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1、一、电压调整的必要性 1、电压变化对用户的影响 2、电压变化对电力系统本身的影响 （1）对照明的影响； （2）对电动机的影响 （1）电压降低使网损加大；（2）电压 过低危及系统的稳定性；（3）电压过高 危及电气设备的绝缘 （1）35kV及以上电压供电的负荷允许偏 移10； 3、我国各类用户允许电压偏移 （2）610kV及以上电压供电的负荷允 许偏移7； （3）低压照明负荷允许电压偏移7 、10； （4）其他低压电气设备允许电压偏移 5。 电压偏移的影响 当运行电压偏离额定值较大时，技术经济指标就会 恶化。 发电厂厂用电中由电动机驱动的辅机，其机械转矩 与转速的高次方成正比，电压降低滑差增大，转
2、速 降低，输出功率迅速减少，将影响汽轮、锅炉的工 作，严重情况下将造成安全问题。变压器的运行电 压偏低，若负载功率不变，致使输出电流增加，使 绕组过热。电压偏高，励磁电流增大，铁芯损失增 加，温升增高，严重情况下引起高次谐波共振。 由于局部地区无功不足，运行电压严重低下，一些 变电所在负荷的微小扰动下会出现电压大幅度下滑 ，以至失压，即所谓电压崩溃 . 负荷分类及其对电压影响的控制 电力系统中负荷的变动以及由此而引起的变电所母 线的电压变动可以分为两类： 由生产、生活和气象变化 引起的负荷功率的变化。 负荷功率具有冲击 性或间歇性 电压偏移 调节变压器分接头， 投切电容器以及调节 发电机母线电
3、压 电压波动 安装静止无功补偿器 一类的动态补偿器 安装串联电容 后果 改善 后果 改善 无功功率的平衡与补偿概念的提出 v电力系统中无功功率电源不足，系统结点电 压就要下降。电力系统必须具备足够的无功 电源才能维持所要求的电压水平，以满足系 统安全稳定运行的要求，以下对电力系统中 的无功负荷构成、无功电源构成、电力系统 无功功率平衡问题以及为改善系统无功功率 不平衡而采取的补偿措施等方面进行阐述。 二、电力系统无功功率的平衡 1、电力系统的无功电源 （1）同步发电机；（2）同步调相机；（3） 并联电力电容器；（4）静止补偿器。 2、电力系统的无功负荷和无功损耗 （1）输电线路；（2）变压器；
4、（3）带线圈的 用电设备 等等 v电力系统中的无功电源 v一是 同步发电机以及过激运行的同步电 动机； v二是 无功补偿电源包括电容器、静止无 功补偿器和同期调相机； v三是 110KV及以上电压线路的充电功率 。 以下是电力系统无功电源的构成 v同步发电机 v同步调相机 过激运行时向电网发出滞后的无功功率，欠激 时从电网吸收滞后的无功功率，成为无功功 率用户 ，有正常激磁、过激与欠激三种不同 运行状态 v静电电容器 静电电容器损耗小，投资省，运行灵活，适宜 于分散使用。但具有负调节效应，此外需用 真空开关成组投切，投切次数依赖于这种开 关的性能。 v静止无功补偿器（SVC）属于灵活交流 输电
5、系统（FACTS）的家族，是一种动 态无功补偿装置。 v晶闸管控制的电抗器固定电容型（TCR FC） v晶闸管开关电容器型（TSC） v饱和电抗器（SR）型 v1）TCR-FC型补偿器 v2）TSC型补偿器是用可控硅投切的电容器组 （Thyristor Switched Capacitor）。 v3）SR型补偿器是用直流电流控制的饱和电 抗器（D.C. Control Saturable Reaction） 与固定电容器的并联组合。 v高压输电线路的充电功率 高压及超高压线路是一种数量可观的 无功功率电源，其充电功率与线路电压 的平方成正比。 v电力系统中的无功负荷与无功损耗 1、用户与发电厂
6、厂用电的无功负荷（主 要是异步电动机）、 2、线路和变压器的无功损耗 3、并联电抗器的无功损耗 以下是电力系统无功负荷的构成 v1、异步电动机 v2、变压器：励磁损耗与绕组漏抗损耗，后者 与受载大小有关。 v3、电力线路 ：串联电抗中的无功功率损耗 （感性）与并联电纳中的充电功率（容性） 线路无损 无功电源 无功负荷 无功功率的平衡与补偿 v电力系统的无功平衡与补偿 无功补偿容量的配置应取分区平衡、分级补偿 原则。 中低压架空配电线路的无功补偿满足以下要求： 1.总体平衡与局部平衡相结合 2.供电部门补偿与客户补偿相结合 3.分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主 v配电网无功补偿 的方式 1、
7、变电站高压集中补偿 将高压并联电容器组集中装设在变电站的10kV 母线上，用以补偿变压器的及线路的空载无功 损耗。补偿容量按主变容量的2040来选 择。 v配电网无功补偿 的方式 2、线路分散补偿 将电容器组分散装设在配电线路上，以补偿线 路的无功损耗，这种方式主要用于10kV长线路 或无功消耗较大的馈线。 分散补偿容量通常按“三分之二”法则选取。即 在均匀分布负荷的配电线路上，安装电容器的 最佳容量是该线路平均负荷的23；安装最佳 地点是自送端起的线路长度的23处。 v配电网无功补偿 的方式 3、低压集中补偿 将电容器或无功自动补偿装置安装在低压母线 上，利用自动开关进行自动投切，以补偿低压
8、 配电网的无功损耗。通常按配电变压器容量来 确定补偿容量。 自动投切根据用户的负荷状况和电网的实时运 行参数，进行并联电容器组的自动控制。控制 器可根据电压的变化以及电流、功率因数、有 功功率、无功功率、温度、时间等参数的任意 组合来控制电容器组的投切。 无功补偿容量也可按下式确定： 补偿前的功率因数角 补偿后的功率因数角 v配电网无功补偿 的方式 4、就地补偿（随机补偿） 将电容器装设在用电设备上，即时补偿用电设 备的无功损耗。电动机就地补偿以不超过电动 机空载时的无功消耗为原则，配电变压器低压 侧电容器补偿要防止轻负荷时向10kV配电网倒 送无功。 电动机就地补偿的容量确定原则： 将空载时
9、电动机功率因数补偿到1 电动机空载电流 v无功功率管理的具体措施包括： （1）电力用户的功率因数达到0.95以上； （2）分散安装电容器，就地供无功功率。 （3）在一次及二次变电所的低压母线上安装电容器， 枢纽变电安装调相机。在有无功冲击负荷的变电所 以及超高压送电线末端宜安装静止无功补偿器； （4）对于水、火联合电网，枯水期利用水电机组调相 运行，丰水期利用火电机组调相运行，供出感性无 功功率； （5）同步电动机过激运行，供出感性无功功率。 问题的提出：日常生活中很多负载为感性的， 其等效电路及相量关系如下图。 u i R L cosI当U、P 一定时， 希望将cos提高 功率因数的提高 P
10、 = PR = UIcos 其中消耗的有功功率为： 负 载 i u 说明：由负载性质决定。与电路的参数 和频率有关，与电路的电压、电流无关。 功率因数 和电路参数的关系 R Z 例 40W白炽灯 40W日光灯 发电与供电 设备的容量 要求较大 供电公司一般要求用户的 ， 否则受处罚。 纯电阻电路 R-L-C串联电路 纯电感电路或 纯电容电路 电动机 空载 满载 日光灯 （R-L-C串联电路） 常用电路的功率因数 提高功率因数的原则： 必须保证原负载的工作状态不变。即：加至负 载上的电压和负载的有功功率不变。 提高功率因数的措施: u i R L 并电容 C 并联电容值的计算 u i R L C
11、 设原电路的功率因数为 cos L，要求补偿到 cos 须并联多大电容？（设 U、P 为已知） 分析依据：补偿前后 P、U 不变。 由相量图可知： i u R L C 注意：在感性负载两端并 联电容器不会改变电感电 路的电流和功率因数。只 能使并联点以前的电流减 小，使并联点以前的功率 因数提高。 i u R L C 注意：电容从电网吸收的 无功是超前的电流引起， 电感从电网吸收的无功是 滞后电流引起，由于超前 电流与滞后电流的互补作 用，电感电路从电容并联 点之前的电网吸收的无功 功率减小了。 从而提高了 功率因数。 提高功率因数的意义 加装电容实施无功补偿后，由于减少了由 该电力线输送的无
12、功功率，因而功率因数 得到提高。 （1）提高功率因数可以减少功率损耗。 （2）提高功率因数可使并联节点之前的电流减小 ，从而减少了电力线路的电压损失。 （3）提高功率因数可以提高设备利用率。 呈电容性。 呈电感性 问题与讨论 功率因数补偿到什么程度？理论上可以补偿 成以下三种情况: 功率因素补偿问题（一） 呈电阻性 结论：在 角相同的情况下，补偿成容性要求使用的电容 容量更大，经济上不合算，所以一般工作在欠补偿状态。 感性（ 较小）容性（ 较大） C 较大 功率因数补偿成感性好，还是容性好？ 一般情况下很难做到完全补偿 （即： ） 过补偿 欠补偿 功率因素补偿问题（二） 并联电容补偿后，总电路
13、的有功功率是否改变？ 问题与讨论 R 定性说明：电路中电阻没有变，所以消耗的功率 也不变。 通过计算可知总功率不变。 I、其中 功率因素补偿问题（三） 提高功率因数除并电容外，用其他方法行不行？ 补偿后 R L 串电容 行否 补偿前 R L C 问题与讨论 串电容功率因数可以提高，甚至可以补偿到1，但 不可以这样做！ 原因是：在外加电压不变的情况下，负载得不到所 需的额定工作电压。 同样，电路中串、并电感或电阻也不能用于功率因 数的提高。其请自行分析。 R L C 电压管理和调压方法介绍如下： v分级管理。 v发电厂和有调压能力的变电所按调度所规定 的电压曲线调整无功功率和电压。 v地区调度所
14、监控地区网络的电压、用户电压 及其功率因数。实现无功功率就地平衡。 v中心调度所着重监控主网的电压水平。协调 全网有广泛影响的调压措施，合理分配无功 出力和调整无功潮流。 v协调配合，统一调度与分散控制相结合 v电压控制的目的 （1）保持电网枢纽点电压水平，保证电力系统 稳定运行； （2）保持供电电压的正常范围，保证用户的供 电质量； （3）减少网络损耗； （4）在偶然事故下快速强行励磁，防止电力系 统瓦解 v中枢点电压管理 v一般选择下列母线为电压中枢点： （1）区域性水、火电厂的高压母线； （2）枢纽变电站二次母线； （3）有地方负荷的发电厂母线。 （1）改变发电机端电压；（2）改变变压
15、器变比；（3）靠调相机、电容器组；（4 ）改变输电线路的参数 供电的调压措施（1）逆调压；（2）顺调 压；（3）恒调压 三、电力系统的调压措施 逆调压：如中枢点至各负荷点的供电线 路较长，各负荷规律的变化大致相同， 且变动较大，则在最大负荷时提高中枢 点的电压保持比线路额定电压高5，以 抵偿线路上因最大负荷增大的电压损耗 。在最小负荷时，则要将中枢点电压下 降至额定电压，以防止负荷点的电压过 高。 恒调压：如负荷变动较小，线路上 的电压损耗也较小，这种情况只要 将中枢点电压保持在较线路额定电 压高25的数值，不必随负荷 变化而调整，仍可保持负荷点的电 压质量。 顺调压：适于负荷变动不大，供电
16、距离较近，或用户处允许电压偏移 较大的变电所，即在最大负荷时允 许中枢点电压低一些，但不得低于 线路额定电压的102.5；在最小负 荷时允许中枢点电压高一些，但不 得高于线路额定电压的107.5。 v电压调整方法 1.改变变压器变比调压 先决条件 :电网的无功电源容量充裕 对负荷变化不大的变电所可适当选择变压器的 分接头进行电压调整。对于负荷变化较大的 一次及二次变电所采用负荷调整分接头的变 压器，其切换装置在不能适应频繁操作要求 时，应限制动作的次数。 v改变发电机及调相机励磁调压 v改变发电机及调相机的励磁电流，可以改变 它们的内电势，从而调整母线电压。利用发 电机调压范围为发电机额定电压的5。 v调相机调压属于改变网络无功功率分布进行 调压的方法。即利用调相机的容量就地补偿 负荷所需的无功功率，因而改变了线路输送 的无功功率。从而调节了枢纽站母线的电压 。 v投切电容器组调压 v在最小负荷时，切除全部电容器；而
