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1、一、 电压调整相关知识1. 负荷的电压静态特性负荷的电压静态特性是指在频率恒定时，电压与负荷的关系，即 U=f（P,Q）的关系，其中无功负荷与电压之间的变化关系较为重要，因为在电压变化时，无功负荷的变化远远大于有功负荷的变化，而且无功负荷变化引起的电压波动也比有功负荷引起的变化大。（1） 有功负荷的电压静态特性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。同步电动机的负荷完全与电压无关，感应电动机的负荷基本上与电压无关（由于滑差的变化很小） ，因此可以将同步电动机及感应电动机的有功负荷近似看做与电压零次方成正比；照明用电负荷与电压的 1.6 次方成正比，电热、电炉、整流负荷与电压的
2、平方成正比，所以近似的将这类负荷都看做与电压的平方成正比；电力线路损失在输电功率不变的条件下，与电压的平方成反比（变压器的铁损与电压的平方成正比，因其占总网损的的一小部分，可忽略不计） 。有功负荷的电压静态特性可以表示为KPU=P FH%/U% KPU有功负荷的电压效应系数；P FH额定电压 UN 下对应的额定负荷（2） 无功负荷的电压静态特性异步电动机是系统中无功功率的主要消耗者，它决定着系统无功负荷的电压静态特性。除电动机外，变压器、输电线路也消耗一部分无功功率。系统的无功负荷电压静态特性实际上是各种无功无功负荷的综合电压静态特性。在电压变化引起无功变化的情况下，无功负荷变化与电压变化之比
3、称为无功负荷的电压调节效应系数（K U ） ，其变化范围比 KPU变化范围要大，且与有无无功补偿设备有关。2. 无功补偿装置及其调压原理电力系统电压调整需要通过调节无功功率来实现，使用的电压无功功率设备大致可分为无功功率调节设备和电压调节设备。无功调节设备主要有：发电机、调相机、静电电容器、高压输电线路的充电功率、无功静止补偿器（无功静止补偿器包括饱和电抗器型静止补偿器和可控硅控制电抗器） 。电压调节设备主要有：无载调压变压器和有载调压变压器。（1） 无功补偿设备的类型及作用并联电抗并联电容串联电抗串联电容同步补偿 TCR TCS SR静态稳定性 稳定性暂态稳定性 限制电压迅速降低 限制电压缓
4、慢降低 限制电压迅速增加 限制电压缓慢增加 电压控制限制快速行波过电压 对换流站末端无功支持 增加短路等级 其他减少短路等级 为可控硅控制电抗器为可控硅投切电容器为多相饱和电抗器（2） 无功补偿设备调压原理设备作用1）串联电容补偿调压及原理：串联电容补偿调压通常用在供电电压为 35kV 及以下的线路上，主要用在负荷波动大/负荷功率因数又很低的配电线路上。串联电容补偿不仅能提高电压，而且负荷大时调压效果大，负荷小时调压效果小。需要注意的是，超高压输电线路上的串补电容，其作用是改变线路参数，提高输电容量及系统稳定性，而不是为了调压。串联电容补偿的调压原理串联电容补偿的调压原理是将电容器串联在线路上
5、以降低线路电抗值，即用改变线路参数达到调压的目的。它对调压起主要作用是纵向压降，纵向压降越大，调压效果越好。当线路不输送无功功率时，串联补偿基本上不起调压作用。 串联电容补偿的补偿度及补偿容量串联电容器补偿的补偿度 K 是线路上被串入的容抗 Xc 于线路全电抗 X 的比值。当 Xc越大即补偿度 K 越大时，末端电压 Us 也越高。在 XcX，即 K1 时，线路上电抗中的压降便全部被电容器中的容抗所抵消了。此时，线路上只有电阻的压降，这时的补偿叫全补偿；在 XcX 即 K1 时，串联电抗器的容抗压降大于线路上的电抗中的压降，此时的补偿叫过补偿。当过补偿达到某一数值，线路上的电抗压降将全部被电容器
6、容抗压降抵消，此时线路上送、受两端电压相等。如果 K 继续增大，受端电压 U2就会高于送端电压 U1，但事实上这种补偿度是不允许被采用的，因为当 K 值大到一定值时（对不同的系统有不同的 K 值）会出线铁磁谐振或电动机的自励磁现象。因此必须根据系统的死机情况，选择合适的补偿度。根据调压要求可以求得电容器容抗 Xc 的大小，于是串联补偿电容器的容量为QCH3I 2Xc式中 I-通过串联电容器补偿的最大负荷电流。必须说明，这样求得的容量仅仅是从调压的观点来考虑，因此还必须验算是否会产生铁磁谐振及电动机的自励磁等情况。 串联电容补偿的安装要点串补的安装地点与负荷分配情况、电源分布有关。在单电源的线路
7、上，当负荷集中在线路末端时，可将串补放在线路的末端，以避免装载始端时引起的送端电压过高及通过电容器的短路电流增大；当负荷沿线路比较均匀分布时，可将串补安装在距送端电源的三分之一处。在多电源的线路上，串联电容器补偿不应装设在线路的两侧，而应该装设在线路的中间，因为装在线路的两侧时，有可能引起方向保护、距离保护及相差动保护误动作。2）并联电容器补偿调压及原理上述调压方法，基本上是采用无功功率的重新分布或改变线路的电抗的方法达到调压的目的，无功电源基本上是不增加的，因此只有在整个系统不缺少无功电源的前提下才能使用。当整个系统无功电源不足时，就应用增加无功电源的方法调压，并联电容器补偿就是目前应用最广
8、的一种调压方法。 并联电容补偿的调压原理及补偿容量的确定并联电容器补偿调压，是通过在负荷侧安装并联电容器来提高负荷的功率因素，以便减少通过输电线路上的无功来达到调压的目的。并联补偿容量的确定应该根据补偿的主要目的决定。当补偿的主要目的是调压时应按照调压的要求选择容量，当补偿的主要目的是降低网损时，应按最小年运行费用选择。并联电容补偿与串联电容补偿的比较a.调压 由于并联电容器的容量于电压的平方成正比，因而当系统电压下降时，调压效果显著下降，当系统电压上升时，调压效果却显著增大。当串联电容补偿调压时却有与并联电容补偿相反的特性，因此串联电容补偿的调压性能比并联补偿性能要好。b.降低网损 从降低网
9、损方面来比较，并联电容补偿安装比串联电容补偿优越得多。安装并联补偿后，对降低网损的作用很大，往往可以在 12 年内就可以将全部安装电容器的投资收回。串联电容补偿对降低网损作用不大，因为它基本上未改变输电线路上的无功输送容量。串联补偿所降低的网损是由于末端电压提高后获得的，所以降低网损的效果要比并联电容补偿小得多。同时串联补偿会产生铁磁谐振和自励磁等许多异常现象，故在调压方面，串联补偿较并联补偿应用的范围小得多。并联补偿和串联补偿都可以提高输电线路末段电压和减少输电线路的有功功率损耗。但是它们的补偿效果是不一样的。串联补偿可以直接减少输电线路的电压损耗来提高输电线路的末段电压水平，而并联补偿则是
10、通过减少输电线路上流通的无功功率达到减少线路电压损耗，以提高线路的末段电压水平，它的效果不如前者。一般为了减少同一电压损耗，串联电容容量仅为并联电容容量的。并联电容器补偿能够直接减少输电线路的有功功率损耗。而串联补偿是依靠提高末段电压而减少线路中有功损耗。3）超高压并联电抗器调压超高压并联电抗器接在超高压（330kV 及以上）系统的线路的两端或中间，它有改善电力系统无功功率有关运行状况的多种功能。现简述如下：、超高压并联电抗器的作用a.减轻空载或轻负荷线路上的电容效应，以降低工频暂态过电压。改善长输电线路上的电压分布。b.使轻负荷时线路中的无功功率分布尽可能就地平衡，防止无功功率不合理流动c.
11、同时也降低了线路上的功率损失。d.在大机组与系统并列时，降低高压母线上工频稳态电压，便于发电机同期并列。e.防止发电机带长线路可能出现的自励磁谐振现象。f.当采用电抗器中性点经小电抗接地装置时，还可用小电抗器补偿线路相间及相地电容，以加速潜供电弧自动熄灭，便于采用单相快速重合闸。、超高压并联电抗器安装地点及容量的确定电抗器的安装点要按主要用途并进行技术经济比较后确定，通常是单电源线路装在线路末端、双电源线路装在线路中段附近或线路两侧，亦可装在系统容量较大的一侧。电抗器本身是否需要单独装开关要由系统的各种运行方式确定，通常是建设初期或电抗器很少有必要单独断开时可以不装断路器，只用刀闸将电抗器直接
12、联在线路上。电抗器容量，主要应按限制工频过电压、潜供电流、消除自励磁和无功分层、分区就地平衡、便于发电机同期并列操作等要求进行技术经济比较后确定。线路的补偿程度通常用补偿度 K 表示。CLQK式中 并联电抗容量；L装有电抗器线路的充电功率。C一般 K 取 4080。4) 无功静止补偿器静止补偿器（SVC）是将电抗器与电容器并联使用。电容器可发出无功功率，可控电抗器可吸收无功功率，根据负荷变动情况，静止补偿器可以迅速改变输出的无功功率或保持母线电压恒定。 饱和电抗器型静止补偿器。饱和电抗器型静止补偿器是静止无功补偿装置发展的第一种形式，也是在电力系统中应用成功的一种形式。这种静止补偿器是由一台饱
13、和电抗器型（SR）和一组并联电容器组装而成，它由电抗值可变饱和电抗与并联电容组成。在正常额定电压 情况下 ，当负荷功率突然增加时，电压会突然下降，此时，NU0ICL。相位超前系统电压 的下降收到抑制。静止补偿器可以根据负荷的变化，自动调CLI。 。整所吸收的电流，使端电压维持不变。 可控硅控制电抗器。可控硅控制电抗器（TCR）是一个可控电抗，TCR 可用作静止补偿器的可控电抗部分。电容 C 串联的电抗器为高次调谐电感线圈，与电容 C 组成虑波器电路，可以根据需要虑去 5、7、11、13 次等高次谐波。电容器组可在基波电压作用下，发出无功功率，在谐波状态下吸收谐波电流。无功静止补偿器具有很多功能
14、，一般说，需要对无功进行连续和快速控制的地方，都可以装无功静止补偿器，满足以下一个或多个要求：改善电压调整；提高静态和动态稳定；降低过电压减少电压闪烁；阻尼同步振荡；减少电压和电流的不平衡。无功静止补偿器还能够快速、平滑地调节无功功率的大小和方向，以满足动态无功功率补偿要求，尤其是对冲击负荷适应性较好。与同步发电机相比较，运行维护简单，功率损耗小，能够做到分相补偿以适应不平衡的负荷变化。其缺点是最大无功补偿量正比于端电压的平方，在电压很低时，无功补偿量将大大降低。无功静止补偿器的缺点是：没有过负荷能力；没有强励磁；发出无功容量与电压平方成正比，当电压很低时，出力收到很大限制；容易产生谐波。高压
15、输电线路的充电功率。超高压输电线路，由于结构上的原因具有较大的充电功率。是电力系统所固有的无功功率电源。它大大缓解了系统的无功要求。因此常出现在送电端功率过剩，电压过高的情况。高压输电线的充电功率可以由下式求出：L2BUQ式中： 为输电线路的对地总电纳；U 为输电线路的实际运行电压； 为输电线路LB LQ的充电功率。3. 利用变压器调压变压器分接头调压不能增减系统的无功，它只能改变无功分布。因此，在整个系统普遍缺少无功的情况下，不可能用改变分接头的办法来提高所有用户的电压水平。通常分接头设在高压绕组（双绕组变压器） ，或中、高压绕组（三绕组变压器） ，对应高压（或中压）绕组额定电压 Un 的分
16、接头为主抽头，变压器低压绕组不设分接头。调压变压器分为有载调压变压器和无载调压变压器。（1）变压器分接头选择的原则选择变压器分接头时，一般要考虑以下几个问题：1）选出的分接头，应使二次母线实际电压不超过上、下允许的偏移范围。2）区域性大型电厂的升压变压器的分接头应尽量放在最高位置。3）地区性受端电厂变压器分接头应尽量保证发电机有最大的有功、无功出力。4）通常，只按最大负荷及最小负荷两种方式选择变压器的分接头，在这个前提下，也应考虑事故发生后中枢点的电压是否降到临界电压。如果降到临界电压，应采取其他调压措施或自动切负荷措施。5）在无功电源充足的系统中，应使一次系统的电压在上限运行，用户的电压亦尽可能在上限运行。6）在部分系统无功电源有剩余，另一部分无功电源不足
