第四章电力系统电压调整和电力系统电压调整

输电线路的无功功率损耗包括并联电纳和串联
电抗中的无功功率损耗。
并联电纳中的无功功率与线路电压的平方成正
比，呈容性，又称为线路的充电功率；
串联电抗中的无功功率损耗与负荷电流的平方
成正比,呈感性。这两部分功率是互为补偿的。
线路是呈容性以无功电源状态运行，还是呈感
功率QC与所在节点的电压U的平方成正比。
QC
U2
XC
CU 2
2πfCU 2
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他原因而
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。调节能力较
差。
（4） 静止无功补偿器
静止补偿器(Static Var Compensator, SVC)，由电
当转子励磁电流大于此特定值时，称为过励磁。向 系统供给感性无功功率起无功电源的作用。
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。
同步调相机运行维护比较复杂，一次性投资较大。 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。
（3） 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
（1 ） 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。 发电机在额定状态下运行时，可发出的无功 功率
QGN SGN sinN PGNtgN
（2）调相机
同步调相机相当于空载运行的同步电动机。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，维持同步速度空转。
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第四章 电力系统电压调整和无功功率控制技 术
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
第四章 电力系统电压调整和无功功率控制技术
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、控制电压的必要性
第四章 电力系统电压调 整和无功功率控制技术
电压控制：电压就是控制目标，即通过 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。
无功功率控制：指的是控制手段，即通 过控制无功功率的分布，实现某种控制 目标。一般是“电压水平合格”，“提 高电网稳定性”，“提高经济性”。
A：从用户角度，影响用户设备的安全，降低用电
设备效率和性能，影响用户的生产、生活。
异步电动机的转矩与端电压的平方成正比。电压下降 －>转矩下降－>转速下降－>滑差增大－>输出功率下 降－>电流上升－>发热增加，同时还可能带来产品质 量下降等问题；
电炉功率与电压的平方成正比，电压下降－>功率不 足；
+++ +++
图7-5 静止无功发生器原理图
(1) 电压降低时，SVC输出无功电流 减小，而STATCOM仍然可以产 生较大的电容性电流，即 STATCOM输出的无功电流与电 压无关；
(2) STATCOM有较大过负荷能力， GTO开断容量可达120%~180% 稳态额定容量。
(3) 可控性能好，其电压幅值和相位 可快速调节。
力电容器与电抗器并联组成。
电容器可发出无功功
1.由饱和电抗器和固定电容器并 联组成的静止补偿器
率,电抗器可吸收无功
U
功率，两者结合起来，
再配以适当的调节装置, C
IC
L
A
I IL
就成为能够平滑地改变 Ls
Cs
输出(或吸收)无功功率
O
I
的静止补偿器。
图7-2 饱和电抗器型静止补偿器 (a)原理图；(b)伏安特性
照明设备：电压过高－>寿命缩短，电压过低－>发光 能力下降；
变压器等电磁设备：电压过高－>磁通饱和－>激磁电 流上升－>过流发热。
电压过高，造成绝缘击穿，影响设备的使用寿命。
B：从系统角度，可能影响系统安全稳定，影响整个 系统运行的经济性：
负荷中的异步电动机在电压降低时，滑差增大，功率 因数降低，使吸收无功功率增加，导致电压进一步降 低。这样的一个反馈过程，有可能造成电压失稳问题。
Q
QM Qm Q
β=0.8
Qm
U2 Xm
β=0.6 β=0.3
Q I 2 X
U
0
0.7 0.8 0.9 1.0
图7-6 异步电动机无功功率与电压关系
（2） 电力系统的无功损耗
a. 变压器的无功损耗
QT Q0 Qk
Q0
I0 % 100
SN
2
Qk
Uk % 100
SN
S SN
b. 输电线路的无功损耗
电压水平影响电网损耗：传输相同的有功功率，电压下 降－>电流升高－>线损增加；因此，无功功率控制是实 现电力系统经济调度的一个重要方面。
随着电力市场的逐步推进，供电企业角色的转变，不仅 要连续供电，而且要供好电，用户对供电质量的要求越 来越高，电能质量也将逐步成为供、用电双方合同内容 的一部分，而电压是电能质量最重要的指标之一。
2、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%
3、电力系统的无功电源: 电力系统的无功电源，除了发电机之外，还有同 步调相机，静电电容器、静止无功补偿装置和静 止无功发生器。
2.由晶闸管控制电抗器和固定电 容器并联组成的静止补偿器
(TCR+FC)
3.由晶闸管控制电抗器和晶闸管 投切电容器并联组成的静止补 偿器(TCR+TSC)
C
L
Ls
C
Ls
Ls
Ls
L
Ls
C
C
C
图7-3 晶闸管控制电抗器型静止补偿器
图7-4 晶闸管投切电容器型静止补偿器
（5） 静止无功发生器
使用大功率可关断晶闸管(GTO)器件代替普通的晶闸管 构成的无功补偿器称为静止补偿器(Static Compensator， STATCOM)，或称为静止无功发生器(SVG)。
(4) STATCOM的谐波含量可以比同 容量SVC的低。
4、 电力系统中的无功负荷和无功损耗
（1） 电力系统的无功负荷 包括异步电动机、同步电动机、电炉和整流设备等。
其中异步电动机占的比重较大、消耗的无功功率较多，
也就是说，系统中大量的无功负荷是异步电动机，因此，
系统无功负荷的电压特性，主要取决于异步电动机的无 功静态电压特性。