第5章電力系統(tǒng)功率平衡與控制電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本任務(wù)是將電能在電壓、頻率合格的前提下安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地分配給各用電設(shè)備。

本章討論對(duì)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的電力系統(tǒng)如何進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整以保證電能質(zhì)量。

第5章電力系統(tǒng)功率平衡與控制電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本任務(wù)是將電15.1電力系統(tǒng)中有功功率平衡

與頻率變化電力系統(tǒng)理論上應(yīng)時(shí)刻保持有功功率的平衡，即每一時(shí)刻發(fā)電機(jī)發(fā)的有功功率之和應(yīng)等于電力系統(tǒng)消耗的有功功率之和?；?.1電力系統(tǒng)中有功功率平衡

與頻率變化電力系統(tǒng)理論上應(yīng)25.1電力系統(tǒng)中有功功率平衡

與頻率變化實(shí)際上電力系統(tǒng)負(fù)荷消耗的有功功率在不斷變化，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)出的有功功率之和大于電力系統(tǒng)消耗的有功功率之和時(shí)，電力系統(tǒng)的頻率會(huì)上升，反之，電力系統(tǒng)的頻率會(huì)下降。5.1電力系統(tǒng)中有功功率平衡

與頻率變化實(shí)際上電力系統(tǒng)負(fù)3電力系統(tǒng)頻率不穩(wěn)定的影響電力系統(tǒng)的頻率變化對(duì)用電設(shè)備、發(fā)電機(jī)組以及電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況都有很大的影響：1）對(duì)用戶的影響2）對(duì)發(fā)電廠的影響3）對(duì)電力系統(tǒng)的影響我國(guó)規(guī)定允許的頻率范圍為50±0.2Hz電力系統(tǒng)頻率不穩(wěn)定的影響電力系統(tǒng)的頻率變化對(duì)用電設(shè)備、發(fā)電機(jī)45.2有功功率的電源與負(fù)荷5.2.1.有功功率負(fù)荷及其變化實(shí)際負(fù)荷第三種負(fù)荷第二種負(fù)荷第一種負(fù)荷5.2有功功率的電源與負(fù)荷5.2.1.有功功率負(fù)荷及其變化55.2.2.有功功率電源的備用電力系統(tǒng)中的產(chǎn)生有功功率的唯一電源是發(fā)電廠（未來(lái)其他清潔電源并網(wǎng)后也可以看成是發(fā)出有功功率的電源）。為了保證供電可靠性和電能質(zhì)量，電力系統(tǒng)必須留有一定的備用容量。即，電力系統(tǒng)的總發(fā)電容量必須大于其最大負(fù)荷時(shí)需消耗的容量，這多出來(lái)的部分就是備用容量。5.2.2.有功功率電源的備用電力系統(tǒng)中的產(chǎn)生有功功率的唯一65.2.2.有功功率電源的備用系統(tǒng)的備用容量一般可分為負(fù)荷備用，事故備用，檢修備用，國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用。5.2.2.有功功率電源的備用系統(tǒng)的備用容量一般可分為75.2.2.有功功率電源的備用備用容量按其存在的形式又可以分為熱備用和冷備用熱備用是指運(yùn)轉(zhuǎn)中的發(fā)電設(shè)備可能發(fā)的最大功率與系統(tǒng)發(fā)電負(fù)荷之差，也叫運(yùn)轉(zhuǎn)備用或旋轉(zhuǎn)備用。冷備用是指未運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)電設(shè)備可能發(fā)的最大功率，它不包括檢修中的發(fā)電設(shè)備。它作為檢修備用、國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用和部分事故備用。5.2.2.有功功率電源的備用備用容量按其存在的形式又可以分85.3電力系統(tǒng)的有功功率平衡1.負(fù)荷有功功率-頻率靜態(tài)特性

實(shí)驗(yàn)測(cè)得當(dāng)電力系統(tǒng)頻率略有下降時(shí)，同一負(fù)荷實(shí)際吸收的有功功率下降：KL-負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率5.3電力系統(tǒng)的有功功率平衡1.負(fù)荷有功功率-頻率靜態(tài)95.3電力系統(tǒng)的有功功率平衡2.發(fā)電機(jī)的有功功率-頻率靜態(tài)特性

發(fā)電機(jī)組有功功率-頻率靜態(tài)特性曲線斜率KG稱為發(fā)電機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率，又稱發(fā)電機(jī)組的有功功率-頻率靜態(tài)系數(shù)，5.3電力系統(tǒng)的有功功率平衡2.發(fā)電機(jī)的有功功率-頻率靜102.發(fā)電機(jī)的有功功率-頻率靜態(tài)特性

也有把KG的倒數(shù)定義為發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)調(diào)差系數(shù)：汽輪發(fā)電機(jī)組：KG*=16.7～25，=0.06~0.04水輪發(fā)電機(jī)組：KG*=50～250。=0.04~0.022.發(fā)電機(jī)的有功功率-頻率靜態(tài)特性也有把KG的倒數(shù)定義為113.電力系統(tǒng)的有功功率-頻率靜態(tài)特性其中KS=KG+KL，稱為系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率或系統(tǒng)的有功功率-頻率靜態(tài)特性系數(shù)。式中負(fù)號(hào)表示頻率減小時(shí)系統(tǒng)發(fā)出的有功功率增加。對(duì)一個(gè)具體系統(tǒng)，負(fù)荷的KL并不可調(diào)，因此KS主要由KG決定。3.電力系統(tǒng)的有功功率-頻率靜態(tài)特性其中KS=KG+KL，125.3.2電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整1.電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整前面討論的由發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)隨電力系統(tǒng)頻率變化而自動(dòng)控制發(fā)電機(jī)進(jìn)行輸出有功功率的調(diào)整，通常稱為電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整。對(duì)多發(fā)電機(jī)組和多負(fù)荷組成的電力系統(tǒng)，

KS=KL+KG1+KG2+KG3+……5.3.2電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整1.電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整13例5-1設(shè)電力系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)組的容量和它們的單位調(diào)節(jié)功率標(biāo)幺值為：水輪機(jī)組：100MW/臺(tái)×5臺(tái)，KG*=25汽輪機(jī)組：300MW/臺(tái)×2臺(tái)，KG*=16負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率KL*=1.5，系統(tǒng)總負(fù)荷為1000MW，試計(jì)算：1）全部機(jī)組都參加調(diào)頻時(shí)2)汽輪機(jī)組已滿載，僅水輪機(jī)組參加調(diào)頻時(shí)的電力系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率和頻率下降0.2Hz系統(tǒng)能夠承擔(dān)的負(fù)荷增量。例5-1設(shè)電力系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)組的容量和它們的單位調(diào)節(jié)功率標(biāo)幺14例5-1解：1)全部機(jī)組都參加調(diào)頻時(shí)水輪機(jī)組:汽輪機(jī)組:負(fù)荷：電力系統(tǒng):

（MW/Hz）

（MW/Hz）

（MW）

（MW）例5-1解：1)全部機(jī)組都參加調(diào)頻時(shí)（MW/Hz）（MW15例5-1解：2）僅水輪機(jī)組參加調(diào)頻時(shí)電力系統(tǒng):

頻率的一次調(diào)整的作用是有限的，它只能適應(yīng)變化幅度小，變化周期較短的變化負(fù)荷，且一般情況下，一次調(diào)整不能維持頻率不變。

（MW）

（MW）例5-1解：2）僅水輪機(jī)組參加調(diào)頻時(shí)（MW）（MW162.電力系統(tǒng)頻率的二次調(diào)整二次調(diào)頻是人為設(shè)定，根據(jù)電網(wǎng)頻率高低來(lái)調(diào)整機(jī)組負(fù)荷，是指當(dāng)電力系統(tǒng)負(fù)荷或發(fā)電出力發(fā)生較大變化時(shí)，一次調(diào)頻不能使頻率恢復(fù)到規(guī)定范圍時(shí)采用的調(diào)頻方式。二次調(diào)頻由發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻控制器（同步器）來(lái)實(shí)現(xiàn)，2.電力系統(tǒng)頻率的二次調(diào)整二次調(diào)頻是人為設(shè)定，根據(jù)電網(wǎng)頻率高172.電力系統(tǒng)頻率的二次調(diào)整在發(fā)電機(jī)組的有功功率-頻率靜態(tài)特性曲線上頻率的二次調(diào)整體現(xiàn)為曲線的平移。二次調(diào)頻只是增加了發(fā)電機(jī)組的出力

2.電力系統(tǒng)頻率的二次調(diào)整在發(fā)電機(jī)組的有功功率-頻率靜態(tài)特性183.互聯(lián)電力系統(tǒng)頻率的調(diào)整把整個(gè)電力系統(tǒng)看作是由若干個(gè)子系統(tǒng)通過(guò)聯(lián)絡(luò)輸電線路連接而成的互聯(lián)系統(tǒng)，在頻率調(diào)整時(shí)，為了減少線路傳輸損耗，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，還要注意聯(lián)絡(luò)線路交換功率的控制問(wèn)題。3.互聯(lián)電力系統(tǒng)頻率的調(diào)整把整個(gè)電力系統(tǒng)看作是由若干個(gè)子系193.互聯(lián)電力系統(tǒng)頻率的調(diào)整對(duì)B系統(tǒng)ΔPAB是一個(gè)電源，功率平衡方程：

對(duì)A系統(tǒng)ΔPAB是一個(gè)負(fù)荷，功率平衡方程：

3.互聯(lián)電力系統(tǒng)頻率的調(diào)整對(duì)B系統(tǒng)ΔPAB是一個(gè)電源，功率20例5-2如圖5-7所示的兩個(gè)子電力系統(tǒng)通過(guò)聯(lián)絡(luò)線互聯(lián)，正常運(yùn)行時(shí)ΔPAB=0，各子系統(tǒng)的額定容量和以額定容量為基準(zhǔn)的一次調(diào)頻單位調(diào)節(jié)功率標(biāo)幺值如下：A系統(tǒng)：額定容量1500MW，KGA*=20，KLA*=1.5B系統(tǒng)：額定容量2000MW，KGB*=16，KLB*=1.5例5-2如圖5-7所示的兩個(gè)子電力系統(tǒng)通過(guò)聯(lián)絡(luò)線互聯(lián)，正常21例5-2設(shè)A子系統(tǒng)的負(fù)荷增加了100MW，試計(jì)算下列情況下頻率變化量和聯(lián)絡(luò)線上傳輸?shù)挠泄β省?）A、B兩子系統(tǒng)都只有一次調(diào)頻。2）A子系統(tǒng)都增發(fā)60MW（二次調(diào)頻），且A、B都有一次調(diào)頻。3）B子系統(tǒng)增發(fā)100MW（二次調(diào)頻），且A、B都有一次調(diào)頻。例5-2設(shè)A子系統(tǒng)的負(fù)荷增加了100MW，試計(jì)算下列情況下22例5-2解1）A、B兩子系統(tǒng)都只有一次調(diào)頻。ΔPGA=0，ΔPGB=0，ΔPLB=0，ΔPLA=100MW。

(Hz)

(MW)負(fù)號(hào)表示有功功率的實(shí)際傳輸方向與假設(shè)方向相反，是從B流向A。例5-2解1）A、B兩子系統(tǒng)都只有一次調(diào)頻。ΔPGA=0，Δ23例5-2解2）A子系統(tǒng)增發(fā)（二次調(diào)頻）60MW，且A、B都有一次調(diào)頻。ΔPGA=60MW，ΔPGB=0，ΔPLB=0，ΔPLA=100MW。

(Hz)

(MW)這種情況比較理想，頻率偏移較小且線路傳輸功率較小從而損耗也較小。

例5-2解2）A子系統(tǒng)增發(fā)（二次調(diào)頻）60MW，且A、B都有24例5-2解3）B子系統(tǒng)增發(fā)100MW（二次調(diào)頻），且A、B都有一次調(diào)頻ΔPGB=100MW，PGA=0，ΔPLB=0，ΔPLA=100MW。

(Hz)

(MW)這時(shí)通過(guò)聯(lián)絡(luò)線傳輸?shù)墓β屎艽螅瑫?huì)增加線路損耗，雖可維持頻率不變，但不是最佳方案。

例5-2解3）B子系統(tǒng)增發(fā)100MW（二次調(diào)頻），且A、B都25補(bǔ)充習(xí)題：發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù)兩臺(tái)容量為60MW的發(fā)電機(jī)共同承擔(dān)負(fù)荷，它們的調(diào)差系數(shù)分別為4%、3%，若空載時(shí)并聯(lián)運(yùn)行，其頻率為50HZ，試求：（1）總負(fù)荷為100MW時(shí)，這兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組發(fā)出的功率；（2）為使總負(fù)荷為100MW時(shí)，兩臺(tái)機(jī)組能平均分擔(dān)負(fù)荷，它們的轉(zhuǎn)速應(yīng)分別增減多少？補(bǔ)充習(xí)題：發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù)兩臺(tái)容量為60MW的發(fā)電機(jī)共同承擔(dān)26補(bǔ)充習(xí)題：發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù)解（1）設(shè)帶100MW負(fù)荷時(shí)的頻率為兩臺(tái)發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率為：補(bǔ)充習(xí)題：發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù)解（1）設(shè)帶100MW負(fù)荷時(shí)的頻率27（2）平均承擔(dān)負(fù)荷各為50MW時(shí)可知：（2）平均承擔(dān)負(fù)荷各為50MW時(shí)285.4電力系統(tǒng)中無(wú)功功率的平衡電力系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的電壓值是不相等的，是在其額定值附近波動(dòng)，根據(jù)我國(guó)對(duì)電能質(zhì)量的要求，電力系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的電壓偏移必須控制在（1±5%）Un的范圍內(nèi)，如果電壓偏移過(guò)大，會(huì)對(duì)用電設(shè)備和電力系統(tǒng)都造成不利的影響。根據(jù)電力系統(tǒng)的研究，負(fù)荷的無(wú)功功率是隨電壓的降低而減少的，要想保持負(fù)荷端電壓水平，就得向負(fù)荷供應(yīng)所需要的無(wú)功功率。即運(yùn)行電壓水平很大程度上取決于無(wú)功功率是否平衡。5.4電力系統(tǒng)中無(wú)功功率的平衡電力系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的電壓值是不相295.4.1無(wú)功功率負(fù)荷和無(wú)功功率損耗1.無(wú)功功率負(fù)荷QL>0_感性負(fù)荷，如異步電動(dòng)機(jī)等。2.變壓器的無(wú)功功率損耗3.電力線路的無(wú)功功率電力線路是作為無(wú)功功率負(fù)荷還是無(wú)功功率電源要視具體情況而定。5.4.1無(wú)功功率負(fù)荷和無(wú)功功率損耗1.無(wú)功功率負(fù)荷電力305.4.2無(wú)功功率電源與有功功率只能由發(fā)電機(jī)供給不同，產(chǎn)生無(wú)功功率的電源卻有多種，除了發(fā)電機(jī)，還有同期調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容器、靜止補(bǔ)償器等多種無(wú)功補(bǔ)償裝置。5.4.2無(wú)功功率電源與有功功率只能由發(fā)電機(jī)供給不同，產(chǎn)生315.4.2無(wú)功功率電源1.發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，其定子電流和轉(zhuǎn)子電流都不能超過(guò)額定值，在額定運(yùn)行狀態(tài)下，發(fā)電機(jī)發(fā)出的無(wú)功功率為：5.4.2無(wú)功功率電源1.發(fā)電機(jī)325.4.2無(wú)功功率電源2.同期調(diào)相機(jī)

優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)改變其勵(lì)磁電流的大小，可以平滑的改變它的無(wú)功功率大小及方向，因而它可以平滑的調(diào)節(jié)所在地區(qū)的電壓。缺點(diǎn)：是旋轉(zhuǎn)機(jī)械，運(yùn)行維護(hù)比較復(fù)雜，并需要消耗有功功率。一般適用于大容量集中使用。20世紀(jì)70年代以來(lái)同期調(diào)相機(jī)已逐步被靜止補(bǔ)償器取代。5.4.2無(wú)功功率電源2.同期調(diào)相機(jī)335.4.2無(wú)功功率電源3.并聯(lián)電容器并聯(lián)電容器可按三角形或星形接法連接到變電所母線上，只能發(fā)出無(wú)功功率。

5.4.2無(wú)功功率電源3.并聯(lián)電容器345.4.2無(wú)功功率電源4.靜止（無(wú)功）補(bǔ)償器靜止無(wú)功補(bǔ)償器（StaticVarCompensator，SVC）是一種沒(méi)有旋轉(zhuǎn)部件，快速、平滑可控的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置。5.4.2無(wú)功功率電源4.靜止（無(wú)功）補(bǔ)償器355.4.2無(wú)功功率電源5.靜止同步無(wú)功補(bǔ)償器靜止同步無(wú)功補(bǔ)償器又稱靜止無(wú)功發(fā)生器（staticVarGenerator，SVG），是目前技術(shù)最為先進(jìn)的無(wú)功補(bǔ)償裝置。與靜止無(wú)功補(bǔ)償器相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度更快，運(yùn)行范圍更寬，諧波電流含量更少，尤其是所在處電壓較低時(shí)仍可向系統(tǒng)注入較大的無(wú)功功率，它的儲(chǔ)能元件的容量遠(yuǎn)小于它所能提供的無(wú)功容量。5.4.2無(wú)功功率電源5.靜止同步無(wú)功補(bǔ)償器365.4.3無(wú)功功率與電壓的關(guān)系電力系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)必須保持無(wú)功功率的平衡，即電力系統(tǒng)發(fā)出的無(wú)功功率之和必須等于無(wú)功功率負(fù)荷和電力網(wǎng)中無(wú)功功率損耗之和。1.電力系統(tǒng)供給的無(wú)功功率不足會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)電壓下降2.負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓偏低使電力線路、變壓器的無(wú)功功率損耗增加3.節(jié)點(diǎn)電壓大小對(duì)無(wú)功功率分布起決定性的作用5.4.3無(wú)功功率與電壓的關(guān)系電力系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)必須保375.4.3無(wú)功功率與電壓的關(guān)系電力系統(tǒng)無(wú)功功率平衡的基本要求是：1.無(wú)功功率電源容量必須大于無(wú)功功率負(fù)荷的容量，即除了無(wú)功功率時(shí)刻保持平衡外，系統(tǒng)還留有一定的無(wú)功功率備用容量。5.4.3無(wú)功功率與電壓的關(guān)系電力系統(tǒng)無(wú)功功率平衡的基本要385.4.3無(wú)功功率與電壓的關(guān)系2.無(wú)功功率就地補(bǔ)償我國(guó)規(guī)定：以35kV及以上電壓等級(jí)直接供電的工業(yè)負(fù)荷，功率因數(shù)要達(dá)到0.90以上，對(duì)其他負(fù)荷，功率因數(shù)不能低于0.85。3.電力系統(tǒng)在無(wú)功負(fù)荷較小的運(yùn)行階段，可能會(huì)無(wú)功功率過(guò)剩的現(xiàn)象，導(dǎo)致電壓過(guò)高，所以在采取無(wú)功補(bǔ)償措施時(shí)要適當(dāng)考慮選用能雙向補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。5.4.3無(wú)功功率與電壓的關(guān)系2.無(wú)功功率就地補(bǔ)償395.5電力系統(tǒng)的電壓控制5.5.1中樞點(diǎn)的電壓管理

選擇一些具有代表性的節(jié)點(diǎn)對(duì)電力系統(tǒng)的電壓加以監(jiān)控，這些節(jié)點(diǎn)被稱為電壓監(jiān)控中樞點(diǎn)，簡(jiǎn)稱電壓中樞點(diǎn)。電壓中樞點(diǎn)一般選擇：區(qū)域性發(fā)電廠的高壓母線，有大量地方性負(fù)荷的發(fā)電廠母線，樞紐變電所的二次母線城市直降變電所的二次母線。5.5電力系統(tǒng)的電壓控制5.5.1中樞點(diǎn)的電壓管理405.5.1中樞點(diǎn)的電壓管理中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式1）逆調(diào)壓方式在負(fù)荷高峰時(shí)升高中樞點(diǎn)電壓，負(fù)荷低谷時(shí)降低中樞點(diǎn)電壓的調(diào)壓方式稱為逆調(diào)壓。2）順調(diào)壓方式

在負(fù)荷高峰時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓低一些，在負(fù)荷低谷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓高一些。3）常調(diào)壓（恒調(diào)壓）方式無(wú)論是負(fù)荷高峰或負(fù)荷低谷，中樞點(diǎn)電壓基本保持不變5.5.1中樞點(diǎn)的電壓管理中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式415.5.2電壓調(diào)整的基本原理若要調(diào)整用戶端的電壓Ub可以采取以下措施：1）調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流以改變發(fā)電機(jī)端電壓UG；2）適當(dāng)選擇變壓器的變比（k1和k2）；3）改變線路的參數(shù)X；4）改變無(wú)功功率Q的分布5.5.2電壓調(diào)整的基本原理若要調(diào)整用戶端的電壓Ub可以425.5.3電壓調(diào)整措施1.改變發(fā)電機(jī)端電壓UG調(diào)壓

由孤立發(fā)電廠不經(jīng)升壓直接供電的小型電力網(wǎng)，這是最經(jīng)濟(jì)合理的調(diào)壓方式。在大型電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)調(diào)壓只能作為一種輔助性的調(diào)壓措施。5.5.3電壓調(diào)整措施1.改變發(fā)電機(jī)端電壓UG調(diào)壓435.5.3電壓調(diào)整措施2.改變變壓器的變比調(diào)壓

1）降壓變壓器分接頭的選擇負(fù)荷高峰時(shí)

負(fù)荷低谷時(shí)

取它們的算術(shù)平均值

根據(jù)U1av選擇一個(gè)最接近的分接頭，然后還要作校驗(yàn)。

5.5.3電壓調(diào)整措施2.改變變壓器的變比調(diào)壓負(fù)荷高峰44例5-3降壓變壓器如圖所示，變壓器歸算到高壓側(cè)的阻抗為（2.44+j40）Ω，已知在最大負(fù)荷時(shí)通過(guò)變壓器的功率為（28+j14）MVA，高壓側(cè)的電壓U1max=110kV，要求低壓側(cè)的電壓U2max不小于6kV；最小負(fù)荷時(shí)通過(guò)變壓器的功率為（10+j6）MVA，高壓側(cè)的電壓U1min=113kV，要求低壓側(cè)的電壓U2min不小于6.6kV，試選擇變壓器的分接頭。例5-3降壓變壓器如圖所示，變壓器歸算到高壓側(cè)的阻抗為（245例5-3解：選分接頭(-2.5%)：U1t=107.25(kV)例5-3解：選分接頭(-2.5%)：U1t=107.2546例5-3校驗(yàn)，改變變壓器變比后，變壓器的低壓母線的實(shí)際電壓值

負(fù)荷高峰時(shí)

負(fù)荷低谷時(shí)

（kV）>6.0（kV）

（kV）<6.6（kV）

可見所選的分接頭（-2.5%）符合調(diào)壓要求。例5-3校驗(yàn)，改變變壓器變比后，變壓器的低壓母線的實(shí)際電壓值475.5.3電壓調(diào)整措施2.改變變壓器的變比調(diào)壓

2）升壓變壓器分接頭的選擇負(fù)荷高峰時(shí)

負(fù)荷低谷時(shí)

取它們的算術(shù)平均值

根據(jù)U1av選擇一個(gè)最接近的分接頭，然后還要作校驗(yàn)。

5.5.3電壓調(diào)整措施2.改變變壓器的變比調(diào)壓負(fù)荷高峰48例5-4升壓變壓器如圖所示，變壓器歸算到高壓側(cè)的阻抗為（3+j40）Ω，已知在最大負(fù)荷時(shí)通過(guò)變壓器的功率為（28+j14）MVA，高壓側(cè)的電壓U1max=120kV；最小負(fù)荷時(shí)通過(guò)變壓器的功率為（14+j10）MVA，高壓側(cè)的電壓U1min=114kV，低壓側(cè)的電壓允許變化范圍為(10~11)kV，試選擇變壓器的分接頭。例5-4升壓變壓器如圖所示，變壓器歸算到高壓側(cè)的阻抗為（349例5-4解：選主分接頭：U1t=121(kV)例5-4解：選主分接頭：U1t=121(kV)50例5-4校驗(yàn)，改變變壓器變比后，變壓器的低壓母線的實(shí)際電壓值

負(fù)荷高峰時(shí)

負(fù)荷低谷時(shí)

可見所選的主分接頭符合調(diào)壓要求。（kV）<11（kV）

（kV）>10（kV）例5-4校驗(yàn)，改變變壓器變比后，變壓器的低壓母線的實(shí)際電壓值512、改變變壓器的變比調(diào)壓三繞組變壓器的分接頭選擇公式與雙繞組降壓變壓器相同，因?yàn)槿@組變壓器的高、中壓繞組都有分接頭，需要對(duì)高壓和中壓繞組的分接頭經(jīng)過(guò)兩次計(jì)算來(lái)逐個(gè)選擇，至于先選擇哪一側(cè)的分接頭，要根據(jù)功率的流向來(lái)決定，例如三繞組降壓變壓器（功率從高壓側(cè)流向低、中壓側(cè)）要先按低壓母線的調(diào)壓要求選擇高壓側(cè)的分接頭（把高低壓繞組相當(dāng)于一個(gè)雙繞組變壓器），然后按中壓母線的調(diào)壓要求選擇中壓側(cè)的分接頭（此時(shí)把高中壓繞組相當(dāng)于一個(gè)雙繞組變壓器）。2、改變變壓器的變比調(diào)壓三繞組變壓器的分接頭選擇公式與雙繞組523.改變無(wú)功功率分布調(diào)壓當(dāng)電力系統(tǒng)無(wú)功功率不足時(shí)，就不能單靠改變變壓器的變比來(lái)進(jìn)行調(diào)壓，必須在適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償。

沒(méi)并聯(lián)電容

并聯(lián)C后

如果要補(bǔ)償前后供電點(diǎn)的電壓U1保持不變3.改變無(wú)功功率分布調(diào)壓當(dāng)電力系統(tǒng)無(wú)功功率不足時(shí)，就不能單53討論在確定補(bǔ)償容量QC之前，要先選擇適當(dāng)?shù)淖儔浩鞯姆纸宇^，選擇原則是：在滿足調(diào)壓要求條件下，使無(wú)功功率補(bǔ)償容量最小。討論在確定補(bǔ)償容量QC之前，要先選擇適當(dāng)?shù)淖儔浩鞯姆纸宇^，選543.改變無(wú)功功率分布調(diào)壓（1）選用并聯(lián)電容器在最大負(fù)荷時(shí)全部接入，最小負(fù)荷時(shí)全部切除

最大負(fù)荷時(shí)確定變壓器的變比k=Ut/U2N

變壓器高壓端最小負(fù)荷時(shí)若要求補(bǔ)償后使變壓器低壓側(cè)的電壓提高到需補(bǔ)償?shù)腝C3.改變無(wú)功功率分布調(diào)壓（1）選用并聯(lián)電容器最大負(fù)荷時(shí)確定變553.改變無(wú)功功率分布調(diào)壓（2）若補(bǔ)償設(shè)備為同期調(diào)相機(jī)（或靜止補(bǔ)償器）其特點(diǎn)是在最大負(fù)荷時(shí)能發(fā)出無(wú)功功率，在最小負(fù)荷時(shí)能吸收無(wú)功率，進(jìn)行雙向補(bǔ)償。

3.改變無(wú)功功率分布調(diào)壓（2）若補(bǔ)償設(shè)備為同期調(diào)相機(jī)（或靜止563.改變無(wú)功功率分布調(diào)壓最大負(fù)荷時(shí)最小負(fù)荷時(shí)吸收的無(wú)功功率解得變壓器的變比

選擇最接近的分接頭，確定實(shí)際變比kt

并代入，求出需補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率設(shè)備的容量QC。

3.改變無(wú)功功率分布調(diào)壓最大負(fù)荷時(shí)最小負(fù)荷時(shí)吸收的無(wú)功功率解57例5-5簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)及其等值電路如圖5-18(a)、(b)所示，變壓器勵(lì)磁支路和線路電容忽略不計(jì)，變壓器2的變比為,已知節(jié)點(diǎn)1歸算到高壓側(cè)的電壓為118kV，且維持不變，低壓母線側(cè)電壓要求保持為10.5kV，試計(jì)算無(wú)功補(bǔ)償容量。例5-5簡(jiǎn)單電力系統(tǒng)及其等值電路如圖5-18(a)、(b)58例5-5解：（1）計(jì)算未補(bǔ)償時(shí)歸算到高壓側(cè)的低壓母線電壓和此題屬于已知首端電壓和末端功率求末端電壓。所以先按線路額定電壓計(jì)算始端輸入功率：

（MVA）

（MVA）

例5-5解：（1）計(jì)算未補(bǔ)償時(shí)歸算到高壓側(cè)的低壓母線電壓59例5-5用始端功率和始端電壓求末端電壓：（kV）（kV）例5-5用始端功率和始端電壓求末端電壓：（kV）（kV）60例5-5（2）選用并聯(lián)電容器按最小負(fù)荷時(shí)沒(méi)有無(wú)功補(bǔ)償確定變壓器的分接頭電壓

（kV）選主分接頭k=110/11=10

選最接近容量的電容器進(jìn)行補(bǔ)償，并要作校驗(yàn)，這里校驗(yàn)略例5-5（2）選用并聯(lián)電容器（kV）選主分接頭k=11061例5-5（3）選用同期調(diào)相機(jī)，設(shè)先確定變壓的變比選擇最接近的分接頭k=9.5選最接近的同期調(diào)相機(jī)，其額定容量為7.5MVA例5-5（3）選用同期調(diào)相機(jī)，設(shè)選擇最接近的分接頭k=9624.改變輸電線路參數(shù)調(diào)壓對(duì)于110kV和35kV的輸電線路，如果傳輸線路比較長(zhǎng)，且需傳輸?shù)墓β首兓容^大，功率因數(shù)比較低，則可以線路上串聯(lián)電容器，利用電容器的容抗抵消線路上的感抗，使線路的電壓損耗減小，線路末端的電壓提高，從而改善電壓質(zhì)量。4.改變輸電線路參數(shù)調(diào)壓對(duì)于110kV和35kV的輸電線路63第5章結(jié)束第5章結(jié)束64第5章電力系統(tǒng)功率平衡與控制電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本任務(wù)是將電能在電壓、頻率合格的前提下安全、可靠、經(jīng)濟(jì)地分配給各用電設(shè)備。

本章討論對(duì)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行的電力系統(tǒng)如何進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整以保證電能質(zhì)量。

第5章電力系統(tǒng)功率平衡與控制電力系統(tǒng)運(yùn)行的基本任務(wù)是將電655.1電力系統(tǒng)中有功功率平衡

與頻率變化電力系統(tǒng)理論上應(yīng)時(shí)刻保持有功功率的平衡，即每一時(shí)刻發(fā)電機(jī)發(fā)的有功功率之和應(yīng)等于電力系統(tǒng)消耗的有功功率之和?；?.1電力系統(tǒng)中有功功率平衡

與頻率變化電力系統(tǒng)理論上應(yīng)665.1電力系統(tǒng)中有功功率平衡

與頻率變化實(shí)際上電力系統(tǒng)負(fù)荷消耗的有功功率在不斷變化，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)出的有功功率之和大于電力系統(tǒng)消耗的有功功率之和時(shí)，電力系統(tǒng)的頻率會(huì)上升，反之，電力系統(tǒng)的頻率會(huì)下降。5.1電力系統(tǒng)中有功功率平衡

與頻率變化實(shí)際上電力系統(tǒng)負(fù)67電力系統(tǒng)頻率不穩(wěn)定的影響電力系統(tǒng)的頻率變化對(duì)用電設(shè)備、發(fā)電機(jī)組以及電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況都有很大的影響：1）對(duì)用戶的影響2）對(duì)發(fā)電廠的影響3）對(duì)電力系統(tǒng)的影響我國(guó)規(guī)定允許的頻率范圍為50±0.2Hz電力系統(tǒng)頻率不穩(wěn)定的影響電力系統(tǒng)的頻率變化對(duì)用電設(shè)備、發(fā)電機(jī)685.2有功功率的電源與負(fù)荷5.2.1.有功功率負(fù)荷及其變化實(shí)際負(fù)荷第三種負(fù)荷第二種負(fù)荷第一種負(fù)荷5.2有功功率的電源與負(fù)荷5.2.1.有功功率負(fù)荷及其變化695.2.2.有功功率電源的備用電力系統(tǒng)中的產(chǎn)生有功功率的唯一電源是發(fā)電廠（未來(lái)其他清潔電源并網(wǎng)后也可以看成是發(fā)出有功功率的電源）。為了保證供電可靠性和電能質(zhì)量，電力系統(tǒng)必須留有一定的備用容量。即，電力系統(tǒng)的總發(fā)電容量必須大于其最大負(fù)荷時(shí)需消耗的容量，這多出來(lái)的部分就是備用容量。5.2.2.有功功率電源的備用電力系統(tǒng)中的產(chǎn)生有功功率的唯一705.2.2.有功功率電源的備用系統(tǒng)的備用容量一般可分為負(fù)荷備用，事故備用，檢修備用，國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用。5.2.2.有功功率電源的備用系統(tǒng)的備用容量一般可分為715.2.2.有功功率電源的備用備用容量按其存在的形式又可以分為熱備用和冷備用熱備用是指運(yùn)轉(zhuǎn)中的發(fā)電設(shè)備可能發(fā)的最大功率與系統(tǒng)發(fā)電負(fù)荷之差，也叫運(yùn)轉(zhuǎn)備用或旋轉(zhuǎn)備用。冷備用是指未運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)電設(shè)備可能發(fā)的最大功率，它不包括檢修中的發(fā)電設(shè)備。它作為檢修備用、國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用和部分事故備用。5.2.2.有功功率電源的備用備用容量按其存在的形式又可以分725.3電力系統(tǒng)的有功功率平衡1.負(fù)荷有功功率-頻率靜態(tài)特性

實(shí)驗(yàn)測(cè)得當(dāng)電力系統(tǒng)頻率略有下降時(shí)，同一負(fù)荷實(shí)際吸收的有功功率下降：KL-負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率5.3電力系統(tǒng)的有功功率平衡1.負(fù)荷有功功率-頻率靜態(tài)735.3電力系統(tǒng)的有功功率平衡2.發(fā)電機(jī)的有功功率-頻率靜態(tài)特性

發(fā)電機(jī)組有功功率-頻率靜態(tài)特性曲線斜率KG稱為發(fā)電機(jī)組的單位調(diào)節(jié)功率，又稱發(fā)電機(jī)組的有功功率-頻率靜態(tài)系數(shù)，5.3電力系統(tǒng)的有功功率平衡2.發(fā)電機(jī)的有功功率-頻率靜742.發(fā)電機(jī)的有功功率-頻率靜態(tài)特性

也有把KG的倒數(shù)定義為發(fā)電機(jī)組的靜態(tài)調(diào)差系數(shù)：汽輪發(fā)電機(jī)組：KG*=16.7～25，=0.06~0.04水輪發(fā)電機(jī)組：KG*=50～250。=0.04~0.022.發(fā)電機(jī)的有功功率-頻率靜態(tài)特性也有把KG的倒數(shù)定義為753.電力系統(tǒng)的有功功率-頻率靜態(tài)特性其中KS=KG+KL，稱為系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率或系統(tǒng)的有功功率-頻率靜態(tài)特性系數(shù)。式中負(fù)號(hào)表示頻率減小時(shí)系統(tǒng)發(fā)出的有功功率增加。對(duì)一個(gè)具體系統(tǒng)，負(fù)荷的KL并不可調(diào)，因此KS主要由KG決定。3.電力系統(tǒng)的有功功率-頻率靜態(tài)特性其中KS=KG+KL，765.3.2電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整1.電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整前面討論的由發(fā)電機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)隨電力系統(tǒng)頻率變化而自動(dòng)控制發(fā)電機(jī)進(jìn)行輸出有功功率的調(diào)整，通常稱為電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整。對(duì)多發(fā)電機(jī)組和多負(fù)荷組成的電力系統(tǒng)，

KS=KL+KG1+KG2+KG3+……5.3.2電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整1.電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整77例5-1設(shè)電力系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)組的容量和它們的單位調(diào)節(jié)功率標(biāo)幺值為：水輪機(jī)組：100MW/臺(tái)×5臺(tái)，KG*=25汽輪機(jī)組：300MW/臺(tái)×2臺(tái)，KG*=16負(fù)荷的單位調(diào)節(jié)功率KL*=1.5，系統(tǒng)總負(fù)荷為1000MW，試計(jì)算：1）全部機(jī)組都參加調(diào)頻時(shí)2)汽輪機(jī)組已滿載，僅水輪機(jī)組參加調(diào)頻時(shí)的電力系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率和頻率下降0.2Hz系統(tǒng)能夠承擔(dān)的負(fù)荷增量。例5-1設(shè)電力系統(tǒng)中各發(fā)電機(jī)組的容量和它們的單位調(diào)節(jié)功率標(biāo)幺78例5-1解：1)全部機(jī)組都參加調(diào)頻時(shí)水輪機(jī)組:汽輪機(jī)組:負(fù)荷：電力系統(tǒng):

（MW/Hz）

（MW/Hz）

（MW）

（MW）例5-1解：1)全部機(jī)組都參加調(diào)頻時(shí)（MW/Hz）（MW79例5-1解：2）僅水輪機(jī)組參加調(diào)頻時(shí)電力系統(tǒng):

頻率的一次調(diào)整的作用是有限的，它只能適應(yīng)變化幅度小，變化周期較短的變化負(fù)荷，且一般情況下，一次調(diào)整不能維持頻率不變。

（MW）

（MW）例5-1解：2）僅水輪機(jī)組參加調(diào)頻時(shí)（MW）（MW802.電力系統(tǒng)頻率的二次調(diào)整二次調(diào)頻是人為設(shè)定，根據(jù)電網(wǎng)頻率高低來(lái)調(diào)整機(jī)組負(fù)荷，是指當(dāng)電力系統(tǒng)負(fù)荷或發(fā)電出力發(fā)生較大變化時(shí)，一次調(diào)頻不能使頻率恢復(fù)到規(guī)定范圍時(shí)采用的調(diào)頻方式。二次調(diào)頻由發(fā)電機(jī)組的調(diào)頻控制器（同步器）來(lái)實(shí)現(xiàn)，2.電力系統(tǒng)頻率的二次調(diào)整二次調(diào)頻是人為設(shè)定，根據(jù)電網(wǎng)頻率高812.電力系統(tǒng)頻率的二次調(diào)整在發(fā)電機(jī)組的有功功率-頻率靜態(tài)特性曲線上頻率的二次調(diào)整體現(xiàn)為曲線的平移。二次調(diào)頻只是增加了發(fā)電機(jī)組的出力

2.電力系統(tǒng)頻率的二次調(diào)整在發(fā)電機(jī)組的有功功率-頻率靜態(tài)特性823.互聯(lián)電力系統(tǒng)頻率的調(diào)整把整個(gè)電力系統(tǒng)看作是由若干個(gè)子系統(tǒng)通過(guò)聯(lián)絡(luò)輸電線路連接而成的互聯(lián)系統(tǒng)，在頻率調(diào)整時(shí)，為了減少線路傳輸損耗，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，還要注意聯(lián)絡(luò)線路交換功率的控制問(wèn)題。3.互聯(lián)電力系統(tǒng)頻率的調(diào)整把整個(gè)電力系統(tǒng)看作是由若干個(gè)子系833.互聯(lián)電力系統(tǒng)頻率的調(diào)整對(duì)B系統(tǒng)ΔPAB是一個(gè)電源，功率平衡方程：

對(duì)A系統(tǒng)ΔPAB是一個(gè)負(fù)荷，功率平衡方程：

3.互聯(lián)電力系統(tǒng)頻率的調(diào)整對(duì)B系統(tǒng)ΔPAB是一個(gè)電源，功率84例5-2如圖5-7所示的兩個(gè)子電力系統(tǒng)通過(guò)聯(lián)絡(luò)線互聯(lián)，正常運(yùn)行時(shí)ΔPAB=0，各子系統(tǒng)的額定容量和以額定容量為基準(zhǔn)的一次調(diào)頻單位調(diào)節(jié)功率標(biāo)幺值如下：A系統(tǒng)：額定容量1500MW，KGA*=20，KLA*=1.5B系統(tǒng)：額定容量2000MW，KGB*=16，KLB*=1.5例5-2如圖5-7所示的兩個(gè)子電力系統(tǒng)通過(guò)聯(lián)絡(luò)線互聯(lián)，正常85例5-2設(shè)A子系統(tǒng)的負(fù)荷增加了100MW，試計(jì)算下列情況下頻率變化量和聯(lián)絡(luò)線上傳輸?shù)挠泄β省?）A、B兩子系統(tǒng)都只有一次調(diào)頻。2）A子系統(tǒng)都增發(fā)60MW（二次調(diào)頻），且A、B都有一次調(diào)頻。3）B子系統(tǒng)增發(fā)100MW（二次調(diào)頻），且A、B都有一次調(diào)頻。例5-2設(shè)A子系統(tǒng)的負(fù)荷增加了100MW，試計(jì)算下列情況下86例5-2解1）A、B兩子系統(tǒng)都只有一次調(diào)頻。ΔPGA=0，ΔPGB=0，ΔPLB=0，ΔPLA=100MW。

(Hz)

(MW)負(fù)號(hào)表示有功功率的實(shí)際傳輸方向與假設(shè)方向相反，是從B流向A。例5-2解1）A、B兩子系統(tǒng)都只有一次調(diào)頻。ΔPGA=0，Δ87例5-2解2）A子系統(tǒng)增發(fā)（二次調(diào)頻）60MW，且A、B都有一次調(diào)頻。ΔPGA=60MW，ΔPGB=0，ΔPLB=0，ΔPLA=100MW。

(Hz)

(MW)這種情況比較理想，頻率偏移較小且線路傳輸功率較小從而損耗也較小。

例5-2解2）A子系統(tǒng)增發(fā)（二次調(diào)頻）60MW，且A、B都有88例5-2解3）B子系統(tǒng)增發(fā)100MW（二次調(diào)頻），且A、B都有一次調(diào)頻ΔPGB=100MW，PGA=0，ΔPLB=0，ΔPLA=100MW。

(Hz)

(MW)這時(shí)通過(guò)聯(lián)絡(luò)線傳輸?shù)墓β屎艽?，?huì)增加線路損耗，雖可維持頻率不變，但不是最佳方案。

例5-2解3）B子系統(tǒng)增發(fā)100MW（二次調(diào)頻），且A、B都89補(bǔ)充習(xí)題：發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù)兩臺(tái)容量為60MW的發(fā)電機(jī)共同承擔(dān)負(fù)荷，它們的調(diào)差系數(shù)分別為4%、3%，若空載時(shí)并聯(lián)運(yùn)行，其頻率為50HZ，試求：（1）總負(fù)荷為100MW時(shí)，這兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組發(fā)出的功率；（2）為使總負(fù)荷為100MW時(shí)，兩臺(tái)機(jī)組能平均分擔(dān)負(fù)荷，它們的轉(zhuǎn)速應(yīng)分別增減多少？補(bǔ)充習(xí)題：發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù)兩臺(tái)容量為60MW的發(fā)電機(jī)共同承擔(dān)90補(bǔ)充習(xí)題：發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù)解（1）設(shè)帶100MW負(fù)荷時(shí)的頻率為兩臺(tái)發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率為：補(bǔ)充習(xí)題：發(fā)電機(jī)的調(diào)差系數(shù)解（1）設(shè)帶100MW負(fù)荷時(shí)的頻率91（2）平均承擔(dān)負(fù)荷各為50MW時(shí)可知：（2）平均承擔(dān)負(fù)荷各為50MW時(shí)925.4電力系統(tǒng)中無(wú)功功率的平衡電力系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的電壓值是不相等的，是在其額定值附近波動(dòng)，根據(jù)我國(guó)對(duì)電能質(zhì)量的要求，電力系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的電壓偏移必須控制在（1±5%）Un的范圍內(nèi)，如果電壓偏移過(guò)大，會(huì)對(duì)用電設(shè)備和電力系統(tǒng)都造成不利的影響。根據(jù)電力系統(tǒng)的研究，負(fù)荷的無(wú)功功率是隨電壓的降低而減少的，要想保持負(fù)荷端電壓水平，就得向負(fù)荷供應(yīng)所需要的無(wú)功功率。即運(yùn)行電壓水平很大程度上取決于無(wú)功功率是否平衡。5.4電力系統(tǒng)中無(wú)功功率的平衡電力系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)的電壓值是不相935.4.1無(wú)功功率負(fù)荷和無(wú)功功率損耗1.無(wú)功功率負(fù)荷QL>0_感性負(fù)荷，如異步電動(dòng)機(jī)等。2.變壓器的無(wú)功功率損耗3.電力線路的無(wú)功功率電力線路是作為無(wú)功功率負(fù)荷還是無(wú)功功率電源要視具體情況而定。5.4.1無(wú)功功率負(fù)荷和無(wú)功功率損耗1.無(wú)功功率負(fù)荷電力945.4.2無(wú)功功率電源與有功功率只能由發(fā)電機(jī)供給不同，產(chǎn)生無(wú)功功率的電源卻有多種，除了發(fā)電機(jī)，還有同期調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電容器、靜止補(bǔ)償器等多種無(wú)功補(bǔ)償裝置。5.4.2無(wú)功功率電源與有功功率只能由發(fā)電機(jī)供給不同，產(chǎn)生955.4.2無(wú)功功率電源1.發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)在正常運(yùn)行時(shí)，其定子電流和轉(zhuǎn)子電流都不能超過(guò)額定值，在額定運(yùn)行狀態(tài)下，發(fā)電機(jī)發(fā)出的無(wú)功功率為：5.4.2無(wú)功功率電源1.發(fā)電機(jī)965.4.2無(wú)功功率電源2.同期調(diào)相機(jī)

優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)改變其勵(lì)磁電流的大小，可以平滑的改變它的無(wú)功功率大小及方向，因而它可以平滑的調(diào)節(jié)所在地區(qū)的電壓。缺點(diǎn)：是旋轉(zhuǎn)機(jī)械，運(yùn)行維護(hù)比較復(fù)雜，并需要消耗有功功率。一般適用于大容量集中使用。20世紀(jì)70年代以來(lái)同期調(diào)相機(jī)已逐步被靜止補(bǔ)償器取代。5.4.2無(wú)功功率電源2.同期調(diào)相機(jī)975.4.2無(wú)功功率電源3.并聯(lián)電容器并聯(lián)電容器可按三角形或星形接法連接到變電所母線上，只能發(fā)出無(wú)功功率。

5.4.2無(wú)功功率電源3.并聯(lián)電容器985.4.2無(wú)功功率電源4.靜止（無(wú)功）補(bǔ)償器靜止無(wú)功補(bǔ)償器（StaticVarCompensator，SVC）是一種沒(méi)有旋轉(zhuǎn)部件，快速、平滑可控的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置。5.4.2無(wú)功功率電源4.靜止（無(wú)功）補(bǔ)償器995.4.2無(wú)功功率電源5.靜止同步無(wú)功補(bǔ)償器靜止同步無(wú)功補(bǔ)償器又稱靜止無(wú)功發(fā)生器（staticVarGenerator，SVG），是目前技術(shù)最為先進(jìn)的無(wú)功補(bǔ)償裝置。與靜止無(wú)功補(bǔ)償器相比，其主要優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度更快，運(yùn)行范圍更寬，諧波電流含量更少，尤其是所在處電壓較低時(shí)仍可向系統(tǒng)注入較大的無(wú)功功率，它的儲(chǔ)能元件的容量遠(yuǎn)小于它所能提供的無(wú)功容量。5.4.2無(wú)功功率電源5.靜止同步無(wú)功補(bǔ)償器1005.4.3無(wú)功功率與電壓的關(guān)系電力系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)必須保持無(wú)功功率的平衡，即電力系統(tǒng)發(fā)出的無(wú)功功率之和必須等于無(wú)功功率負(fù)荷和電力網(wǎng)中無(wú)功功率損耗之和。1.電力系統(tǒng)供給的無(wú)功功率不足會(huì)導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)電壓下降2.負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓偏低使電力線路、變壓器的無(wú)功功率損耗增加3.節(jié)點(diǎn)電壓大小對(duì)無(wú)功功率分布起決定性的作用5.4.3無(wú)功功率與電壓的關(guān)系電力系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)必須保1015.4.3無(wú)功功率與電壓的關(guān)系電力系統(tǒng)無(wú)功功率平衡的基本要求是：1.無(wú)功功率電源容量必須大于無(wú)功功率負(fù)荷的容量，即除了無(wú)功功率時(shí)刻保持平衡外，系統(tǒng)還留有一定的無(wú)功功率備用容量。5.4.3無(wú)功功率與電壓的關(guān)系電力系統(tǒng)無(wú)功功率平衡的基本要1025.4.3無(wú)功功率與電壓的關(guān)系2.無(wú)功功率就地補(bǔ)償我國(guó)規(guī)定：以35kV及以上電壓等級(jí)直接供電的工業(yè)負(fù)荷，功率因數(shù)要達(dá)到0.90以上，對(duì)其他負(fù)荷，功率因數(shù)不能低于0.85。3.電力系統(tǒng)在無(wú)功負(fù)荷較小的運(yùn)行階段，可能會(huì)無(wú)功功率過(guò)剩的現(xiàn)象，導(dǎo)致電壓過(guò)高，所以在采取無(wú)功補(bǔ)償措施時(shí)要適當(dāng)考慮選用能雙向補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。5.4.3無(wú)功功率與電壓的關(guān)系2.無(wú)功功率就地補(bǔ)償1035.5電力系統(tǒng)的電壓控制5.5.1中樞點(diǎn)的電壓管理

選擇一些具有代表性的節(jié)點(diǎn)對(duì)電力系統(tǒng)的電壓加以監(jiān)控，這些節(jié)點(diǎn)被稱為電壓監(jiān)控中樞點(diǎn)，簡(jiǎn)稱電壓中樞點(diǎn)。電壓中樞點(diǎn)一般選擇：區(qū)域性發(fā)電廠的高壓母線，有大量地方性負(fù)荷的發(fā)電廠母線，樞紐變電所的二次母線城市直降變電所的二次母線。5.5電力系統(tǒng)的電壓控制5.5.1中樞點(diǎn)的電壓管理1045.5.1中樞點(diǎn)的電壓管理中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式1）逆調(diào)壓方式在負(fù)荷高峰時(shí)升高中樞點(diǎn)電壓，負(fù)荷低谷時(shí)降低中樞點(diǎn)電壓的調(diào)壓方式稱為逆調(diào)壓。2）順調(diào)壓方式

在負(fù)荷高峰時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓低一些，在負(fù)荷低谷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓高一些。3）常調(diào)壓（恒調(diào)壓）方式無(wú)論是負(fù)荷高峰或負(fù)荷低谷，中樞點(diǎn)電壓基本保持不變5.5.1中樞點(diǎn)的電壓管理中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式1055.5.2電壓調(diào)整的基本原理若要調(diào)整用戶端的電壓Ub可以采取以下措施：1）調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流以改變發(fā)電機(jī)端電壓UG；2）適當(dāng)選擇變壓器的變比（k1和k2）；3）改變線路的參數(shù)X；4）改變無(wú)功功率Q的分布5.5.2電壓調(diào)整的基本原理若要調(diào)整用戶端的電壓Ub可以1065.5.3電壓調(diào)整措施1.改變發(fā)電機(jī)端電壓UG調(diào)壓

由孤立發(fā)電廠不經(jīng)升壓直接供電的小型電力網(wǎng)，這是最經(jīng)濟(jì)合理的調(diào)壓方式。在大型電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)調(diào)壓只能作為一種輔助性的調(diào)壓措施。5.5.3電壓調(diào)整措施1.改變發(fā)電機(jī)端電壓UG調(diào)壓1075.5.3電壓調(diào)整措施2.改變變壓器的變比調(diào)壓

1）降壓變壓器分接頭的選擇負(fù)荷高峰時(shí)

負(fù)荷低谷時(shí)

取它們的算術(shù)平均值

根據(jù)U1av選擇一個(gè)最接近的分接頭，然后還要作校驗(yàn)。

5.5.3電壓調(diào)整措施2.改變變壓器的變比調(diào)壓負(fù)荷高峰108例5-3降壓變壓器如圖所示，變壓器歸算到高壓側(cè)的阻抗為（2.44+j40）Ω，已知在最大負(fù)荷時(shí)通過(guò)變壓器的功率為（28+j14）MVA，高壓側(cè)的電壓U1max=110kV，要求低壓側(cè)的電壓U2max不小于6kV；最小負(fù)荷時(shí)通過(guò)變壓器的功率為（10+j6）MVA，高壓側(cè)的電壓U1min=113kV，要求低壓側(cè)的電壓U2min不小于6.6kV，試選擇變壓器的分接頭。例5-3降壓變壓器如圖所示，變壓器歸算到高壓側(cè)的阻抗為（2109例5-3解：選分接頭(-2.5%)：U1t=107.25(kV)例5-3解：選分接頭(-2.5%)：U1t=107.25110例5-3校驗(yàn)，改變變壓器變比后，變壓器的低壓母線的實(shí)際電壓值

負(fù)荷高峰時(shí)

負(fù)荷低谷時(shí)

（kV）>6.0（kV）

（kV）<6.6（kV）

可見所選的分接頭（-2.5%）符合調(diào)壓要求。例5-3校驗(yàn)，改變變壓器變比后，變壓器的低壓母線的實(shí)際電壓值1115.5.3電壓調(diào)整措施2.改變變壓器的變比調(diào)壓

2）升壓變壓器分接頭的選擇負(fù)荷高峰時(shí)

負(fù)荷低谷時(shí)

取它們的算術(shù)平均值

根據(jù)U1av選擇一個(gè)最接近的分接頭，然后還要作校驗(yàn)。

5.5.3電壓調(diào)整措施2.改變變壓器的變比調(diào)壓負(fù)荷高峰112例5-4升壓變壓器如圖所示，變壓器歸算到高壓側(cè)的阻抗為（3+j40）Ω，已知在最大負(fù)荷時(shí)通過(guò)變壓器的功率為（28+j14）MVA，高壓側(cè)的電壓U1max=120kV；最小負(fù)荷時(shí)通過(guò)變壓器的功率為（14+j10）MVA，高壓側(cè)的電壓U1min=114kV，低壓側(cè)的電壓允許變化范圍為(10~11)kV，試選擇變壓器的分接頭。例5-4升壓變壓器如圖所示，變壓器歸算到高壓側(cè)的阻抗為（3113例5-4解：選主分接頭：U1t=121(kV)例5-4解：選主分接頭：U1t=121(kV)114例5-4校驗(yàn)，改變變壓器變比后，變壓器的低壓母線