电力系统的无功功率和电压调整

第一节 电力系统中无功功率的平衡
三、无功功率的平衡
•Q
要求：
1. 无功电源要充足 2. 无功电源的配置要合理 3. 采用一定的调节措施便可实现
电压调整的目标
•U
•无功功率平衡和系统
•
电压水平的关系
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电力系统的无功功率和电压调整
无功配置原则
v 电力系统的无功电源与无功负荷，在高峰或低谷 时都应采用分（电压）层和分（供电）区基本平 衡的原则进行配置和运行，并应具有灵活的无功 调节能力与检修备用 。
电力系统的无功功率和 电压调整
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2020/11/27
电力系统的无功功率和电压调整
本章的主要内容
•1. 无功功率的最优分 配
•2. 电力系统的最优调 整
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电力系统的无功功率和电压调整
第一节 电力系统中无功功率的平衡
一、无功功率负荷与无功功率损耗
1. 无功功率负荷
n 未经补偿的综合负荷的自然功率因数为0.6~0.9，以滞 后功率因数运行，低值对应与异步电动机比例较高的 负荷，高值对应于采用大容量同步电动机的场合。
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第一节 电力系统中无功功率的平衡
3. 调相机
实质上是只能发无功功率的发电机。 运行方式：
1）过励磁：发出无功 2）欠励磁：吸收无功 欠励磁容量 ≈ 50％过励磁容量
特点：1）能连续调节，调节范围宽； 2）运行维护较复杂，有功损耗较大，成本较高； 3）适用于大容量地装设于枢纽变电所。
并联电纳的无功功率损耗（充电功率），与线路 电压的平方成正比，为容性；
串联电抗的无功功率，与负荷电流的平方成正比， 为感性；
输送的有功功率（ < ，> ）自然功率。
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第一节 电力系统中无功功率的平衡
二、无功功率电源
1. 发电机
基本的无功功率电源，可以通 过调节发电机的励磁电流来改 变发电机发出的无功功率，增 加励磁电流，可以增加无功功 率的输出；反之，减少无功功 率输出。
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•U
•负荷的无功特性
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第一节 电力系统中无功功率的平衡
负荷功率因数的规定
高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整 电压装置的电力用户功率因数≥0.9； 其他100kVA及以上电力用户和大、中型电力排 灌站，功率因数为0.85以上；
趸售和农业用电，功率因数为0.80以上。
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电力系统的无功功率和电压调整
第一节 电力系统中无功功率的平衡
5. 并联电抗器
就感性无功功率而言，并联电抗器显然不是电 源而是负荷，但在某些电力系统中的确装有这 种设备，用以吸取轻载或空载线路过剩的感性 无功功率。而对高压远距离输电线路而言，它 还有提高输送能力，降低过电压等作用。
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电力系统的无功功率和电压调整
第二节 电力系统中无功功率的最优分布
一、无功功率电源的最优分布 v 目标函数
v 约束条件
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电力系统的无功功率和电压调整
无功功率电源最优分布的求解
v 拉格朗日函数 v 极值条件
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v 为了控制电压在允许的范围内，必须保证有充足 的无功电源，在全网平衡的基础上，留有备用的 容量。电力系统的无功容量是有功容量的1.5～ 1.7倍。
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电力系统的无功功率和电压调整
第二节 电力系统中无功功率的最优分布
无功功率的最优分布包括两方面的内容： 1. 无功功率电源的最优分布 2. 无功功率负荷的最优补偿
不连续
连续
连续
不连续
连续
差
好
很好
好
差
中等
慢
很好
快
快
快
慢
快
快
快
差
好
很好
差
好
无
少
多
无
少
负
正
正（一定范围内）
负
正（一定范围内）
无
好
中等
无
好
0.3%～Biblioteka Baidu.5%
1.5%～3.0%
<1%
0.3%～0.5%
<1%
低
高
中等
中等
中等
方便
不方便
过负荷能力较强； 增大系统短路电流
方便
方便
不常维修
过负荷能力强；噪 电力系统的无功功率和电压调整声大
•P •B •A
•Q • 0 • D• C •P – Q 极限图
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第一节 电力系统中无功功率的平衡
2. 电容器
并联于变电所运行，发出的无功为
具有正调节效应（dQ / dU > 0 ） 特点：1）特性不理想，不能连续调节；
2）运行维护简单，有功损耗小，成本低，装设灵活 方便。
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主要无功电源设备的比较
性能
调节范围 控制方式 调节灵活性 启动速度 反应速度 调节精度 产生高次谐波 电压调节效应 承受过电压能力 有功功率损耗 单位容量投资 维护检修
其他
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电容器
调相机
TCR型
静止补偿器 TSC型
SR型
超前
超前/滞后
超前/滞后
超前
超前/滞后
n 负荷无功功率的峰值与有功功率的不一定同时出现， 其峰值出现在工业负荷最大的时刻，一般在白天。
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无功功率负荷
• 异步电动机在无功负荷中占的比重很大。系统 无功负荷的电压特性主要由异步电动机决定。
• 异步电动机的无功功率：
• QD
• 具有正的调节效应:
dQ / dU > 0
2. 变压器中的无功功率损耗
励磁支路的功率损耗：其百分值基本上等于空载 电流 I0 的百分值，约为1%-2% 。
绕组漏抗中的功率损耗：在变压器满载时，基本 上等于短路电压Uk的百分值，约为10%。
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第一节 电力系统中无功功率的平衡
3. 线路上的无功功率损耗
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第一节 电力系统中无功功率的平衡
4. 静止补偿器和静止调相机
静止补偿器和静止调相机：分别与电容器和调 相机相对应而又同属“灵活交流输电系统”范 畴的两种无功功率电源。
特点： 1）能快速平滑地调节无功，运行维护简单，损耗较小， 能分相补偿； 2）会产生高次谐波。
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第一节 电力系统中无功功率的平衡
电网功率因数的规定
500（330）kV线路的充电功率应基本予以补偿； 220kV变压器二次的功率因数≥0.95； 110kV～35kV变压器二次的功率因数≥0.9。
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第一节 电力系统中无功功率的平衡