电网无功功率和电压及其调整
电力系统的无功功率和电压调整
1. 发电机
同步发电机既是有功功率电源，又是最基本的无功功率电源。
2．电容器和调相机
并联电容器只能向系统供应感性无功功率。特点有：电容器所供应的感性无功与其端电压的平方成正比，电容器分组投切，非连续可调。
调相机实质上是只能发出无功功率的发电机。
3．静止补偿器和静止调相机
作业9：
变比分别为 和 两台变压器并联运行，每台变压器归算到低压侧的电抗均为 ，其电阻和电导忽略不计。已知低压母线电压为 。负荷功率为 ,求变压器功率分布和高压侧电压。
但当电机经多级电压向负荷供电时，仅借发电机调压往往不能满足负荷对电压质量的要求。
五、借改变变压器变比调压
双绕组变压器的高压绕组和三绕组变压器的高、中压绕组往往有若干分接头可供选择，例如，可有 或 ，即可有三个或五个分接头供选择，所以合理地选择变压器地分接头也可调压。如下图：
如上图，为一降压变压器
静止补偿器和静止调相机是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。
4．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。
电力系统的无功功率和电压调整
一、 无功功率负荷和无功功率损耗
无功负荷：绝大部分是异步电动机
无功损耗：1. 变压器 ；2. 输电线路。
变压器中的无功功率损耗分为两部分，即励磁支路损耗和绕组漏抗中损耗。其中，励磁支路损耗的百分值基本上等于空载电流 的百分值，约为 ；绕组漏抗中损耗，在变压器满载时，基本上等于短路电压 的百分值，约为 。因此，对一台变压器或一级变压器的网络而言，变压器中的无功功率损耗并不大，满载时约为它额定容量的百分之十几。但对多级电压网络，变压器中的无功功率损耗就相当可观。
第6章 电力系统无功功率的平衡和电压调整
若U1>U2时，Q2>0；U1＜U2时，Q2 ＜ 0。 电力网中的感性无功功率总是从电压高的一端流向电压 低的一端，而容性无功功率则总是从电压低的一端流向电压 高的一端。 注意：上述关于电力网中功率的流动方向的结论只适用 于高压电网---要注意使用条件！。
第一节 电力系统中无功功率平衡与电压的关系 二、容性无功与感性无功
U
( < 0 容性）
I ( >0 感性)
(a)
(b)
I
U
(a):
(b):
Q = UIsin ＞ 0 , 感性无功
Q = UIsin ＜ 0 , 容性无功
注意: 消耗容性无功相当于提供感性无功。
第一节 电力系统中无功功率平衡与电压的关系
P jQ1 1
P2 jQ2
Z R jX
呈感性
呈容性，相当 于提供感性无 功
第二节 电力系统中无功功率的平衡
Z R jX P2 jQ2 P jQ1 1
U1
2 P 2 Q12 U12 U 2 QX QB 1 2 X B U1 2
△QX：线路电抗的无功功率 △QB：充电无功功率
φ δ φ
jIX
I
(c) 简单系统
U
正常运行 时，工作 在ab段
（a）系统图；（b）等值电路；（c）相量图
第一节 电力系统中无功功率平衡与电压的关系
(2) 发电机的无功—电压静态特性
所谓发电机的无功—电压静态 特性，是指发电机向系统输送的无 功功率与电压的变化关系曲线。
G T-1 L T-2
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。
电力系统无功功率和电压调整-PPT课件
V VV
imax max
min
电力系统分析
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例
简单电力网电压损耗
电力系统分析
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电力系统分析
37
只满足i节点负荷时，中枢点电压VO应维持的电压为
0~ 8h
VO Vi VOi
(0.95~1.0)5VN0.0V 4N (0.99~1.0)9VN
8 ~ 24h
VO Vi VOi
电力系统分析
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5.静止无功发生器（SVG）
SVG的优点：响应速度快，运行范围宽，谐波电 流含量少，尤其重要的是，电压较低时仍可向系 统注入较大的无功。
电力系统分析
26
5.2.3 无功功率平衡
电力系统无功功率平衡的基本要求：系统中的无功 电源可以发出的无功功率应该大于或至少等于负荷 所需的无功功率和网络中的无功损耗。
（1）大型发电厂的高压母线； （2）枢纽变电所的二次母线； （3）有大量地方性负荷的发电厂母线。
电力系统分析
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5.3 电力系统中枢点的电压管理
例：
中枢点
中枢点
图5-16 电力系统的电压中枢点
电力系统分析
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5.3.2 中枢点电压允许变化范围
中枢点i的电压满足Vimin≤Vi ≤ Vimax 图5-17 负荷电压与中枢点电压
电力系统分析
4
5.1 电压调整的一般概念
（5）系统电压降低，发电机定子电流将因其功率角的增大
而增大。增大到额定值后，使发电机过热，不得不降低出力。
（6）系统电压过低会使电网的电压损耗和功率损耗增加，
影响系统的经济运行；过低的电压甚至严重影响电力系统的
稳定性。
系统无功功率不足，电压 水平低下时，某些枢纽变 电所母线电压在微小扰动 下会迅速大幅度下降，产 生电压崩溃，从而导致电 厂之间失步，系统瓦解， 大面积停电的灾难性事故。
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前言在今天的社会中，电力系统已经成为了我们日常生活中不可或缺的一部分，而电力系统中的无功功率和电压调整则是其最重要的组成部分之一。
无功功率和电压调整可以保证电力系统的正常运行和稳定性，从而保障了人们生活的安全和稳定。
本文将会针对电力系统的无功功率和电压调整进行介绍和分析。
无功功率定义无功功率是指在交流电中由于电容、电感电流的相位与电压不同而引起的电流，它不能转化为机械功或电能的功率。
虽然无功功率不能直接输出，但是在电力系统中同样是非常重要的，因为它能够影响到电力系统的正常稳定运行。
无功功率的作用在电力系统中，无功功率具有很重要的作用。
第一，无功功率能够平衡电力系统中的有功功率，从而保证电力系统的电压和频率的稳定性。
当有功功率的需求增加时，无功功率就会自动地增加以保持电力系统的稳态；而当有功功率的需求减少时，无功功率也会自动地减少。
第二，无功功率还可以改善电力系统的功率因数。
正常情况下，电力系统的功率因数应该在0.8至1之间，但有些设备如电容器和电感器等会使功率因数发生变化。
而通过对无功功率的调整，我们就可以将功率因数调整到正常范围内，从而保证电力系统的正常运行。
无功功率的调整方法一般来说，无功功率的调整主要有以下几种方法：•静态无功发生器。
静态无功发生器是通过静态电子管将直流电分解成交流电来产生无功功率的。
它具有无机械运动、静音、响应快等优点，因此得到了广泛应用。
•动态无功补偿设备。
动态无功补偿设备可以根据负载状况自动调整无功功率，从而保持电网的稳定性。
这种设备具有响应时间快、可控性强等优点，在大型电力系统中尤为重要。
•磁流控制器。
磁流控制器是利用变压器的饱和磁路特性，通过控制原边电流和二次电流的相位差，调节负载电流，从而达到调整无功功率的目的。
电压调整定义电压调整是指对电力系统电压的控制和调节。
在电力系统中，电压的稳定性对于保证电网正常运行是非常重要的。
如果电压过高或者过低，都会对电力系统的正常运行产生不利的影响。
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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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
第六课无功功率和电压及其调整第一节电压和无功功率的相关规定一电压质量标准1 电压质量：是指缓慢变化（电压变化率小于每秒1%时的实际电压值与系统标称电压值之差）的电压偏差值指标2 用户端供电电压允许偏差值（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及以下三相供电电压允许偏差为额定电压的±7%；（3）220V单相供电电压允许偏差为额定电压的+7%、-10%；3 电力网电压质量控制指标对只有220kV及以下电压等级的兴义电网而言（1）发电厂和变电站220kV母线电压正常运行方式时，允许偏差为系统额定电压的0%～+10%；事故运行方式时为系统额定电压的-5%～+10%；（2）发电厂和变电站的110、35kV母线正常运行方式时，电压允许偏差为额定电压的-3%～+7%；事故运行方式时为系统额定电压的±10%；（3）带地区供电负荷的变电站和发电厂（直属）的10（6）kV母线正常方式下的电压允许偏差为系统额定电压的0～+7%；（4）特殊运行方式下的电压允许偏差值由调度部门确定。
二无功配置和电压管理1 无功电源建设和配置原则（1）电网的无功补偿配置应能保证在系统有功负荷高峰和低谷运行方式下，分（电压）层和分（供电）区的无功平衡；（2）分层无功平衡的重点是220kV及以上电压等级层面的无功平衡；（3）分区就地无功平衡主要是110kV及以下配电系统的无功平衡；（4）无功补偿配置应按照分散就地补偿与变电站集中补偿相结合，以分散补偿为主；高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主；降损与调压相结合，以降损为主的原则。
2 对35～220kV变电站的无功补偿要求应避免通过远距离线路输送无功电力；变电站应合理配置适当容量的无功补偿装置，容量应根据设计计算确定。
220kV变电站配置的无功补偿容量应使高峰负荷时变压器220kV 侧功率因素达到0.95以上，一般可取主变压器容量的10%～25%（城网导则规定城市地区为15～30%）；35kV～110kV变电站配置的无功补偿容量应使高峰负荷时变压器高压侧的功率因素达到0.95及以上，一般可取主变压器容量的10%～30%。
电力系统电压及无功功率的自动调节
解：
U 2' max U 1 U
' 2 min
P1max R Q1max X 15 30 12 150 120 101.25kV U1 120
P1min R Q1min X 10 30 8 150 U1 120 107.5kV U1 120
第四章
电力系统电压调整和无功功率控制
一、电压调整的概念
保证供各用户的电压与额定典雅的偏移不 超过规定的数值
二、频率调整与电压调整的区别
有功功率与无功功率
电源 有功功率 无功功率 发电机 分布 发电厂
发电机、调相机、电容器、静止无功补偿器 变电所
频率调整与电压调整
调整手段
频率调整 有功功率控制
调整方式
集中
调整目标
全网额定值
电调整
无功功率控制
分散
各点额定值
三、电力系统的无功功率平衡
电压水平取决于无功功率的平衡 无功功率负荷和无功功率损耗 无功功率电源 无功功率平衡 无功平衡与电压水平
四、电力系统的电压管理与调整
电力系统允许的电压偏移 中枢点的电压管理 电压中枢点的概念 电力系统的电压调整 三种方式：顺调压 逆调压 常调压
五、电力系统的电压调整措施
改变发电机端电压调压 变压器调压 固定变比变压器 双绕组变压器的分接头选择 （1）降压变压器 例 （2）升压变压器 例 三绕组变压器的分接头选择 例
降压变压器分接头的选择
例1:某变压器铭牌参数为：SN=31.5MVA， 110±2×2.5%／6.3kV，ZT=2.5+j40。线路 末端最大负荷功率为30+j15MVA，最小负 荷功率为12+j7MVA。变压器高压侧最大负 荷时的电压为110kV，最小负荷时的电压为 114kV。相应负荷母线允许电压范围为 6~6.6kV。试选择变压器分接头。
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指由输电线路、变电设备和配电设备等组成的供电系统，其主要功能是将发电厂产生的电能传输到用户所在地。
电网的稳定运行对于保障电力系统的安全、可靠、经济运行具有重要意义。
而无功补偿和电压调整则是电网中一个重要的问题，它们对于电网的稳定运行起着至关重要的作用。
一、电网无功补偿的作用在电网中，无功功率是指交流电路中发生的能量的来回转移，并不执行有用功。
它是一种虚拟功率，对电网的稳定性和效率产生重要影响。
为了保证电网的稳定运行，需要对无功功率进行补偿，以提高电网的功率因数。
无功功率的产生主要有两种情况：一是由于电感负载产生的感性无功功率，二是由于电容补偿设备的损耗产生的容性无功功率。
感性负载导致电压的下降和线路的过热，降低了电网的输电效率；而容性负载会使电网电压升高，在负载端压降过大，影响电网的电压稳定性。
通过增加或减少无功功率的产生，可以有效地提高电网的稳定性和效率，减小输电损耗。
为了进行无功功率的补偿，通常采用无功功率补偿装置，如静态无功补偿装置（如无功电容器、无功电感器）、静止无功发生器（STATCOM）等。
这些装置能够快速调整电网的无功功率，提高电网的功率因数，减小电网运行中的不稳定因素。
从而保证电网的正常运行，提高电网的运行效率和经济性。
二、电网电压调整的重要性在电网运行中，电压的稳定性是保障电网正常运行的重要指标之一。
电网的电压稳定性受多种因素影响，如负荷变化、发电量变化、故障短路等。
为了保持电网的电压稳定，需要对电网进行电压调整。
电压调整主要是通过调节电压的大小和波形来保持电网的电压稳定。
电网中，通常采用自动电压调整装置和无功功率控制装置来进行电压调整。
自动电压调整装置通过控制变压器的绕组变化，使其变比按需调整，来调节电压的大小；而无功功率控制装置则通过控制无功功率的产生，来调节电网的电压。
这些装置可以根据电网的负载变化和故障情况，快速地进行电压调节，以保证电网的电压稳定性。
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。
28
18
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。
7
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：
电网的无功补偿与电压调整
电网的无功补偿与电压调整摘要：目前，随着我国电力企业的快速发展，我国电网的管理也需要进一步的加强，电压是确保电力系统的安全经济运行，电压的合格率是考核电力企业的一个重要标准，无功补偿也是提高电压合格率的一种方式。
为了保证电网的稳定运行，本文就对电网的无功补偿与电压调整措施进行探讨。
关键词：电网；无功补偿；电压；调整近些年来，我国电力行业的规模随着经济的发展不断扩大，当然，科技水平的发展也是电力需求量增加的一大助力，随着电力的广泛应用，电力系统的安全性至关重要，直接影响到人类正常的生产生活，而电力系统的电压是电能质量评价体系的重要指标，由于用电量的不断增加，电力结构和电力负荷都发生了变化，所以，现在对电网电压管理和无功补偿措施进行了深刻的分析及探究。
1 电网无功电压管理过程中的问题1.1 电网无功电压技术问题这种技术问题的出现，主要的原因是无功补偿的容量过小导致的。
通过查看国家制定的《电网系统技术原则》中的一些要求和规定，通常情况下，以220kV为分界点，小于分界点的电压需以0.3倍大小对设备进行无功补偿。
从现在的情况进行分析，发现我国电压整体趋势偏高，只有很少的电容器能被应用，这种情况，不但影响对电压的管理能力，也会对其他高档设备的运行产生阻碍作用。
除此之外，还有一个显而易见的问题存在，就是电容器配置不到位的情况。
究其原因，大多是因为超负荷所引起的，直接影响了我国的电力系统的正常运行。
1.2 对于设备管理责任意识不明对于电网无功电压设备保護[B1]的过程中，往往偏重于对自身的保护，却很少重视数据系统的完善和安全，对于设备装置进行调度的过程中，会常常因为保护不周全，设计方案缺乏合理性能，无法建立整套的电网保护方案。
不仅如此，保护电网和进行调度的员工，往往因为疏忽或者是其他原因，对设备的管理达不到使用标准，一旦出现问题，找不到相关人员进行解决，责任制度模糊；最主要的原因是，调度工作者自身的综合素质和专业技术有待提升，大多数只是按照以往的工作经验进行事故处理，很少进行科学的核查；当然，还有许多问题需要进一步完善和解决，这些原因严重制约了我国电网建设的规范性和真实性，不利于电力事业的持续健康发展。
第二节 电力系统无功功率与电压的调整
图9-7 综合负荷的电压静态特性图9-8 发电机有功与无功功率的出力图第二节 电力系统无功功率与电压的调整电压是衡量电能质量的重要指标，各种电气设备都是设计在额定电压下运行的，这样既安全又有最高的效率。
电力系统在正常运行时，由于网络中电压损耗的存在，当用电负荷变化或系统运行方式变化时，网络中的电压损耗也将发生变化，从而网络中的电压分布将不可避免地随之而发生变化。
随着电力工业的发展，供电范围不断扩大，网络的电压损耗也增大，要使系统中各处的电压都在允许的偏移范围内，需要采取多种调压措施。
电力系统的负荷由各种类型的用电设备组成，一般以异步电动机为主体。
综合负荷的电压静态特性，即电压与负荷取用的有功功率和无功功率的关系如图9-7所示。
分析负荷的电压静态特性可见，在额定电压附近，电压与无功功率的关系比电压与有功功率的关系密切得多，表现为无功功率对电压具有较大的变化率，所以分析系统运行的电压水平应从系统的无功功率分析入手。
一、电力系统的无功功率平衡1．无功电源 电力系统的无功电源有发电机、同步调相机、静电电容器及静止补偿器等。
同步发电机不仅是电力系统唯一的有功电源，也是电力系统的主要无功电源。
当发电机处于额定状态下运行时，发出的无功功率为 Q GN =S GN sin φN =P GN tg φN （9-6）式中，S GN ——发电机的额定视在功率；P GN ——发电机的额定有功功率；Q GN ——发电机的额定无功功率；φN ——发电机的额定功率因数角。
现在以图9-8所示的汽轮发电机有功与无功功率出力图为例来分析发电机在非额定功率因数下运行时，可能发出的无功功率。
图中OA 代表发电机额定电压GN U ，GN I 为发电机额定定子电流，它滞后于GN U 一个额定功率因数角φN 。
AC 代表GNI 在发电机电抗X d 上引起的电压降，正比于定子额定电流，所以AC 亦正比于发电机的额定视在功率S GN 。
这样，C 点表示了发电机的额定运行点。
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。
电力系统的无功功率与电压调整
2. 改变变压器分接头进行调压
双绕组变压器高压侧 三绕组变压器高、中压侧
装有3-5个分接头
6300KVA以下三个分接头 UN ± 5% 8000KVA以上五个分接头 UN ± 2.5%
解：接头
选分接头 1校1验0K：V
2) 普通三绕组变压器分接头的选择
高、中压侧有分接头，低压侧没有 高、低压侧——确定高压绕组的分接头（低压侧要求） 高、中压侧——确定中压绕组的分接头
例题：P233，例8-3
3) 有载调压变压器调整分接头
带电调整，允许最大、最小负荷时分设不同抽头
调整范围大15%以 上
➢ QC的确定应满足调压要求，设低压母线调压要求电压 为 U’ic，则Uic=kU’ic。存在QC与k的选择配合问题
最小负荷时：将电容器全部切除，选变压器分接头 UtI=UiminUNi/U’imin，从而k= UtI /UNi
最大负荷时：全部投入电容
➢ 同步调相机
最大负荷时：发额定容量的无功
最小负荷时：吸收（50%-60%） QNC
规程规定不低于0.9,可按此取QL
3) 损耗： ΔQΣ = ΔQT + ΔQX + ΔQb 变压器 线路电抗 线路电纳
4) 无功备用:为最大无功负荷的7%--8%
系统中无功率平衡的前提是系统的电压水平正常 注意：
无功不足时应就地补偿
第二节电力系统无功功率的经济分布
无功电源的最优分布—等网损微增率 无功经济分布 无功负荷的最优补偿—无功经济当量
适应：线路不长，负荷变化不大
电力系统无功功率以及电压调整
随着科技的进步，电力系统无功功率与电压调整技术也在不断发展。未来技术发展的趋势包括：采用先进的传感 技术和智能算法实现无功功率和电压的快速、准确检测与控制；发展基于电力电子技术的动态无功补偿装置和有 源滤波器；利用大数据和云计算技术实现电网无功功率与电压的优化调度等。
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通过投切无功补偿设备， 如并联电容器、静止无功 补偿器等，来调整系统无 功功率，进而稳定电压。
有载调压
通过调整变压器分接头档 位来改变电压，以满足系 统电压要求。
串联电容器补偿
通过在输电线路中串联电 容器来补偿线路的感抗， 提高线路的电压水平。
电压调整的优化目标与原则
经济性
电压调整应尽量降低系统运行 成本，提高经济效益。
实施效果
无功补偿装置的应用显著减少了该工业园区在生产高峰期的无功功率 消耗，稳定了电压，降低了电能损耗，提高了生产效率。
05 结论与展望
电力系统无功功率与电压调整的重要性和挑战
重要性
电力系统无功功率与电压调整是保障电力系统的稳定运行和电能质量的关键环节。通过合理的无功功 率补偿和电压调整，可以有效降低线路损耗、提高设备利用率、增强系统稳定性，满足用户对电能质 量的需求。
挑战
随着电力系统的规模不断扩大和运行方式的复杂化，无功功率与电压调整面临诸多挑战。例如，无功 功率的合理分布和补偿、电压波动与闪变的抑制、动态无功补偿装置的性能优化等，需要不断研究和 改进。
未来研究方向与技术发展
研究方向
未来电力系统无功功率与电压调整的研究方向将主要集中在以下几个方面：一是无功功率补偿与电压调节的协调 优化；二是智能电网下的无功功率与电压控制策略；三是新能源并网对电力系统无功功率与电压的影响及其应对 措施。
第六章电力系统无功功率和电压调整
QGC QLD QL Qres
• Qres>0表示系统中无功功率可以平衡且有适量的
备用； •Qres<0表示系统中无功功率不足，应考虑加设无 功补偿装置。
五、电力系统的电压调整
一、电力系统电压偏移的原因及影响 1．造成电压偏移的原因
（1）设备及线路压降
（2）负荷波动
（3）运行方式改变
（4）无功不足或过剩
七、电力系统的电压调整
1．电压调整的基本原理
:1 :1
图5-20
电压调整原理图
PR QX Vi (VG / k1 V ) / k2 VG / k1 k2 VN
V ( R jX ) I ( R jX )
S
~ *
V*
P jQ PR QX PX QR ( R jX ) j VN VN VN
发电机无功
2
负荷无功
图6-2 无功平衡与电压水平
应该力求实现在额定电压下的系统无功功率平衡。
三、无功功率电源
•电力系统的无功功率电源有发电机、同步调相机、静 电电容器及静止补偿器，后三种装置又称为无功补偿 装置。
1. 发电机
发电机在额定状态下运行时，可发出无功功率：
QGN SGN sin N PGN tg N
2．电压偏移的影响
（1）电压偏移，效率下降，经济性变差。 （2）电压过高，照明设备寿命下降，影响绝缘。 （3）电压过低，电机发热。 （4）系统电压崩溃。
图6-6“电压崩溃”现象
六、中枢点的电压管理
电压中枢点：指那些能够反映和控制整个系统电 压水平的节点（母线）。 1．电压中枢点的选择 一般可选择下列母线作为电压中枢点： （1）大型发电厂的高压母线；
关于电力调度对电网无功及电压的调整方式分析
关于电力调度对电网无功及电压的调整方式分析摘要：电网无功补偿在电力系统中起到很重要的宏观调节作用，可以提高电网的功率因数，增加变电设备的效率，减少高压输电线路无用功，从而提高供电效率。
如果某个供电区域能合理地配备无功补偿装置并采取合理的补偿方案，就能最大限度地减少线损，提高供电可靠性；反之，如果设备选择不当，则会造成区域性电压波动，产生较大的谐波，导致事故的发生。
关键词：电力调度；电网；无功；电压一、无功调整基本原则1）电网无功功率在保证电压质量、降低电能损耗的前提下，实行分层、分区就地平衡的原则。
应尽可能使无功功率就地供应，避免通过长距离线路输送无功功率。
局部电网无功功率不足时，应先就地调整，无法调整时，再由电网调整。
2）发电机运行功率因数应按电网要求进行调整。
3）新投运发电机组应具备在有功功率额定时，功率因数进相0.95运行的能力。
对已投运的发电机组，有计划地进行进相运行的试验。
4）由市调直接调度的具有进相运行能力的发电机组，其运行方式的改变按值班调度员的命令执行。
5）无功补偿设备应按照电网无功功率优化计算结果优化配置，提高无功补偿设备的最优运行能力。
6)220 k V及以下电网的无功电源总容量应大于最大自然无功负荷，一般按1.15倍计算。
7)200 k V及以下电网在主变压器最大负荷时，其二次侧功率因数或由电网发出的无功功率与有功功率比值的正常范围。
8）直供变电站，当供电线路距离较近时，功率因数应该取自表中低值，其他情况应取高值。
9）无功补偿设备应视需要投入运行，以主变压器高压侧不向电网倒送无功功率为原则，只有当母线电压超出正常范围，且已无法调整时才能停运。
10）各级调度应根据电网的负荷、潮流变化及设备的技术状况及时调整运行方式，缩短供电半径，减少迂回供电，降低线损，实现电网经济运行。
二、电压调整基本原则电网电压调整实行逆调压：用电高峰时将区域各个母线电压调到电压越限范围的最大值，以保证供电线路末端的供电可靠性；用电低谷时将区域母线电压调到电压越限范围的最小值，以确保供电线路前端线路的供电可靠性。
电力系统的无功功率和电压调整
UL
U L k2
(UGk1
PR QX UN
)
/
k2
要改变负荷点电压： ➢改变 UG－借改变发电机机端电压调压 ➢改变k1， k2 －借改变变压器变比调压 ➢改变Q－借无功补偿设备调压 ➢改变X－借串联电容调压 ➢组合调压
29
第三节 电力系统的电压调整
调压手段之一：借改变发电机端电压调压
实施：调节发电机的励磁 方式：机端无负荷时，调节范围95％～105％；
电力系统的电压调整 保证中枢点电压偏移不越 限
22
第三节 电力系统的电压调整
中枢点电压曲线的编制
目的：确定中枢点的电压允许变动范围 编制方法：根据各负荷点的负荷曲线和电压要求，
计及中枢点到负荷点的电压损耗，从而确定对中 枢点电压的要求。
举例说明
中枢点 i
U ij U ik
负荷点
j
k 负荷点
静止调相机（Statcom）
11
第一节 电力系统中无功功率的平衡
静止补偿器
可吸可发感性无功； 只能发感性无功；
连续调节
不能连续调节
可吸可发无功； 连续调节
12
第一节 电力系统中无功功率的平衡
静止调相机
A
.
R<<X
I k:1
a
. . UA
I
jX L
逆变器
理想变 k:1
.
C
Ua
.
I
.
kUa
.
U A
电压调整的必要性 电压波动和电压管理 电压调整的手段
18
第三节 电力系统的电压调整
3.1电压调整的必要性
电压调整的含义：在正常运行状态下，随着负 荷变动及运行方式的变化，使各节点电压在允 许的偏移范围内而采取的各种技术措施
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三、无功电力调度与电压调整
1. 无功电力调度
（1）由调度编制重大设备检修方式下的无功电力调度方案 （2）无功电力调度实行按调度权限的分级管理 （3）各级调度应根据电网运行实况及时调整电压
5
2. 电压调整
（1）在满足电压合格的条件下，遵循无功电力分层分区平衡原则。 （2）进行无功调压计算，定期编制主变分接头调整方案，定期下达发电厂和
曲线3，为电容器补偿51%。
12
二、无功负荷的电压静态特性
1. 各类无功负荷的电压静态特性
（1）异步电动机，系统无功功率的主要消耗者，它决定着无功负荷的 电压静态特性。
QD
=Q0 D
+QSD
=I
2 0
X
m
I
2Xs
——————（3）
式中：Q0
D
=I
2 0
X
m
——励磁回路消耗的无功
QSD =I 2 X s ——为漏抗中消耗的无功
1. 无功电源建设和配置原则 2. 对35～220kV变电站的无功补偿要求 3. 发电机组功率因素的要求 4. 电力用户的无功补偿 5. 变电站应根据调度下达的电压曲线及时投切补偿装置 6. 发电厂应按调度下达的无功出力或电压曲线，严格控制高压母线电压 7. 对用户补偿装置要求及时调整，防止无功倒送
（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。
7
2. 电压质量合格率的统计
∆ 监测点电压合格率：
Vi (%)=（1-电压超上电限压时监间测+电总压时超间下限时间）100%
220kV及以上
＜2
＜3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
110kV
2～5
4.5～7.5
35kV
2～4.5
2.5～5
10kV及以下
2～4
8～10
10
第二节 负荷的电压静态特性
负荷的电压静态特性
有功负荷的电压静态特性 无功负荷的电压静态特性
一、有功负荷的电压静态特性
1. 有功负荷的电压静态特性决定于负荷性质及各类负荷所占的比重
2. 有功负荷的电压静态特性的计算
五、电压质量目标
1. 年度电网电压合格率达到99.0%以上 2. 年度供电电压合格率达到98.0%以上
9
六、电压损失及分配
1. 保证各类用户受电电压质量是确定各级电网允许的最大电压损失的前提 2. 各级电网的电压损失值应按具体情况计算
各级电压电网的电压损失分配
电网电压
电压损失值分配 （%）
变压器
线路
PFH* a0 a1U*2 a2U*2
——————（1）
式中： a0、a1、a2 — —各类负荷占总负荷的百分数
或
K PU
=
PFH % U %
=2a1U*
2a2U
3 *
——————（2）
11
KPU ——有功负荷的电压效应系数
KPU 在电力系统一般为0.55～0.9之间，对局部系统一般在0.2～3之间。
X
(S BU
e e
)
（3）输电线路上的无功损耗与电压的平方成正比
Q L
3I2
X
L
2
P1
Q12
2
U1
X
L
（4）线路的充电功率与电压的平方成正比
Q U b LC
2L 1
（5）照明、电阻炉等因为不消耗无功与电压的变无关
15
2. 无功负荷的电压调节效应系数
K dQ
QU dU
dQ——电压变化引起的无功负荷的变化 dU ——电压变化值
∆ 电网电压合格率：
n
(电网监测点电压合格率）
V网(%) i1
n
∆ 供电电压合格率：
V供（%）=0.5VA
+0.（5 VB
VC 3
VD
)
VA、VB、VC、VD — — A、B、C、D类的电压合格率
公式中0.5的系数为各类监测点的权重。
8
3. 电压合格率的统计和上报
（1）年、月度电网电压合格率由调度统计上报。 （2）年、月度供电电压合格率由生产管理部门统计上报。
13
U
Q
XS
I Xm I0
R S
0
I0
图2 异步电动机的等值回路 图3 异步电动机的空载特性
β=0.8 β=0.6 β=0.3
0 0.7 0.8 0.9 1.0 U
图4 异步电动机无功负荷Q 与端电压U的关系曲线
由图3可见，空载电流 I0 随电压升高而增大，电压高时变化大。负荷电流I 的大小与负荷的等值阻抗 R / S 的大小有关，电压升高 I 减小。
再结合（3）式，QOD
和
Q SD
在电压升降时的变化是相反的，电压高时，QOD 变
化大，起主导作用。在电压低时，Q 的变化大，起主导作用。 SD
即： U I0 I Q0D QSD U I0 I Q0D QSD 14
（2）变压器消耗的无功功率
Q Q Q
B
OB
SB
2
=
I
0%S
100
e
注意：KQU 的变化范围比 KPU 变化范围大，且与有、无无功补偿设备 有关（见图1中曲线2、3）。
16
三、电力系统的负荷静态特性
1. 实际电力系统中，某结点的负荷（有功与无功）不仅与某一
结点（指系统）的频率有关，也与某一结点电压有关。
2. 电力系统的负荷静态特征
有功负荷的频率静态特性
（1）共分成四种
无功负荷的频率静态特性 有功负荷的电压静态特性
无功负荷的电压静态特性
（2）电力系统负荷静态特性通常由实验求得
1.5 P*Q* 1.3 1.1 0.9 0.7
1 23
0.5 U*
0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05
图1 实测负荷电压静态曲线
图1为某电力系统实测负荷电压静态特性曲线。 曲线1：为有功负荷的电压静态特性曲线。 曲线2、3为无功负荷的电压静态特性曲线。 其中：曲线2，为无电容器补偿；
电网无功功率和电压及其调整
1
无功功率和电压及其调整
1. 电压和无功功率的相关规定 2. 负荷的电压静态特性 3. 无功功率的平衡和补偿 4. 电压调整的方法
2
第一节 电压和无功功率的相关规定
一、电压质量标准
1. 电压质量 2. 用户端供电电压允许偏差值 3. 电力网电压质量控制指标
3
二、无功配置和电压管理
枢纽变电站的电压或无功出力曲线。 （3）当电压超出规定值时，应采取措施解决。 （4）局部电压下降或升高，可采取的调压措施。 （5）在电压水平影响到电网安全时，调度有权采取限制负荷和解列机组、线
路等措施。
6
四、电压质量的监测、统计和上报
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。