电机的额定运行点； OC发电机电势，它正比于发电 机的额定激磁电流。
第十章
无功功率补偿与电压调整
一、电力系统的无功功率平衡
二、电压调整的基本概念
三、电压调整的措施及应用
1
一、 电力系统的无功功率平衡
1.无功电源 P281
电力系统的主要无功电源 ⑴发电机 ⑵同步调相机 ⑶电力电容器 ⑷静止无功补偿器 (5)静止无功发生器
2
⑴发电机 ①发电机在额定参数下运行时
2）变压器的无功功率损耗
2 I % U % S S QLT Q0 QT U 2 BT X T 0 S N K 100 100S N U
12
2
3.系统的无功功率平衡
Q
GC
QLD Q
我国关于负荷功率因数的规定 ①35kV及以上电压等级直接供电的工业负荷和装 有带负荷调压的用户，功率因数不低于0.95； ②其它用户的功率因数不低于0.9； ③趸售和农业用户功率因数不低于0.8。
7
⑷静止补偿器 （SVC） 主要部件有：固定电容器(FC)， 晶闸管控制电抗器(TCR) 晶闸管投切电容器(TSC) 饱和电抗(SR) 自饱和电抗器
FC + TCR
可控硅控制电 抗器型
TSC+TCR
8
优点：运行维护简单，功率损耗小，响应时间较 短，对于冲击负荷有较强的适应性，TCR和 TSC型还可以分相补偿，以适应不平衡的负荷 变化。
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②逆调压 最大负荷运行方式时，中枢点的电压要比线路 额定电压高5% ； 最小负荷运行方式时，中枢点的电压要等于线 路额定电压。
③恒调压 最大和最小负荷方式时保持中枢点电压为线路 额定电压的1.02～1.05倍。
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（4）电压调整的基本原理
UC
T1
k1
G
~
l
R jX
T2
Hale Waihona Puke k2UP jQ16
（2）中枢点的电压管理 1）电压中枢点
对电力系统电压进行监视、控制和调整的主要 的供电点。
2）电压中枢点的选择 ①区域性发电厂的高压母线； ②枢纽变电所的高压母线和二次母线； ③有大量地方负荷的发电机电压母线； ④城市直降变电所的二次母线。
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3）中枢点电压的调整方式 ①顺调压 最大负荷运行方式时，中枢点的电压不应低于 线路额定电压的102.5%； 最小负荷运行方式时，中枢点的电压不应高于 线路额定电压的107.5%。
在直接用机压母线供电的小型系统中，改变发
电压调整措施： ①改变发电机的励磁电流调压； ②改变变压器的变比调压； ③改变网络的无功功率分布调压； ④改变网络的参数调压。
PR QX U (U G k1 U ) / k2 U G k1 U k2 N
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三. 调压措施及应用
1.发电机调压
（1）无功功率负荷 异步电动机的无功功率和电压的关系 U2 2 QM Qm Q I X Xm
jX
I 0
U
jX m
I
R s
异步电机Q-U静态特性
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（2）无功功率损耗 1）输电线路中的无功功率损耗
2 2 P Q B 2 2 1 1 QL QB X ( U U L 1 2) 2 U1 2
4
• 所受限制: 1、转子电流不能超过额定值 BC 2、定子电流不能超过额定值 ECD 3、可发有功功率的限制 HC 分析: 在降低功率因数时，由于受条件1的 约束，无功功率的调节只能沿BC进 行。（发电机定子容量不能充分利 用） 在提高功率因数时，由于受到条件3 的约束，无功功率的调节只能沿HC 进行。（发电机定子、转子容量均 不能充分利用）
缺点：含TCR的静止补偿器需装设滤波器以消除高 次谐波。
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5)静止无功发生器
静止无功发生器的主体是一个电压源型逆变器。 优点是响应速度更快，运行范围更宽，谐波电流 含量更少，且电压较低时仍能相系统注入较大的 无功电流。
6)高压输电线路的充电功率 其充电功率与线路电压的平方成正比
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2、无功功率负荷和无功功率损耗
•故实际运行于HCB
5
只有在额定电压、额定电流和额定功率因数（即C点）运行 发电机的视在功率才能达到额定值，其容也利用得最充分。
⑵同步调相机 相当于空载运行的同步电动机。
同步调相机的特点 过励磁运行可作无功电源运行；欠励磁运行可作 无功负荷运行； 可平滑无级地改变无功功率的大小和方向，达到 调整系统运行电压的目的； 运行维护较复杂，有功功率损耗较大； 单位容量的投资费用较大； 调相机容量一般不小于5Mvar,实际电力系统中， 尽量集中安装在靠近负荷中心的枢纽变电所内。
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4.无功功率平衡和电压水平的关系
E I
. .
jX d
jX L
U
.
jX
P jQ
E
jI X
.
.
U
.
I
.
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发电机电压静态特性
电力系统电压静态特性
异步电机Q-U静态特 性
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二、电压调整的基本概念
（1）我国规定的电压偏移范围
35kV及以上供电电压： ±5% 10kV及以下三相供电电压： ±7% 220kV单相供电电压： +5%～-10% 农村电网 正常运行情况： +7.5%～-10% 事故运行情况： +10%～-15%
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⑶电力电容器
U2 QC U 2C XC
电力电容器的特点 运行维护方便； 有功功率损耗小； 单位容量投资小； 既可集中安装，也可分散布置； 无功功率调节性能差，输出无功功率受端电压 影响较大； 无功功率的改变是靠投入或者切除电力电容器 组实现。 最大负荷运行方式，全部投入；最小运行方 式，部分或全部切除。只能阶跃式的调压。