《电力系统分析》_第6章

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1、电力系统分析 Power System Analysis( 六、电力系统的无功功率和电压调整六、电力系统的无功功率和电压调整)主讲人：田行军主讲人：田行军2022-6-16第六章第六章 电力系统的无功功率和电压调电力系统的无功功率和电压调整整主要内容主要内容1 1、无功负荷和无功电源及无功功率平衡无功负荷和无功电源及无功功率平衡 3、电压的调整电压的调整2、无功功率的经济分布无功功率的经济分布: :无功电源的最优分布和无功电源的最优分布和 无功负荷的最优补偿无功负荷的最优补偿 频率调整和电压调整的相同和不同之处频率调整和电压调整的相同和不同之处调频调频频率唯一频率唯一集中调整集中调整只能调原动

2、机功率只能调原动机功率调压调压电压水平各点不同电压水平各点不同调整分散调整分散手段多样（有多种无功电源）手段多样（有多种无功电源）6.1 电力电力系统中无功功率的平衡系统中无功功率的平衡 因此，维持电压稳定，应该尽量减少无功的因此，维持电压稳定，应该尽量减少无功的传输，采取就地平衡。传输，采取就地平衡。 分析无功功率和电压分布之间的关系分析无功功率和电压分布之间的关系无功损耗无功损耗 有功损耗有功损耗; ;UQXPRU 电压降受无功功率的影响较大电压降受无功功率的影响较大; ;无功功率的流动从无功功率的流动从UhUL6.1 电力电力系统中无功功率的平衡系统中无功功率的平衡电压是衡量电压是衡量电

3、能质量电能质量的重要指标。的重要指标。 电力系统的电力系统的运行电压水平运行电压水平取决于取决于无功功率的平衡无功功率的平衡。系统中各种无功电源的无功出力应能满足系统负荷和网络损耗系统中各种无功电源的无功出力应能满足系统负荷和网络损耗 在额定电压下在额定电压下对无功功率的需求，否则电压就会偏离额定值。对无功功率的需求，否则电压就会偏离额定值。 1无功功率负荷无功功率负荷 一、无功功率负荷和无功功率损耗白炽灯：纯有功同步电动机：可发无功异步电动机：吸收无功6.1 电力电力系统中无功功率的平衡系统中无功功率的平衡2变压器的无功损耗变压器的无功损耗22LT0TTT220NN%100100kNSQQQ

4、U BXUIUSUSSU 假定一台变压器的空载电流假定一台变压器的空载电流 I0%=2.5，短路电压，短路电压Uk% =10.5，在额定满载下运行时，无功功率的消耗将达额定容量，在额定满载下运行时，无功功率的消耗将达额定容量的的13%。如果从电源到用户需要经过好几级变压，则变压器。如果从电源到用户需要经过好几级变压，则变压器中无功功率损耗的数值是相当可观的。中无功功率损耗的数值是相当可观的。绕组漏抗中损耗绕组漏抗中损耗励磁支路损耗励磁支路损耗6.1 电力电力系统中无功功率的平衡系统中无功功率的平衡3输电线路的无功损耗输电线路的无功损耗图图6-3 输电线路的输电线路的型等值电路型等值电路 1U2

5、U222211222212LPQPQQXXUU 2212()2BBQUU 线路的无功总损耗为线路的无功总损耗为22221112212LBPQUUQQXBU 一般情况下，一般情况下，35kV及以下系统消耗无功功率；及以下系统消耗无功功率；110kV及以及以上系统，轻载或空载时，成为无功电源，传输功率较大时，消上系统，轻载或空载时，成为无功电源，传输功率较大时，消耗无功功率。耗无功功率。6.1 电力电力系统中无功功率的平衡系统中无功功率的平衡 二、无功功率电源 电力系统的无功功率电源有电力系统的无功功率电源有发电机、同步调相机、静电电发电机、同步调相机、静电电容器容器及及静止补偿器静止补偿器，后三

6、种装置又称为，后三种装置又称为无功补偿装置无功补偿装置。 1、发电机、发电机 发电机在发电机在额定状态下额定状态下运行时，可发出无功功率：运行时，可发出无功功率： GNGNNGNNsintanQSP 6.1 电力电力系统中无功功率的平衡系统中无功功率的平衡2. 2. 同步调相机同步调相机 同步调相机同步调相机相当于空载运行的同步电动机相当于空载运行的同步电动机。 在在过励磁过励磁运行时，它向系统供给感性无功功率而起无功电运行时，它向系统供给感性无功功率而起无功电 源的作用，能提高系统电压；源的作用，能提高系统电压； 在在欠励磁欠励磁运行时运行时( (欠励磁最大容量只有过励磁容量的欠励磁最大容量

7、只有过励磁容量的 ( ( 50%65%)，它从系统吸取感性无功功率而起无功负荷，它从系统吸取感性无功功率而起无功负荷 作用，可降低系统电压。作用，可降低系统电压。 它能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸取）的它能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸取）的 无功功率，进行电压调节。因而无功功率，进行电压调节。因而调节性能较好调节性能较好。 6.1 电力电力系统中无功功率的平衡系统中无功功率的平衡缺点：缺点：同步调相机是旋转机械，运行维护比较复杂；同步调相机是旋转机械，运行维护比较复杂；有功功率损耗有功功率损耗较大，在满负荷时约为额定容量的较大，在满负荷时约为额定容量的1.55%， 容量

8、越小，百分值越大；容量越小，百分值越大；小容量的调相机每小容量的调相机每kVA容量的容量的投资费用投资费用也较大。故同步调也较大。故同步调 相机宜大容量集中使用，容量小于相机宜大容量集中使用，容量小于5MVA的一般不装设。的一般不装设。 同步调相机常安装在枢纽变电所同步调相机常安装在枢纽变电所 。6.1 电力电力系统中无功功率的平衡系统中无功功率的平衡 静电电容器可按静电电容器可按三角形三角形和和星形接法星形接法连接在变电所母线上。连接在变电所母线上。它供给的无功功率它供给的无功功率QC值与所在节点电压的平方成正比，即值与所在节点电压的平方成正比，即 缺点：缺点：电容器的无功功率调节性能比较差

9、。电容器的无功功率调节性能比较差。优点：优点：静电电容器的装设容量可大可小，既可集中使用，静电电容器的装设容量可大可小，既可集中使用，又可以分散安装。且电容器每单位容量的投资费用较小，运又可以分散安装。且电容器每单位容量的投资费用较小，运行时功率损耗亦较小，维护也较方便。行时功率损耗亦较小，维护也较方便。QC=U 2/XC3. 静电电容器静电电容器6.1 电力电力系统中无功功率的平衡系统中无功功率的平衡 静止补偿器由静止补偿器由静电电容器静电电容器与与电抗器电抗器并联组成并联组成 电容器电容器可发出无功功率，可发出无功功率，电抗器电抗器可吸收无功功可吸收无功功率，两者结合起来，再配以适当的率，

10、两者结合起来，再配以适当的调节装置调节装置，就，就能够平滑地改变输出（或吸收）的无功功率。能够平滑地改变输出（或吸收）的无功功率。4. 静止补偿器静止补偿器6.1 电力电力系统中无功功率的平衡系统中无功功率的平衡图图6-5 静止无功补偿器的原理图静止无功补偿器的原理图 (a)可控饱和电抗器型；(b)自饱和电抗器型；(c)可控硅控制电抗器型；(d)可控硅控制电抗器和可控硅投切电容器组合型6.1 电力电力系统中无功功率的平衡系统中无功功率的平衡三、无功功率的平衡三、无功功率的平衡系统中功率平衡：系统中功率平衡：QGC- QL- Q=01) 电源：电源：QGC=QG+QC=QG+ QC1 + QC2

11、 +QC3发电机发电机调调相机相机电容器电容器静止补偿器静止补偿器2)2) 负荷：负荷：未改善未改善 coscos=0.60.9规程规定不低于规程规定不低于0.9,可按此取可按此取QL3) 损耗：损耗： Q = QT + QX + Qb 变压器变压器线路电抗线路电抗线路电纳线路电纳4) 无功无功备用备用:为最大无功负荷的为最大无功负荷的7%8%注意：注意：系统中无功率平衡的前提是系统的电压水平正常系统中无功率平衡的前提是系统的电压水平正常无功不足时应就地补偿无功不足时应就地补偿6.1 电力电力系统中无功功率的平衡系统中无功功率的平衡电力系统无功功率平衡的基本要求电力系统无功功率平衡的基本要求：

12、系统中的无功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。无功功率和网络中的无功损耗。6.1 电力电力系统中无功功率的平衡系统中无功功率的平衡 无功不足应采取的措施无功不足应采取的措施:电力系统的无功功率平衡应分别按电力系统的无功功率平衡应分别按正正常运行时的最大和最小负荷常运行时的最大和最小负荷进行计算。经过无功功率平衡计算进行计算。经过无功功率平衡计算发现发现无功功率不足时无功功率不足时，可以采取的措施有：，可以采取的措施有： (1)(1)要求各类用户将负荷的自然功率因数提高到现行规程规定要求各类

13、用户将负荷的自然功率因数提高到现行规程规定的数值。的数值。 (2)(2)挖掘系统的无功潜力。挖掘系统的无功潜力。例如将系统中暂时闲置的发电机改例如将系统中暂时闲置的发电机改作调相机运行；动员用户的同步电动机过励磁运行等。作调相机运行；动员用户的同步电动机过励磁运行等。 (3)(3)根据无功平衡的需要，增添必要的无功补偿容量，并按无根据无功平衡的需要，增添必要的无功补偿容量，并按无功功率就地平衡的原则进行补偿容量的分配。功功率就地平衡的原则进行补偿容量的分配。小容量的、分散小容量的、分散的无功补偿可采用静电容电器；大容量的、配置在系统中枢点的无功补偿可采用静电容电器；大容量的、配置在系统中枢点的

14、无功补偿则宜采用同步调相机或静止补偿器。的无功补偿则宜采用同步调相机或静止补偿器。6.1 电力电力系统中无功功率的平衡系统中无功功率的平衡四、无功功率平衡和电压水平的关系四、无功功率平衡和电压水平的关系 问题：问题：在什么样的电压水平下实现无功功率平衡？在什么样的电压水平下实现无功功率平衡？应该力求实现在额定电压下的系统无功功率平衡。应该力求实现在额定电压下的系统无功功率平衡。 图图6-7 6-7 无功平衡与电压水平无功平衡与电压水平 异步电机无功异步电机无功发电机无功发电机无功6.2 电力电力系统中无功功率的最优分布系统中无功功率的最优分布无功功率的最优分布无功功率的最优分布无功电源的最优分

15、布无功电源的最优分布等网损微增率等网损微增率无功负荷的最优补偿无功负荷的最优补偿无功经济当量无功经济当量一、一、无功功率电源的最优分布无功功率电源的最优分布目标函数：目标函数： P=P( (QGi) ) 目的：降低网络中的有功损耗目的：降低网络中的有功损耗等约束条件：等约束条件：GL1=10nmiiijQQQ 不等约束条件：不等约束条件：G minGG maxminmaxiiiiiiQQQUUU 拉格朗日函数：拉格朗日函数：GGL1=1()()nmiiiijLP QQQQ 无功平衡无功平衡6.2 电力电力系统中无功功率的最优分布系统中无功功率的最优分布最优分布最优分布求拉格朗日函数的极值：求拉

16、格朗日函数的极值：GGGGL11(1)00,1,2.0iiinmiiijPQLinQQQLQQQ 可改写为：可改写为：GGGG1111ijijPPQQQQQQ 无功网损无功网损微增率微增率有功网损有功网损微增率微增率无功网损无功网损修正系数修正系数二、如何进行二、如何进行无功功率最优分布的计算无功功率最优分布的计算所所以以计计算算相相当当复复杂杂和和因因为为涉涉及及到到QQQPGiGi 6.2 电力电力系统中无功功率的最优分布系统中无功功率的最优分布一般的原则是：一般的原则是：1)1) 计算计算2)2)潮潮流流3)3)分分布布按有功最优分布结果给出各节点按有功最优分布结果给出各节点（除平衡节点

17、外）的除平衡节点外）的P P给出给出P、Q节点的节点的Q给出给出P、U节点的节点的U2)2) 计算计算网损网损微增微增率率由由潮流计算得各无功电源点的潮流计算得各无功电源点的值值0时，减少该电源的时，减少该电源的Q，可降低网损可降低网损进行调整进行调整3)重设电源节点的无功重设电源节点的无功QGi和和PU节点的电压，进行潮流计算，求总节点的电压，进行潮流计算，求总网损、网损微增率，判断平衡节点的网损、网损微增率，判断平衡节点的P，直到直到P最小最小4)当当P不再减小时，各节点网损微增率未必相等，因为受不等条不再减小时，各节点网损微增率未必相等，因为受不等条件限制件限制6.2 电力电力系统中无功

18、功率的最优分布系统中无功功率的最优分布例题：如图，有功功率两电厂均分，求最优无功分配例题：如图，有功功率两电厂均分，求最优无功分配解：解：10.10 j0.40Z 20.04j0.08Z LLLj1.2j0.7SPP 110U 21.0U 11jPQ 22jPQ 1222222222112212112222()0.10()0.04PQPQPRRPQPQUU 22222222112212112222() 0.40 () 0.08PQPQQXXPQPQUU 121212120.200.080.800.16PPQQQQQQQQQQ 6.2 电力电力系统中无功功率的最优分布系统中无功功率的最优分布12

19、1212120.20.081110.810.1611PPQQQQQQQQQQ 按网损等微增率准则确定无功功率分配：按网损等微增率准则确定无功功率分配：由功率平衡条件得：由功率平衡条件得：12L2222120(0.6)0.40(0.6)0.08QQQQQQQ 不计无功网损修正时：不计无功网损修正时：12PPQQ 得：得：Q10.268，Q20.67010.10 j0.40Z 20.04j0.08Z LLLj1.2j0.7SPP 110U 21.0U 11jPQ 22jPQ 126.2 电力电力系统中无功功率的最优分布系统中无功功率的最优分布三、无功功率负荷的最优补偿三、无功功率负荷的最优补偿 负

20、荷的自然功率因数负荷的自然功率因数电动机容量不能太大（重要措施）电动机容量不能太大（重要措施）0max()()eciC QPP 限制电动机的空载运行限制电动机的空载运行同步电机代替异同步电机（收、发）同步电机代替异同步电机（收、发）( (补偿前补偿前0.6-0.9)0.6-0.9) 最优补偿最优补偿补偿容量的确定补偿容量的确定补偿设备的分布补偿设备的分布补偿顺序的选择补偿顺序的选择规划阶段规划阶段 年节约费用年节约费用: :为单位电能损耗价格为单位电能损耗价格( (元元/ /kwh),),max最大负荷损耗小时数最大负荷损耗小时数 装设补偿设备的投资费用装设补偿设备的投资费用: :()()cc

21、icciC QK Q 为折旧维修率为折旧维修率, ,投资回收率投资回收率, ,Kc为单位容量补偿设备投资为单位容量补偿设备投资( (元元/ /kvar) )6.2 电力电力系统中无功功率的最优分布系统中无功功率的最优分布 结论结论0max()()cciCPPK Q cccmax()0iiKPCQQ ceqm ax()Kr 最有网损微增率（也称无功经济当量）最有网损微增率（也称无功经济当量）最优网损微增率准则：最优网损微增率准则：ceqcmax()iKPrQ 只有在网损微增率具有负值且小于只有在网损微增率具有负值且小于reqeq的节点设置的节点设置先后顺序：以网损微增率的大小为序，首先从先后顺序

22、：以网损微增率的大小为序，首先从ciPQ 最小的开始最小的开始令：令：为最小为最小6.3 电力电力系统的电压调整系统的电压调整一、一、系统电压偏移的原因及影响（电压调整的必要性）系统电压偏移的原因及影响（电压调整的必要性）无功充足无功充足电压水平较好的必要条件，不是充分条件电压水平较好的必要条件，不是充分条件调压调压合理分布无功，维持电压质量合理分布无功，维持电压质量1 1、原因（随运行方式的改变而改变）、原因（随运行方式的改变而改变）由于由于R很小，很小，U主要受主要受Q的影响的影响PR QXUU负荷大小的变化负荷大小的变化电力网阻抗参数的变化（设备故障或检修退出）电力网阻抗参数的变化（设备

23、故障或检修退出）电力系统接线的改变电力系统接线的改变6.3 电力电力系统的电压调整系统的电压调整2 2、偏移的影响（电压调整的必要性）、偏移的影响（电压调整的必要性）电压过低电压过低 发电机：发电机：U ，功率角功率角，定子电流定子电流I发电机过热发电机过热异步电机：异步电机：U ，转差率转差率，各绕组各绕组I，温升温升和和，寿命寿命，出力出力P，起动过程长起动过程长烧烧电机电机电炉：电炉：PU2电灯：亮度和发光效率大幅下降电灯：亮度和发光效率大幅下降电压过高电压过高 设备绝缘受损设备绝缘受损 变压器、电动机铁芯饱和，损耗变压器、电动机铁芯饱和，损耗，寿命寿命 白炽灯寿命大为缩短白炽灯寿命大为

24、缩短严重时，无功不足，严重时，无功不足，电压崩溃电压崩溃U0Ut电压崩溃电压崩溃发电机失步发电机失步6.3 电力电力系统的电压调整系统的电压调整3 3、电力系统允许的电压偏移、电力系统允许的电压偏移 35kV及以上电压供电的负荷及以上电压供电的负荷5% 10kV及以下电压供电的负荷及以下电压供电的负荷7% 低压照明负荷低压照明负荷 +5% - -10% 农村电网农村电网 +5% - -10% 事故状态下，允许在上述基础上再增加事故状态下，允许在上述基础上再增加5%，但正偏移，但正偏移 不超过不超过+10% 不可能控制所有的节点电压，选定某些有代表不可能控制所有的节点电压，选定某些有代表性的节点

25、中枢点来进行管理。性的节点中枢点来进行管理。6.3 电力电力系统的电压调整系统的电压调整二、电压波动和中枢点的电压管理二、电压波动和中枢点的电压管理电压波动：电压波动：周期短，影响范围小。冲击或间歇性负荷引起。周期短，影响范围小。冲击或间歇性负荷引起。（1 1）线路串联电容器；）线路串联电容器；（2 2）单独供电；）单独供电；（3 3）串联电抗器加调相机；）串联电抗器加调相机；（4 4）加装无功补偿设备。）加装无功补偿设备。解决措施：解决措施： 电压中枢点：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指那些能够反映和控制整个系统电压水平的节 点（母线）。点（母线）。 电压管理：电压管理

26、：周期长，影响范围大。生活生产规律，气象周期长，影响范围大。生活生产规律，气象 条件等影响。条件等影响。6.3 电力电力系统的电压调整系统的电压调整1电压中枢点的选择电压中枢点的选择（1 1）大型发电厂的高压母线；）大型发电厂的高压母线；（2 2）枢纽变电所的二次母线；）枢纽变电所的二次母线；（3 3）有大量地方性负荷的发电厂母线。）有大量地方性负荷的发电厂母线。一般可选择下列母线作为电压中枢点：一般可选择下列母线作为电压中枢点：图图 电力系统的电压中枢点电力系统的电压中枢点 例：中枢点中枢点中枢点中枢点6.3 电力电力系统的电压调整系统的电压调整2中枢点电压和负荷电压的关系中枢点电压和负荷电

27、压的关系 图 负荷电压与中枢点电压 中枢点中枢点i i的电压满足的电压满足: : UiminUi UimaxUiminUimaxmaxU minU minUmaxU 6.3 电力电力系统的电压调整系统的电压调整中枢点中枢点i的的最低电压最低电压Uimin等于在地区负荷最大时某用户允许等于在地区负荷最大时某用户允许的最低电压的最低电压Umin加上到中枢点的电压损耗加上到中枢点的电压损耗Umax。中枢点中枢点i的的最高电压最高电压Uimax等于地区负荷最小时某用户允许的等于地区负荷最小时某用户允许的最高电压最高电压Umax加上到中枢点的电压损耗加上到中枢点的电压损耗Umin。minminmaxiU

28、UU maxmaxminiUUU 有时中枢点电压不能满足要求，见书上有时中枢点电压不能满足要求，见书上P239-240P239-240的例子的例子6.3 电力电力系统的电压调整系统的电压调整适应：线路长，负荷变化大适应：线路长，负荷变化大方式：方式：难易难易程度：实现较难程度：实现较难3 3、中枢点电压调整方式、中枢点电压调整方式逆调逆调压压最大负荷时提高中枢点电压最大负荷时提高中枢点电压 1.05UN最小负荷时降低中枢点电压最小负荷时降低中枢点电压 1.00UN适应：线路不长，负荷变化不大适应：线路不长，负荷变化不大方式：方式：难易难易程度：最易实现程度：最易实现顺调压顺调压最大负荷时允许中

29、枢点电压低一些最大负荷时允许中枢点电压低一些 1.025UN最小负荷时允许中枢点电压高一些最小负荷时允许中枢点电压高一些 1.075UN适应：中型网络，负荷变化缴小适应：中型网络，负荷变化缴小方式：保持在较线路额定高方式：保持在较线路额定高2%5%难易难易程度：较易实现程度：较易实现常调常调压压6.3 电力电力系统的电压调整系统的电压调整三、电力系统的电压调整三、电力系统的电压调整忽略线路对地电容、变压器励磁支路参数、横向压降忽略线路对地电容、变压器励磁支路参数、横向压降, ,则则G 12G 12N()()iPR QXUU kUkU kkU GU1kjPQ jRX iU2k1电压调整的基本原理

30、电压调整的基本原理电压调整原理图电压调整原理图 6.3 电力电力系统的电压调整系统的电压调整调压比调频复杂，频率系统为一，电压不为一调压比调频复杂，频率系统为一，电压不为一改变改变电压电压水平水平调调压压措措施施利用发电机调压利用发电机调压UG改变励磁电流改变励磁电流改变变压器分接头改变变压器分接头k1，k2改变改变电压电压损耗损耗改变功率分布（主要是改变功率分布（主要是Q）使使U减少减少改变线路参数改变线路参数R+jX（主要是主要是X）减少减少U6.3 电力电力系统的电压调整系统的电压调整2、改变发电机端电压调压、改变发电机端电压调压图图6-19 多级变压供电系统的电压损耗分布多级变压供电系

31、统的电压损耗分布 根据运行情况调节励磁电流来改变机端电压。适合于根据运行情况调节励磁电流来改变机端电压。适合于由由孤立发电厂孤立发电厂不经升压直接供电的小型电力网。在不经升压直接供电的小型电力网。在大型电大型电力系统力系统中发电机调压一般只作为一种辅助性的调压措施。中发电机调压一般只作为一种辅助性的调压措施。15%35%6.3 电力电力系统的电压调整系统的电压调整6.3 电力电力系统的电压调整系统的电压调整 改变变压器的变比调压实际上就是根据调压要求适当改变变压器的变比调压实际上就是根据调压要求适当选择分接头。选择分接头。3、变压器分接头的选择、变压器分接头的选择（1）降压变压器分接头的选择）

32、降压变压器分接头的选择 降压变压器降压变压器TTT1()UPRQX /U 21UUU /k T T( () )k =U1t/U2N1U2U6.3 电力电力系统的电压调整系统的电压调整1T1t2N2UUUUU 1tmax1maxTmax22max()NUUUUU 1 min1minTmin2N2min()tUUUUU 1t1tmax1tmin()/2avUUU 根据根据U1t.av值可选择一个与它最接近的值可选择一个与它最接近的分接头分接头。然后根据所。然后根据所选取的分接头选取的分接头校验校验最大负荷和最小负荷时低压母线上的实最大负荷和最小负荷时低压母线上的实际电压是否满足要求。际电压是否满足

33、要求。最大运方最大运方平均平均最小运方最小运方21T()/UUU k k =U1t/U2N6.3 电力电力系统的电压调整系统的电压调整 升压变压器升压变压器 1T1t2N2UUUUU（2）升压变压器分接头的选择）升压变压器分接头的选择 选择升压变压器分接头的方法与选择降压变压器的基本选择升压变压器分接头的方法与选择降压变压器的基本相同。相同。 1U2U6.3 电力电力系统的电压调整系统的电压调整 有载调压变压器可以在带负荷的条件下切换分接头而有载调压变压器可以在带负荷的条件下切换分接头而且调节范围也比较大，一般在且调节范围也比较大，一般在15%以上。以上。 目前我国暂定，目前我国暂定，110k

34、V级的调压变压器有级的调压变压器有7个分接头，个分接头，即即UN32.5%；220kV级的有级的有9个分接头即个分接头即UN42.0%。 采用有载调压变压器时，可以根据最大负荷算得的采用有载调压变压器时，可以根据最大负荷算得的U1tmax值和最小负荷算得的值和最小负荷算得的U1tmin 分别选择各自合适的分接分别选择各自合适的分接头。这样就能缩小次级电压的变化幅度，甚至改变电压变头。这样就能缩小次级电压的变化幅度，甚至改变电压变化的趋势。化的趋势。 （3 3）有载调压变压器有载调压变压器6.3 电力电力系统的电压调整系统的电压调整（4）三绕组变压器分接头的选择）三绕组变压器分接头的选择 三绕组

35、变压器高压侧和中压侧都有分接头，低压侧没有三绕组变压器高压侧和中压侧都有分接头，低压侧没有三绕组变压器可看作两个双绕组变压器：三绕组变压器可看作两个双绕组变压器： 高、低压侧高、低压侧: :确定高压绕组的分接头（根据低压侧要求）确定高压绕组的分接头（根据低压侧要求） 高、中压侧高、中压侧: :确定中压绕组的分接头（根据中压侧要求）。确定中压绕组的分接头（根据中压侧要求）。 6.3 电力电力系统的电压调整系统的电压调整注意注意：只有当系统无功功率电源容量充足时，用改变变压器：只有当系统无功功率电源容量充足时，用改变变压器变比调压才能奏效。变比调压才能奏效。简单的电力系统图简单的电力系统图 因此，

36、当系统无功功率不足时，首先应装设无功功率补偿设备。因此，当系统无功功率不足时，首先应装设无功功率补偿设备。6.4 无功功率无功功率补偿电压补偿电压 供电点电压供电点电压U1和负荷功率和负荷功率P+jQ已给定，线路电容和变压器已给定，线路电容和变压器的励磁功率略去不计，且不计电压降落的横分量。的励磁功率略去不计，且不计电压降落的横分量。 简单电力网的无功功率补偿简单电力网的无功功率补偿一、利用并联补偿调压一、利用并联补偿调压2U1U6.4 无功功率无功功率补偿电压补偿电压122PRQXUUU c12c2c()PRQQXUUU 补偿前补偿前补偿后补偿后如果补偿前后U1保持不变，则有 c22c22c

37、()PRQQXPRQXUUUU 归算到高压侧的变电所低压侧电压2U1U6.4 无功功率无功功率补偿电压补偿电压2cc2c22c2()UPRQXPRQXQUUXUU由上式可解得由上式可解得 2cc2c2()UQUUX22c2c2c2c22c()kUk UUQkUUUXXk2c2cUkU忽略第二项忽略第二项2U1U6.4 无功功率无功功率补偿电压补偿电压由此可见由此可见: :补偿容量与调压要求和降压变压器的变比选补偿容量与调压要求和降压变压器的变比选择均有关。择均有关。变比变比k k的选择原则：的选择原则：在满足调压的要求下，在满足调压的要求下，使无功补偿容量为最小使无功补偿容量为最小。无功补无功

38、补偿设备的性能不同，选择变比的条件也不相同偿设备的性能不同，选择变比的条件也不相同 。22c2c2c2c22c()kUk UUQkUUUXXk6.4 无功功率无功功率补偿电压补偿电压 1. 补偿设备为静电电容器补偿设备为静电电容器 为了充分利用补偿容量，在最大负荷时电容器应全部投入，为了充分利用补偿容量，在最大负荷时电容器应全部投入，在最小负荷时全部退出。在最小负荷时全部退出。 首先首先，根据调压要求，按最小负荷时没有补偿的情况，根据调压要求，按最小负荷时没有补偿的情况确定确定变压器的分接头变压器的分接头。 22t2NminminUUU U于于是是2N2t2minminUUUU1t2NkUU

39、( (据此选择分接头据此选择分接头U1t) )（确定变比）（确定变比） 分别为最小负分别为最小负荷下低压母线归算到高压侧的荷下低压母线归算到高压侧的电压和低压母线的实际电压电压和低压母线的实际电压22minminUUand 6.4 无功功率无功功率补偿电压补偿电压其次其次，按最大负荷时的调压要求，按最大负荷时的调压要求计算补偿容量计算补偿容量22c2c2cmaxmaxmaxUUQUkXk然后然后，根据算得的补偿容量，从产品目录中，根据算得的补偿容量，从产品目录中选择合适的选择合适的设备。设备。最后最后，根据确定的变比和选定的静电电容器容量，根据确定的变比和选定的静电电容器容量，校验校验实际的电

40、压变化。实际的电压变化。6.4 无功功率无功功率补偿电压补偿电压首先确定变比首先确定变比k2. 补偿设备为同步调相机补偿设备为同步调相机 最大负荷时，同步调相机容量为：最大负荷时，同步调相机容量为： 22c2c2cmaxmaxmaxUUQUkXk最小负荷时调相机容量应为：最小负荷时调相机容量应为：22c2c2cminminminUUQUkXk6.4 无功功率无功功率补偿电压补偿电压2c2c22cmax2cmax2minminminmax()()UkUUUkUU两式相除，得：两式相除，得： 由此可解出：由此可解出： 2c22c222c2cmaxmaxminminmaxminUUUUkUU12tN

41、k U U 确定实际变比确定实际变比 2222maxmaxmaxcccUVQUkXk据此确定分接据此确定分接头电压头电压V V1t1t6.4 无功功率无功功率补偿电压补偿电压 在高压电力网中，电抗远大于电阻，在高压电力网中，电抗远大于电阻， 中无功功率中无功功率引起的引起的QX/V分量就占很大的比重。在这种情况下，分量就占很大的比重。在这种情况下，减少输送无功功率可以产生比较显著的调压效果。反减少输送无功功率可以产生比较显著的调压效果。反之，对截面不大的架空线路和所有电缆线路，用这种之，对截面不大的架空线路和所有电缆线路，用这种方法调压就不合适。方法调压就不合适。U 特别注意特别注意6.4 无

42、功功率无功功率补偿电压补偿电压二、线路串联电容补偿改善电压质量二、线路串联电容补偿改善电压质量 111P RQ XUU 11CC1()PR Q X XUU 未加串联电容前未加串联电容前串联了容抗串联了容抗XC后后 1U2U2cU1U6.4 无功功率无功功率补偿电压补偿电压c1c1/UUQ XU 1c1()cUUUXQ 因此，根据线路末端电压需要提高的数值因此，根据线路末端电压需要提高的数值( (U-Uc) )，就，就可求得需要补偿的电容器的容抗值可求得需要补偿的电容器的容抗值Xc。 6.4 无功功率无功功率补偿电压补偿电压 如果如果每台每台电容器的电容器的额定电流额定电流为为INc，额定电压额

43、定电压为为UNc，额定额定容量容量为为QNc=UNcINc，则可根据通过的最大负荷电流，则可根据通过的最大负荷电流Icmax和所需和所需的容抗值的容抗值XC分别计算电容器串、并联的台数分别计算电容器串、并联的台数n，m以及三相电以及三相电容器的总容量容器的总容量Qc。 串联电容器组 确定线路上串联接入的电容器的个数：确定线路上串联接入的电容器的个数：6.4 无功功率无功功率补偿电压补偿电压 三相总共需要的电容器台数为三相总共需要的电容器台数为3mn。安装时，全。安装时，全部电容器串、并联后装在绝缘平台上。部电容器串、并联后装在绝缘平台上。 cNcNc Nc33QmnQmnU I nUNcIcm

44、axXcmINcIcmax6.4 无功功率无功功率补偿电压补偿电压串联电容补偿前后的沿线电压分布串联电容补偿前后的沿线电压分布（a a）负荷集中在线路末端）负荷集中在线路末端 （b b）沿线路有若干个负荷）沿线路有若干个负荷UU12U12U 6.4 无功功率无功功率补偿电压补偿电压 串联电容器提升的末端电压的数值串联电容器提升的末端电压的数值QXC/U( (即调压即调压效果效果) )随无功负荷增大而增大、无功负荷的减小而随无功负荷增大而增大、无功负荷的减小而减小，减小，恰与调压的要求一致恰与调压的要求一致。这是串联电容器调压。这是串联电容器调压的一个显著优点。但对负荷功率因数高的一个显著优点。但对负荷功率因数高(cos0.95)或导线截面小的线路，由于或导线截面小的线路，由于PR/U分量的比重大，分量的比重大，串联补偿的调压效果就很小。串联补偿的调压效果就很小。6.4 无功功率无功功率补偿电压补偿电压