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1、第六章第六章 电力系统的电压质量控制电力系统的电压质量控制电压调整电压调整 本章主要介绍电力系统各元件的无功本章主要介绍电力系统各元件的无功功率功率-电压特性，无功功率平衡，以电压特性，无功功率平衡，以及各种调压措施的原理及应用。及各种调压措施的原理及应用。电压偏移过大对电压偏移过大对电力系统本身电力系统本身以及以及用电设备用电设备会带来不良会带来不良的影响。的影响。（1 1）效率下降，经济性变差。）效率下降，经济性变差。（2 2）电压过高，照明设备寿命下降，影响绝缘。）电压过高，照明设备寿命下降，影响绝缘。（3 3）电压过低，电机发热。）电压过低，电机发热。（4 4）系统电压崩溃）系统电压崩
2、溃不可能使所有节点电压都保持为额定值。不可能使所有节点电压都保持为额定值。 电力系统一般规定一个电压偏移的最大允许范围电力系统一般规定一个电压偏移的最大允许范围. . 一、 电压调整的必要性l35kV35kV及以上及以上电压供供电负荷荷:5%:5%l10kV10kV及以下及以下电压供供电负荷荷:7%:7%l低低压照明照明负荷荷:+5%:+5% -10%-10%l农村村电网网:+7.5%:+7.5% -10%-10%我国我国规定的允定的允许电压偏移偏移图图6-1 6-1 等值电路和相量图等值电路和相量图 二、无功功率和电压的关系 例例: :隐极机经过一段线路向负荷供电隐极机经过一段线路向负荷供电
3、 当当P P为一定一定值时，得，得 应该力求力求实现在在额定定电压下的系下的系统无功功率平衡。无功功率平衡。 图图6-2 6-2 无功平衡与电压水平无功平衡与电压水平 负荷无功负荷无功发电机无功发电机无功三、无功功率电源电力力系系统的的无无功功功功率率电源源有有发电机机、同同步步调相相机机、静静电电容容器器及及静静止止补偿器器，后后三三种种装装置置又又称称为无无功功补偿装置装置。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： 2. 2. 同步调相机同步调相机同步同步调相机相机相当于空相当于空载运行的同步运行的同步电动机机。在在过励磁励磁运
4、行运行时，它向系，它向系统供供给感性无功功率而起无功感性无功功率而起无功电源的作用，能提高系源的作用，能提高系统电压；在在欠励磁欠励磁运行运行时（欠励磁最大容量只有（欠励磁最大容量只有过励磁容量的励磁容量的（50%50%65%65%）) )，它从系，它从系统吸取感性无功功率而起无功吸取感性无功功率而起无功负荷作用，可降低系荷作用，可降低系统电压。它能根据装它能根据装设地点地点电压的数的数值平滑改平滑改变输出（或吸取）出（或吸取）的无功功率，的无功功率，进行行电压调节。因而。因而调节性能性能较好好。 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
5、功率损耗有功功率损耗较大，在满负荷时约为额定容量较大，在满负荷时约为额定容量的的 5)%5)%，容量越小，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kVAkVA容量的容量的投资费用投资费用也较大。也较大。故同步调相机宜大容量集中使用，容量小于故同步调相机宜大容量集中使用，容量小于5MVA5MVA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 。静静电电容容器器可可按按三三角角形形和和星星形形接接法法连接接在在变电所所母母线上上。它它供供给的的无无功功功功率率Q QC C值与与所所在在节点点电压的的平平方方成正比，即成正比，即缺点：
6、缺点：电容器的无功功率容器的无功功率调节性能比性能比较差。差。优点：点：静静电电容器的装容器的装设容量可大可小，既可集中容量可大可小，既可集中使用，又可以分散安装。且使用，又可以分散安装。且电容器每容器每单位容量的投位容量的投资费用用较小，运行小，运行时功率功率损耗亦耗亦较小，小，维护也也较方方便。便。QC=V 2/XC3. 静电电容器静电电容器静止静止补偿器由器由静静电电容器容器与与电抗器抗器并并联组成成电容容器器可可发出出无无功功功功率率，电抗抗器器可可吸吸收收无无功功功功率率，两两者者结合合起起来来，再再配配以以适适当当的的调节装装置置，就就能能够平平滑地改滑地改变输出（或吸收）的无功功
7、率。出（或吸收）的无功功率。4. 静止补偿器静止补偿器图图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四、无功功率平衡四、无功功率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：系统中的无：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。负荷所需的无功功率和网络中的无功损耗。 Q Qresres00表示系统中无功功率可以平衡且有适量的表示系统中无功功率可以平衡且有适
8、量的备用；备用；Q Qresres00表示系统中无功功率不足，应考虑加设无表示系统中无功功率不足，应考虑加设无功补偿装置。功补偿装置。五、电力系统的电压调整1造成电压偏移的原因造成电压偏移的原因（1 1）设备及及线路路压降降（2 2）负荷波荷波动（3 3）运行方式改）运行方式改变（4 4）无功不足或）无功不足或过剩剩 一、电力系统电压偏移的原因及影响2 2电压偏移的影响电压偏移的影响 （1 1）电压偏移，效率下降，偏移，效率下降，经济性性变差。差。（2 2）电压过高，照明高，照明设备寿命下降，影响寿命下降，影响绝缘。（3 3）电压过低，低，电机机发热。（4 4）系）系统电压崩崩溃。图图6-6“
9、电压崩溃电压崩溃”现象现象 六、中枢点的电压管理电压中枢点：中枢点：指那些能指那些能够反映和控制整个系反映和控制整个系统电压水平的水平的节点（母点（母线）。）。 1电压中枢点的选择电压中枢点的选择（1 1）大型）大型发电厂的高厂的高压母母线；（2 2）枢）枢纽变电所的二次母所的二次母线；（3 3）有大量地方性）有大量地方性负荷的荷的发电厂母厂母线。 一般可一般可选择下列母下列母线作作为电压中枢点：中枢点：图图6-7 6-7 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3 3中枢点中枢点电压调整的方式整的方式 中枢点中枢点电压调整方式一般分整方式一般分为三三类：逆逆调压
10、、顺调压和和常常调压。 (1)(1)逆逆调压：指指在在电压允允许偏偏移移范范围内内，供供电电压的的调整整使使在在电网网高高峰峰负荷荷时的的电压值高高于于电网网低低谷谷负荷荷时的的电压值。最最大大负荷荷时升升高高电压，但但不不超超过线路路额定定电压的的105%105%，即即V VN N；最小最小负荷荷时降低降低电压，但不低于，但不低于线路的路的额定定电压，即，即V VN N。适适用用于于：中中枢枢点点至至各各负荷荷点点的的线路路较长，各各负荷荷变化化规律律大致相同、且大致相同、且变化幅度化幅度较大的情况。大的情况。最最大大负荷荷时降降低低电压，但但不不低低于于线路路额定定电压的的2.5%2.5%
11、，即即V VN N；最最小小负荷荷时升升高高电压，但但不不超超过线路路额定定电压的的7.5%7.5%，即即V VN N。适适用用于于：负荷荷变动很很小小、线路路损耗耗也也小小，或或者者用用户处电压偏移允偏移允许较大的情况。大的情况。(3) 常调压常调压电 压 保保 持持 在在 较 线 路路 额 定定 电 压 高高 2%2% 5%5%的的 数数 值 ， 即即( ( 1.05)1.05)V VN N，不随，不随负荷荷变化来化来调整中枢点的整中枢点的电压。适用于：适用于：负荷荷变动较小的情况。小的情况。 (2) 顺调压顺调压七、电力系统的电压调整1电压调整的基本原理电压调整的基本原理 图图5-20
12、5-20 电压调整原理图电压调整原理图 （1 1）调节发电机励磁机励磁电流以流以改改变发电机机端机机端电压V VG G；（2 2）改改变变压器的器的变比比k k1 1、k k2 2；（3 3）改改变功率分布功率分布P+jQP+jQ（主要是（主要是Q Q），使），使电压损耗耗V V变化；化；（4 4）改改变网网络参数参数R+jXR+jX（主要是（主要是X X），改），改变电压损耗耗V V。电压调整的措施：电压调整的措施：（六）、 线路串联电容补偿改善电压质量 未加串未加串联电容前容前串串联了容抗了容抗X XC C后后 因此，根据因此，根据线路末端路末端电压需要提高的数需要提高的数值（V V- -V Vc c）， 就可求得需要就可求得需要补偿的的电容容器的容抗器的容抗值X XC C。
