电力系统电压调整及控制

13.1基本概念及理论

电压控制：通过控制电力系统中的各种因素，使电力系统电压满足用户、设备和系统运行的要求。

13.1.1电压合格率指标

我国电力系统电压合格指标：

35kV及以上电压供电的负荷：+5% ~ -5%

10kV及以下电压供电的负荷：+7% ~ -7%

低压照明负荷： +5% ~ -10%

农村电网（正常） +7.5% ~ -10%

（事故） +10% ~ -15%

按照中调调规：

发电厂和变电站的500kV母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的0% ~ +10%；

发电厂的220kV母线和500kV变电站的中压侧母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的0% ~ +10%；异常运行方式时为系统额定电压的-5% ~ +10%。

220kV变电站的220kV母线、发电厂和220kV变电站的110kV ~ 35kV母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的-3% ~ +7%；异常运行方式时为系统额定电压的±10%。

带地区供电负荷的变电站和发电厂（直属）的10（6）kV母线正常运行方式下的电压允许偏差为系统额定电压的0% ~ +7%。

13.1.2负荷的电压静特性

负荷的电压静态特性是指在频率恒定时，电压与负荷的关系，即U=f(P,Q)的关系。

13.1.2.1 有功负荷的电压静特性

有功负荷的电压静特性决定于负荷性质及各类负荷所占的比重。电力系统有功负荷的电压静态特性可用下式表示

13.1. 2.2无功负荷的电压静特性

异步电动机负荷在电力系统无功负荷中占很大的比重，故电力系统的无功负荷与电压的静态特性主要由异步电动机决定。异步电动机的无功消耗为

― 异步电动机激磁功率，与异步电动机的电压平方成正比。

―异步电动机漏抗的无功损耗，与负荷电流平方成正比。

在电压变化引起无功负荷变化的情况下，无功负荷变化与电压变化之比称为无功负荷的电压调节效应系数（）。它等于，其变化范围比的变化范围大，且与有无无功补偿设备有关。

阐述电力系统电压和无功平衡之间的相互关系。

13.1.3.1电压与无功功率平衡关系

电压与无功功率平衡关系：有网络结构与参数确定的情况下，电压损耗与输送的有功功率以及无功功率均有关。由于送电目的地，输送的有功功率不能改变，线路电压损耗取决于输送的无功功率的大小。如果输送无功功率过多，则线路电压损耗可能超过最大允许值，从而引起用户端电压偏低。

13.1.3.2电压降落

因有线路阻抗的存在，所以有电压降落。假设系统不含变压器，以负荷侧电压Ub为正方向，推导线路末端的电压降落：

其中，为电压降落的纵分量。

为电压降落的横分量。

13.1.3.3影响电压的因素

影响负荷端电压的主要因素有：

●∙∙∙∙∙∙∙∙ 发电机端电压U G或E q

●∙∙∙∙∙∙∙∙ 变压器变比K1,K2

●∙∙∙∙∙∙∙∙ 负荷节点的有功、无功负荷P＋jQ

●∙∙∙∙∙∙∙∙ 电力系统网络中的参数R＋jX

13.1.3.4电压调整的原则

①无功功率分层、分区、就地、就近平衡；

超高压电网中，X>>R，即无功损耗要远远大于有功损耗，而无功负荷和无功损耗又是造成电压下降的主要原因。因此，无功功率是无法远距离传输和跨越变压器补偿的，这就决定了无功功率必须遵循分层、分区、就地、就近平衡的原则。

②确保稳定性：

深入分析负荷特点，做好负荷预测，通过运行计划优先利用动态响应慢的控制手段，将快速控制手段留作备用。

③兼顾经济性

合理安排电网中的无功电源和补偿装置的配置及运行计划，降低整个系统运行时的线损，提高系统运行的经济性。

13.1.3.5电压中枢点和监测点选择

把监测电力系统电压值和考核电压质量的节点，称为电压监测点。而把电力系统中重要的电压支撑节点称为电压中枢点。

根据中调调规规定：

1.用于监测电力系统电压值的节点，称为电压监测点。中调设立统调电网电压监测点的原则是：

(1)500kV变电站的500kV和220kV母线。

(2)220kV变电站的220kV母线。

(3)接于220kV及以上电压等级统调发电厂高压侧母线。

(4)所设立的监测点能反映电网电压水平。

电压监测点允许的电压偏移范围，应根据有关导则、标准、规定进行确定，并满足正常条件下的下级供电电压要求。

2.用于控制电力系统电压质量的节点，称为电压控制（考核）点。中调设立电网运行电压控制（考核）点的原则是：

(1)中调负责调度的500kV变电站的500kV、220kV母线。

(2)220kV枢纽变电站的220kV母线。

(3)接于220kV及以上电压等级统调发电厂的高压侧母线。

(4)所设立的控制点能调整控制该供电区域电压水平。

13.1.3.6电压调整方式

逆调压方式：电网高峰负荷时升高配电变压器二次侧母线的电压，低谷负荷时降低配电变压器二次侧母线的电压一种调压方式。

恒调压方式：不必随负荷变化来调整中枢点的电压仍可保证负荷点的电压质量，这种调压方式称为“恒调压方式”。

顺调压方式：在最大负荷时允许中枢点电压低一些，在小负荷时允许中枢点电压高一些的调压方式。

介绍电力系统各种电压调整与控制手段的原理及优缺点。

13.2.1.1发电机PQ曲线

13.2.1.2发电机调压约束

发电机调压约束：通过调整发电机机端电压调整负荷节点电压受到诸多因素的制约，尤其对于线路较长时，由于线路电抗较大，调节效果更不理想，调压范围有限。

13.2.1.3发电机进相运行

所谓发电机进相运行调压是指发电机工作在励磁运行状态，发电机此时发出有功而吸收无功，因此可以降低系统的电压。进相运行一般用在系统“低谷”负荷时间。

13.2.1.4发电机调压方式

发电机调压主要是为了满足就近调压的要求，在最大负荷时，发电机机端电压提高5％，最小负荷时保持额定，这称之“逆调压”。

13.2.1.5发电机调压优缺点