第5章 电力系统的无功功率平衡与电压调整

组的分接头电压 。U确2 f 定的变比为
U1f /U 2 f / u3N
• 有载调压变压器（带负荷调压变压器）
有载情况下更换分接头，且分接头个数较多。
• 电压为110KV及以下的有载调压器，有7个分接头 • 电压为220KV的有载调压器有9个分接头 • 如有特殊需要，制造厂可提供更多数量分接头
有载调压器可按式（5.11）或式（5.14）计算各种运 行方式下变压器的分接头电压。
• 校验
u
U 1 max
U T max
u
2 max
U
2N
1f
u
U 1 min
U T min
u
2 min
U
2N
1f
• 双绕组升压变压器变比的选择（见算例）
• 变比确定和降压变压器方法一致
U1 f U1 UT u2N u2
• 要求发电机端电压均取额定电压，按发电机允许的电 压偏移进行校验。
• 如果在发电机电压母线上有地方负荷，发电机一般可 采用逆调压方式调压。
5.2.1 无功功率电源
1、同步发电机
唯一的有功功率电源，同时也是最基本的无功功率电源。
发电机运行在额定状态 下（B点 ）其容量可得到充分的利用。
当系统中有功功率备用充足时， 可使靠近负荷中心的发电机降低 有功功率，多发无功功率，以提 高系统运行的电压水平。
2、同步调相机
同步调相机相当于空载运行的同步电动机，也就是只能发 无功功率的发电机。
最后：接所选容量校验实际的电压变化
5.4.4 改变电力网的参数调压
改变电力网的参数，即减小线路的电阻或电抗，从而减少 线路上的电压损耗以提高末端电压达到调压的目的。
➢减小电阻是通过增加线路导线截面积来实现； ➢减小电抗是在线路上串联电容器以容抗补偿线路感抗。
5.1 电压调整的必要性
5.1.1 电压偏移对用电设备的影响 5.1.2 用户允许电压偏移值
5.1 电压调整的必要性
电压是衡量电能质量的又一重要指标。 电力系统中的用电设备都是按照标准的额定电 压设计制造的，因此用电设备工作在额定电压下 各项性能指标发挥得最好。
5.1.1 电压偏移对用电设备的影响
其单位容量的投资费用较小，运行时有功功率损耗也较 小，约为额定容量的0.3％～0.5％。 当节点电压下降时，它向系统供给的无功功率也将下降。
U1
P+jQ
U PD+jQD
U P R Q X U
jQc
Q
＝
C
U2 XC
使用时将电容器连接成若干组，按需要成组投入或切除
4、静止补偿器
静止补偿器由电容器组与可调电抗器组成，既可向系统供 给无功功率，也可以从系统吸取无功功率。
5.3 电力系统的电压管理
• 5.3.1 电压中枢点的概念 • 5.3.2 电枢点的电压偏移 • 5.3.3 中枢点电压的调整方式 • 5.3.4 电压调整的基本原理
5.3.1 电压中枢点的概念
系统中的负荷点通过主要的供电点供电，因此只 要控制这些母线的电压偏移在允许范围内，各负 荷点的电压可基本上满足要求。这些主要的供电 点称为电压中枢点。 电压中枢点包括： （1）水、火电厂的高压母线； （2）枢纽变电所的二次母线； （3）有大量地方负荷的发电机机压母线。
Q Q
Q
P2 1
Q2 1
X
B (U 2 U 2 )
l
lX
B
U2
2 L
1
2
1
变压器 P的22U无2Q功22 X损L 耗B2 (U
2 1
U2 2
)
2
Q
U ％S 2 S
U (N
)2
I% o
S
U %S
S
( NT
S
)2
I% o
S
T 100S U 100 NT 100 S
100 NT
NT
NT
5.2.3 无功功率平衡
电力系统的无功平衡表示式为
Q GC
Q ＋ Q D
其中： QGC
Q ＋Q
G
C
Q G
——为系统中所有发电机发出的无功功率，
Qc——为系统中所有无功补偿装置发出的无功功率; QD ——为系统中所有负荷需要的无功功率;
Q ——为网络元件中的无功损耗。
系统中应保持一定的无功功率备用。
无功功率备用容量一般可取最大无功功率负荷的5%～8%。
若U1不变，则 Qb X U 2C U 2 P2R Q2 X P2R Q2 X
U 2C
U 2C
U2
Qb X U 2C U 2 P2R Q2 X P2R Q2 X
U 2C
U 2C
U2
上式中等号右侧第二部分较小,可略去,于是：
Qb
U 2c X
U 2C U 2
5.4.3 改变电力网无功功率分布调压
图中，阻抗为归算到高压侧的线路和变 压器总阻抗，忽略线路电纳和变压器的 空载损耗。
变电所未装并联补偿前，电力网首端电压为 图5.11 电力网的无功补偿 U1 U 2 P2R Q2X U2
变电所装有容量为Qb 的并联补偿装置后，电力网首端电压为
U1 U 2c P2R Q2X U 2c
• 普通变压器一般有两个或四个附加的分接头
35±5%/6.3KV变压器： 主分接头电压为35KV， 附加分接头电压分别为35（1+5%）=36.5KV 35（1-5%）=33.25KV；
121±2×5%/10.5kv变压器： 主分接头电压为121KV， 附加分接头电压分别为121（1+5%）=127.05KV 121（1+2.5%）=124.025KV， 121（1-2.5%）=117.95KV， 121（1-5%）=114.95KV。
一般规定节点电压偏移不超过电力网额定电压 5% 。
220KV用户：-10％～＋5％； 10KV及以下电压供电的用户： 7% ； 35KV及以上电压供电的用户：0～10％。
事故状况下，允许在上述数值基础上再增加5％， 但正偏移最大不能超过+10％。
5.2 电力系统的无功功率平衡
5.2.1 无功功率电源 5.2.2 无功负荷及无功损耗 5.2.3 无功功率平衡
过励磁运行：它向系统供给感性无功，起无功电源的作用 ，过励磁运行时的容量是调相机的容量； 欠励磁运行：它从系统吸取感性无功，起无功负荷作用， 欠励磁运行时的容量为过励磁运行时容量的50％～65％。
同步调相机是旋转机械，运行维护不方便。调相机的投 资费用与其容量有关。
3、静电电容器
并联电容器只能向系统供给感性无功功率。
• 三绕组变压器变比的选择（见算例）
三绕组变压器高压绕组、中压绕组分接头的确定按双绕 组变压器的方法分两步进行。
• 首先：根据低压母线的调压要求，在高-低压绕组之间进 行计算，选取高压绕组的分接头电压 ；U1 f
• 其次：根据中压母线的调压要求及选取的高压绕组分接 头电压 U，1 f 在高-中压绕组之间进行计算，选取中压绕
• 改变电力网络的参数。
5.4 电压调整的措施
• 5.4.1 改变发电机端电压调压 • 5.4.2改变变压器变比调压 • 5.4.3 改变电力网无功功率分布调压 • 5.4.4 改变电力网的参数调压
5.4.1 改变发电机端电压调压
➢ 利用发电机的自动调节励磁装置，调节励磁电流，改变 发电机电势或端电压，也称为改变发电机励磁调压。
静止补偿器的全称为静止无功补偿器（SVC) 常用的有: 晶闸管控制电抗器型（TCR型）、晶闸管开关 电容器型（TSC）和饱和电抗器型（SR型）。
电压变化时，静止补偿器能快速地、平滑地调节无功功 率，以满足动态无功补偿的需要。 它由静止元件组成，运行维护方便，并且有功损耗较小 （低于1％）。
5.2.2 无功负荷及无功损耗
• 双绕组降压变压器
• 变压器阻抗归算至高压侧，由变压器变比的定义可得
K
U U
1
T
U 1f
u
u
2
2N
• 式中：
U 1 f ——变压器高压绕组分接头电压； U1 ——变压器高压母线的实际电压；
UT ——变压器阻抗中归算到高压侧的电压损耗；
u 2
——按调压要求变压器低压绕组电压；
u 2N
——变压器低压绕组额定电压。
第5章 电力系统的无功功率平衡与电压调整
本章提示 5.1 电压调整的必要性 5.2 电力系统的无功功率平衡 5.3 电力系统的电压管理 5.4 电压调整的措施 小结
本章提示
调压的意义及电压的允许波动范围； 电力系统的无功功率平衡及无功补偿装置的作用； 电压中枢点的概念及中枢点的调压方式； 调压的措施。
5.3.2 中枢点的电压偏移
中枢点电压曲线的编制:
5.3.3 中枢点电压的调整方式
逆调压：在最大负荷时提高中枢点电压，但不高于额定电压的 105%，最小负荷时降低中枢点电压，但不低于额定电压。
适用于供电线路较长、负荷波动较大的中枢点。
顺调压：在最大负荷时允许中枢点电压降低，但不低于额定 电压的102.5%，在最小负荷时，允许中枢点电压升高，但不高 于额定电压的107.5%。
• 双绕组降压变压器变比的选择 (见算例)
• 选择
U U
K 1
T
U 1f
u
u
2
2N
• 最大运行方式
U1f
max
U 1 max u
UT
max
u 2N
2 max
• 最小运行方式 • 算术平均值
U1f
min
U 1 min u
UT
minu 2NFra bibliotek2 min
U 1 fav U 1 f max U 1 f min 2