电力系统电压调整

本章主要内容
第一节 电力系统电压控制的意义 第二节 电力系统无功功率平衡与电压的关系 第三节 电力系统电压控制的措施 第四节 电力系统电压的综合控制 第五节 电力系统无功功率电源的最优控制
第一节 电力系统电压控制的意义
学习目的：
• 掌握电力系统电压调节的必要性
一、电力系统电压调节的必要性
（一）电压对电力用户的影响
我国规定在正常运行情况下各类用户允许电压偏移为：
• 10kV及以下电压供电的负荷： ±7％；
• 35kV及以上电压供电的负荷： ±5％；
• 低压照明负荷：
＋5％ －10％；
• 农村电网（正常）： ＋7.5％ －10％；
• 农村电网（事故）： ＋10％ －15％；
在事故状态下，由于电力系统部分设备退出运行， 电压损耗比正常大。考虑故障时间较短，电压偏移允许比 正常值再多5％，但电压的正常偏移不应超过10％。
（3）同步调相机的响应速度较慢，难以适应动态无功 功率控制的要求。
20世纪70年代以来已逐渐被静止无功补偿装置所取代。
三、静电电容器
静电电容器只能向系统供给无功功率。
所供无功功率QC与所在节点的电压U 的平方成正
比，即:
QC

U2 XC
CU 2
2πfCU 2
XC——电容器的容抗
静电电容器的特点：
• 当电压过高时，将加速电气设备的绝缘老化，影响电机 的使用寿命。
• 对其它电气设备，电压变化也将使其运行性能变坏，甚至发 生人身伤亡、设备损坏等事故。
（二）电压对电力系统的影响
• 电压降低，使网络中的功率损耗和能量损耗加大，电压 过低还可能危及电力系统运行的稳定性。
• 在系统中无功功率不足，电压水平低下的情况下，某 些枢纽变电所在母线电压发生微小扰动的情况下，顷刻 之间会造成电压大幅度下降的“电压崩溃”现象，其后 果是相当严重的，可能导致发电厂之间失去同步，造成 整个系统瓦解的重大停电事故。
Qk——电力系统中变压器、线路中所损耗的无功功率；
系统无功负荷(包括无功损耗)静态电压特性如图所示:
要控制电力系统在额定电压 运行，就要控制电力系统中 无功电源发出的无功功率等 于电力系统负荷在额定电压 时消耗的无功功率。
结论：维持电力系统电压在允许范围之内变化是靠 控制电力系统无功电源的出力实现的。
3、静电电容器在运行时的功率损耗较小。 • 运行时的功率损耗约为额定容量的0.3%～0.5%，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。 4、维护方便。
在实际中仍被广泛使用。
四、静止无功补偿器
• 静止无功补偿器(Static Var Compensator, SVC)，简称静止 补偿器。由电力电容器与电抗器并联组成。
维改持变同步同速步度调空相转机；的励磁，可以平滑的改变它的 （2）无当功转功子率励磁的电大流小大和于方此向特定，值从时而，平称滑为的过调励磁节。所在
在地过区励的磁电运行压时。，它向系统供给感性无功功率起无功电源的作
用； （3）当转子励磁电流小于此特定值时，称为欠励磁。
在欠励磁运行时，它从系统吸取感性无功功率起无功负荷作用。
2、同步调相机的特点
（1）同步调相机是旋转机械，运行维护比较复杂，一 次性投资较大。
（2）它的有功功率损耗较大。
在满负荷时约为额定容量的1.5%～5%，容量越小，百分值越 大。 小容量的调相机每kVA容量的投资费用也较大。 故同步调相机宜于大容量集中使用，安装于枢纽变电站中， 一般不安装容量小于5Mvar的调相机。
1、电容器的无功功率调节能力较差
当节点电压下降时，它供给系统的无功功率也将减小。
因此，当系统发生故障或由于其它原因而导致系统电 压下降时，电容器的无功输出反而比平常还少，这将 导致电压继续下降。
QC

U2 XC
CU 2
2πfCU 2
静电电容器的特点：
2、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。
第4章 电力系统电压调整和
无功功率控制技术
电压和频率一样，都是电能质量的重要指标！
频率调整: 1、全系统频率相同 2、调发电机 3、消耗能源 4、集中控制 5、调进汽量
电压调整： 1、电压水平各点不同 2、调发电机、调相机、电 容器和静止补偿器等 3、不消耗能源 4、电压控制分散进行 5、调节手段多种多样
1、对用电设备的影响 电力系统实际电压偏高或偏低，对运行中的用电 设备都会造成不良的影响。
• 以照明用的白炽灯为例来说明这个问题
• 2、对异步电动机的影响
对于异步电动机而言，当电压降低时，转矩随电压 的平方成比例下降。
• 当电压降低20%时，转矩会降低到额定转矩的64%，电
流增加20%～35%，造成电动机转速降低，可能导致生产的 产品报废；温度升高，电动机绕组过热，绝缘加速老化，甚 至烧毁电动机。
种为情无况功下电，源则发应出在无用功户功中率心。设置补偿装置。 3、必要时也可以减小励磁电流在超前功率因数下运行，
即所谓进相运行，以吸收系统中多余的无功功率。
二、调相机
同步调相机相当于空载运行的同步电动机。
1、调相机工作方式： （1）当它的转子励磁电流刚好为某一特定值时，它发出的无功功
率恰好为零。 这时仅从电网中吸收少量的有功功率用来克服机械旋转阻力，
第二节 电力系统无功功率平衡与电压的关系
二、 电力系统的无功电源
发Βιβλιοθήκη Baidu机
• 同步调相机
• 静电电容器 • 静止无功补偿装置
无功补偿装置
• 静止无功发生器
一、发电机
发电机是唯一的有功功率电源，又是最基本的无功功 率电源。
发电机的工作方式： 1、发发电电机机供在给额的定无状功态功下率运不行是时无，限可可作调为的无功，电当源发。电厂 2、距发用电户机较正远常时运，行无时功以功滞率后所功引率起因的数线运损行为较主大，，可在作这
• 1、工作原理： • 电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，两者结
第二节 电力系统无功功率平衡与电压的关系
一、电力系统无功功率控制与电力系统电压的关系
（回顾）
• 维持系统电压正常水平
整个电力系统无功功率平衡关系可由下式表示：
n
m
l
QGi QLj Qk
i 1
j 1
k 1
QGi——无功电源i向系统供给的无功功率；
QLj——负荷j所消耗的无功功率；