第五章電力系統(tǒng)無功功率平衡與電壓調(diào)整《電力系統(tǒng)分析1》《電力系統(tǒng)分析1》5.1電力系統(tǒng)的無功電源同步發(fā)電機(jī)同步調(diào)相機(jī)、靜電電容器、靜止補(bǔ)償器35.1電力系統(tǒng)無功電源同步發(fā)電機(jī)、同步調(diào)相機(jī)、靜電電容器、靜止無功補(bǔ)償器等。非額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)有功、無功功率的出力可用發(fā)電機(jī)運(yùn)行極限圖1來分析。

（a）

電壓方程：

一.同步發(fā)電機(jī)既可發(fā)出有功功率，又可發(fā)出無功功率發(fā)電機(jī)不僅是系統(tǒng)唯一的有功電源，也是系統(tǒng)最基本的無功電源。額定狀態(tài)的無功功率式中，、、—分別為發(fā)電機(jī)的額定視在功率、額定有功功率和額定無功功率；—發(fā)電機(jī)的額定功率因數(shù)角。一.同步發(fā)電機(jī)4發(fā)電機(jī)的運(yùn)行極限圖

（b）當(dāng)發(fā)電機(jī)改變功率因數(shù)運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)輸出的有功功率P和無功功率Q將受到下列條件的限制：（1）受轉(zhuǎn)子額定勵(lì)磁電流的限制，因?yàn)檗D(zhuǎn)子電流超過額定值將使轉(zhuǎn)子繞組發(fā)熱。發(fā)電機(jī)運(yùn)行不能超過以為O圓心，以為半徑的圓弧；（2）受定子額定電流（也就是視在額定功率）的限制，因?yàn)槎ㄗ与娏鞒^額定值將使定子繞組發(fā)熱。發(fā)電機(jī)運(yùn)行不能超過以A為圓心，以為半徑的圓弧；（3）受原動(dòng)機(jī)出力（即額定有功功率）的限制。發(fā)電機(jī)輸出有功功率不能超過水平線HC?？梢姡合鄬?duì)額定運(yùn)行點(diǎn)，同步發(fā)電機(jī)若多發(fā)無功功率，發(fā)出的有功功率減小很多。5.1電力系統(tǒng)無功電源于是，得當(dāng)電勢一定時(shí)，Q與U的關(guān)系為一條開口向下的拋物線，如圖。同步發(fā)電機(jī)無功與電壓靜態(tài)特性曲線發(fā)電機(jī)相量圖5當(dāng)系統(tǒng)中有功功率備用容量較充裕時(shí)，可使靠近負(fù)荷中心的發(fā)電機(jī)在減少有功功率出力的條件下運(yùn)行，從而可多發(fā)無功功率來改善系統(tǒng)的電壓質(zhì)量。遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的發(fā)電機(jī)在調(diào)節(jié)負(fù)荷點(diǎn)電壓方面作用不大，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)發(fā)出的功率要經(jīng)電力網(wǎng)傳輸，會(huì)增加電力網(wǎng)的功率損耗和電壓損耗。5.1電力系統(tǒng)無功電源65.安裝：一般同步調(diào)相機(jī)裝設(shè)在接近負(fù)荷中心處，直接供給負(fù)荷無功功率，以減少傳輸無功功率所引起的電能損耗和電壓損耗。6.優(yōu)點(diǎn)：可通過調(diào)節(jié)同步調(diào)相機(jī)的勵(lì)磁，可以平滑地調(diào)節(jié)其發(fā)出的無功功率的大小和方向。缺點(diǎn)：由于它是旋轉(zhuǎn)電機(jī)，故有功功率損耗較大，運(yùn)行維護(hù)比較復(fù)雜，運(yùn)行噪聲大。目前同步調(diào)相機(jī)已逐漸被性能更優(yōu)越的靜止補(bǔ)償器所代替。二.同步調(diào)相機(jī)（補(bǔ)償機(jī)）1.原理：同步調(diào)相機(jī)是專門用來發(fā)出無功功率的同步電機(jī)，工作原理相當(dāng)于空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)。2.作用：過勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，同步調(diào)相機(jī)向系統(tǒng)輸送感性無功功率，可作為無功電源；欠勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，它從系統(tǒng)吸收感性無功功率，可作為無功負(fù)荷。3.同步調(diào)相機(jī)的無功功率與運(yùn)行電壓的關(guān)系：與同步發(fā)電機(jī)類似。4.容量：同步調(diào)相機(jī)欠勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)的容量僅設(shè)計(jì)為過勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)容量的50%~65%。5.1電力系統(tǒng)無功電源二.同步調(diào)相機(jī)（補(bǔ)償機(jī)）7并接于電網(wǎng)，只能向電網(wǎng)輸送感性無功功率，是靜止的電氣設(shè)備，最適合補(bǔ)償系統(tǒng)的感性無功負(fù)載。運(yùn)行時(shí)發(fā)出的感性無功功率優(yōu)點(diǎn)：多成組使用；既可集中使用，也可分散使用，具有較大的靈活性。價(jià)格便宜，損耗較小，維護(hù)方便，還可提高負(fù)載的功率因數(shù)，故目前是系統(tǒng)中使用最廣泛的無功電源（或無功補(bǔ)償裝置）之一。缺點(diǎn)：當(dāng)節(jié)點(diǎn)電壓下降時(shí)，它供給系統(tǒng)的無功功率反因電壓下降而減少，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓繼續(xù)進(jìn)一步下降；不能平滑地調(diào)壓（有級(jí)差），且調(diào)壓范圍也較小。由靜電電容器和電抗器并聯(lián)組成，是一類新型的動(dòng)態(tài)靜止無功補(bǔ)償裝置，全稱為靜止無功補(bǔ)償器，簡稱為SVC。優(yōu)點(diǎn)：既可發(fā)出感性無功功率，又可吸收感性無功功率，能快速調(diào)節(jié)，對(duì)穩(wěn)定電壓、提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性及減弱動(dòng)態(tài)電壓閃變等均能起到較大的作用，因而在電力系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。缺點(diǎn)：產(chǎn)生附加的高次諧波。三.靜電電容器四.靜止補(bǔ)償器5.1電力系統(tǒng)無功電源三.靜電電容器四.靜止補(bǔ)償器8SVC既可接在低壓側(cè)，也可直接接在高壓或超高壓線路上，這樣對(duì)遠(yuǎn)距離輸電線路的運(yùn)行性能的改善有較大作用。靜止補(bǔ)償器有飽和電抗器型（簡稱SR）、晶閘管開關(guān)電容器（簡稱TSC）和晶閘管控制電抗器型（簡稱TCR）三種。后者又可分為固定連接電容器加晶閘管控制的電抗器（簡記為FC-TCR）和晶閘管開關(guān)操作的電容器加晶閘管控制的電抗器（簡記為TSC-TCR）。5.1電力系統(tǒng)無功電源（a）TCR型

（b）TSC型

（c）SR型四.靜止補(bǔ)償器當(dāng)靜止無功發(fā)生器輸出感性無功功率時(shí)，輸出電流超前于

，

見圖（b）；當(dāng)靜止無功發(fā)生器輸出功率為0時(shí)，輸出電流為0，

，見圖（c）；當(dāng)靜止無功發(fā)生器消耗感性無功功率時(shí)，輸出電流落后于

，

，見圖（d）。可見SVG既能提高系統(tǒng)電壓，也能降低系統(tǒng)電壓。9靜止無功發(fā)生器，簡稱為SVG，又稱為靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM）或靜止調(diào)相機(jī)（STATCON）：采用可關(guān)斷可控硅（GTO）的新型靜止無功補(bǔ)償裝置。5.1電力系統(tǒng)無功電源五.靜止無功發(fā)生器五.靜止無功發(fā)生器（a）穩(wěn)態(tài)等效電路10與SVC相比，SVG響應(yīng)速度更快，運(yùn)行范圍更寬，諧波電流含量更少，尤其重要的是，電壓較低時(shí)仍可向系統(tǒng)注入較大的無功電流，SVG中電容器容量比同容量的SVC中并聯(lián)的電容容量小。缺點(diǎn)：只能在三相基本平衡的電力系統(tǒng)中運(yùn)行，同時(shí)GTO器件在SVG作容性負(fù)荷運(yùn)行時(shí)關(guān)斷較困難。5.1電力系統(tǒng)無功電源五.靜止無功發(fā)生器五.靜止無功發(fā)生器5.2無功功率平衡與系統(tǒng)電壓的關(guān)系電力系統(tǒng)功率對(duì)電壓的影響電力系統(tǒng)的無功功率平衡125.2無功功率平衡與系統(tǒng)電壓的關(guān)系1.電壓與無功功率傳輸?shù)年P(guān)系

表明：輸電線路所傳輸?shù)臒o功功率的大小和方向主要取決首末兩端電壓、的大小。無功功率方向始終是由電壓高的一端流向電壓低的一端。所以，當(dāng)電力網(wǎng)中某點(diǎn)的無功不足時(shí)，不足的部分必須通過聯(lián)絡(luò)線來供給，因而該點(diǎn)的電壓必須降低；反之，當(dāng)某點(diǎn)的無功過剩時(shí)，則該點(diǎn)的電壓必將上升。因而，電壓的控制與無功功率的傳輸情況密切相關(guān)。一、無功功率與電壓的關(guān)系2.電壓對(duì)無功負(fù)荷的影響綜合負(fù)荷：電力系統(tǒng)的負(fù)荷由各種類型的用電設(shè)備組成，一般以異步電動(dòng)機(jī)為主體。一、無功功率與電壓的關(guān)系綜合負(fù)荷的電壓靜態(tài)特性曲線13分析：1.額定電壓附近，對(duì)于同樣的電壓變化量，引起的無功功率改變量大于有功功率的變化量，即電壓對(duì)無功功率的影響比電壓對(duì)有功功率的影響更大。2.負(fù)荷的無功功率隨電壓的降低而減少。當(dāng)無功負(fù)荷由原來的增大到，無功負(fù)荷的電壓靜特性曲線要平行上移（如虛線所示），如果系統(tǒng)無功電源不提供相應(yīng)的無功增量，負(fù)荷點(diǎn)的電壓將會(huì)由原來的下降為。因此，若要維持負(fù)荷點(diǎn)的電壓水平，就需要向負(fù)荷提供它所需要的無功功率，若系統(tǒng)不能向負(fù)荷供應(yīng)所需要的無功功率，負(fù)荷的端電壓就會(huì)被迫降低。由此可見，保證電壓質(zhì)量應(yīng)從無功功率平衡入手。5.2無功功率平衡與系統(tǒng)電壓的關(guān)系14用異步電動(dòng)機(jī)的無功消耗和電壓的靜態(tài)特性代表系統(tǒng)無功負(fù)荷和電壓的靜態(tài)特性。式中，—異步電動(dòng)機(jī)激磁回路消耗的無功功率，它正比于異步電動(dòng)機(jī)端電壓的平方；—異步電動(dòng)機(jī)漏抗消耗的無功功率，它與負(fù)荷電流的平方成正比。二、無功負(fù)荷和無功損耗1.無功負(fù)荷可見，在額定電壓附近，電動(dòng)機(jī)取用的無功功率隨電壓的升降而增減。當(dāng)電壓明顯低于額定值時(shí)，電動(dòng)機(jī)取用的無功功率主要由漏抗消耗的無功功率決定，此時(shí)，隨電壓的下降，曲線反而有上升的性質(zhì)。5.2無功功率平衡與系統(tǒng)電壓的關(guān)系二、無功負(fù)荷和無功損耗1.無功負(fù)荷15無功損耗是指電網(wǎng)中變壓器和輸電線路產(chǎn)生的無功損耗。（1）變壓器的無功損耗—變壓器空載無功損耗，與變壓器運(yùn)行電壓的平方成正比，與變壓器的傳輸功率無關(guān)，通常認(rèn)為是不變損耗；

—變壓器繞組漏抗中的無功損耗，與通過變壓器的電流的平方成正比，即與變壓器傳輸功率的平方成正比，是可變損耗。2.無功損耗（2）輸電線路的無功損耗包括兩部分：線路電抗消耗的感性無功功率：與線路電流的平方成正比，即與線路傳輸功率的平方成正比，它遠(yuǎn)大于線路電阻消耗的有功損耗，導(dǎo)線截面越大，電抗的無功損耗越大；線路電納發(fā)出的感性無功功率：與線路運(yùn)行電壓的平方成正比，與線路傳輸功率無關(guān)?！伴L線的電容效應(yīng)”引起“工頻電壓升高”，或稱“弗蘭緹”效應(yīng)。為了減弱這種現(xiàn)象，常在遠(yuǎn)距離輸電線路中途或末端裝設(shè)并聯(lián)電抗器。5.2無功功率平衡與系統(tǒng)電壓的關(guān)系2.無功損耗16系統(tǒng)的無功平衡，就是指系統(tǒng)在運(yùn)行的每一時(shí)刻，系統(tǒng)中所有無功電源發(fā)出的無功功率要與系統(tǒng)的無功負(fù)荷及系統(tǒng)的無功損耗相平衡，即—系統(tǒng)中所有的無功電源，即發(fā)電機(jī)、同步調(diào)相機(jī)、靜止補(bǔ)償器等發(fā)出的無功功率；

—系統(tǒng)中所有無功負(fù)荷消耗的無功功率；

—系統(tǒng)中所有變壓器、輸電線路等網(wǎng)絡(luò)元件的無功損耗；右圖中曲線1表示系統(tǒng)等值無功電源的無功電壓靜態(tài)特性，曲線2表示系統(tǒng)等值無功負(fù)荷（包括也其中網(wǎng)絡(luò)的無功損耗）的無功電壓靜態(tài)特性。三、電力系統(tǒng)的無功平衡“無功不足，電壓偏低；無功過剩，電壓偏高”無功功率平衡與運(yùn)行電壓水平的關(guān)系5.2無功功率平衡與系統(tǒng)電壓的關(guān)系三、電力系統(tǒng)的無功平衡5.3中樞點(diǎn)電壓管理中樞點(diǎn)電壓管理中樞點(diǎn)調(diào)壓方式185.3中樞點(diǎn)電壓管理1.對(duì)負(fù)荷設(shè)備的影響（1）異步電動(dòng)機(jī)電壓降低，轉(zhuǎn)矩降低（重載停轉(zhuǎn)），定轉(zhuǎn)子電流增加，過熱。（2）照明設(shè)備電壓降低，光通量下降；電壓高，使用壽命降低。（3）電阻爐等電熱設(shè)備電壓降低，效率降低。（4）通信及電力電子設(shè)備電壓低，工作點(diǎn)不穩(wěn)定；電壓高，降低設(shè)備使用壽命。一、電壓偏移對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的影響維持各節(jié)點(diǎn)電壓為額定值，是電力系統(tǒng)的基本任務(wù)之一。2.對(duì)電力系統(tǒng)的影響（1）變壓器電壓偏低，在負(fù)載功率不變的條件下，會(huì)使輸出電流增加，使繞組過熱；電壓偏高，會(huì)引起勵(lì)磁電流增大，鐵芯損耗增加，溫升增高，嚴(yán)重情況下出現(xiàn)高次諧波共振現(xiàn)象。（2）發(fā)電廠有拖動(dòng)設(shè)備，電壓低，轉(zhuǎn)矩下降；電壓高，影響壽命。一、電壓偏移對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的影響1.對(duì)負(fù)荷設(shè)備的影響（1）異步電動(dòng)機(jī)電壓降低，轉(zhuǎn)矩降低（重載停轉(zhuǎn)），定轉(zhuǎn)子電流增加，過熱。（2）照明設(shè)備電壓降低，光通量下降；電壓高，使用壽命降低。（3）電阻爐等電熱設(shè)備電壓降低，效率降低。（4）通信及電力電子設(shè)備電壓低，工作點(diǎn)不穩(wěn)定；電壓高，降低設(shè)備使用壽命。2.對(duì)電力系統(tǒng)的影響（1）變壓器電壓偏低，在負(fù)載功率不變的條件下，會(huì)使輸出電流增加，使繞組過熱；電壓偏高，會(huì)引起勵(lì)磁電流增大，鐵芯損耗增加，溫升增高，嚴(yán)重情況下出現(xiàn)高次諧波共振現(xiàn)象。（2）發(fā)電廠有拖動(dòng)設(shè)備，電壓低，轉(zhuǎn)矩下降；電壓高，影響壽命。中樞點(diǎn)：指那些能反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠或樞紐變電所的母線，系統(tǒng)中大部分負(fù)荷由這些節(jié)點(diǎn)供電。二、電力系統(tǒng)中樞點(diǎn)的電壓管理中樞點(diǎn)電壓允許調(diào)整范圍的確定175.3中樞點(diǎn)電壓管理二、電力系統(tǒng)中樞點(diǎn)的電壓管理175.3中樞點(diǎn)電壓管理若中樞點(diǎn)所帶負(fù)荷多，一般選最大負(fù)荷和最小負(fù)荷兩點(diǎn)用上述方法分析找出中樞點(diǎn)的電壓變化范圍就能滿足所有負(fù)荷點(diǎn)的供電電壓要求。21（2）順調(diào)壓大負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓不低于線路額定電壓的102.5%，小負(fù)荷時(shí)不高于線路額定電壓的107.5%。適用于供電線路不長，負(fù)荷變動(dòng)不大的中樞點(diǎn)。順調(diào)壓是一種較低的調(diào)壓要求，一般不需要加設(shè)特殊的調(diào)壓設(shè)備，通過選擇普通變壓器的分接頭實(shí)現(xiàn)。（3）常調(diào)壓介于上述兩種調(diào)壓方式之間的稱為“常調(diào)壓”，即在任何負(fù)荷下都保持中樞點(diǎn)電壓為線路額定電壓的102%~105%。常調(diào)壓比逆調(diào)壓的要求低些，一般可以不裝設(shè)貴重的調(diào)壓設(shè)備，利用改變普通變壓器分接頭或裝設(shè)靜電電容器就可達(dá)到調(diào)壓要求。三、中樞點(diǎn)電壓的調(diào)整方式（1）逆調(diào)壓大負(fù)荷時(shí)，將中樞點(diǎn)電壓適當(dāng)升高些（比線路額定電壓高5%），以抵償電壓損耗的增大；而小負(fù)荷時(shí)供電線路上的電壓損耗小，則將中樞點(diǎn)電壓適當(dāng)降低（取線路的額定電壓），以抵償電壓損耗的減小。適合于供電線路較長，負(fù)荷變動(dòng)較大的中樞點(diǎn)，是比較理想的調(diào)壓方式。逆調(diào)壓需要在中樞點(diǎn)裝設(shè)較貴重的調(diào)壓設(shè)備（如同步調(diào)相機(jī)、靜止補(bǔ)償器、有載調(diào)壓變壓器等）才可實(shí)現(xiàn)。5.3中樞點(diǎn)電壓管理5.4電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整調(diào)壓原理調(diào)壓措施：改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓

改變變壓器變比調(diào)壓

無功補(bǔ)償調(diào)壓

改變線路參數(shù)調(diào)壓235.4電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整簡單電力系統(tǒng)如圖：忽略線路電容的充電功率和變壓器的勵(lì)磁功率，并且變壓器的參數(shù)都?xì)w算到高壓側(cè)，則負(fù)荷點(diǎn)b的電壓為可知，為調(diào)整負(fù)荷點(diǎn)b的端電壓，可采取的措施是：1.改變發(fā)電機(jī)的端電壓；2.改變變壓器的電壓比；3.增設(shè)無功補(bǔ)償裝置，以減少電力網(wǎng)傳輸?shù)臒o功功率；4.改變輸電線路的參數(shù)。一、電力系統(tǒng)的調(diào)壓原理改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流就可以調(diào)節(jié)它的端電壓，一般情況下發(fā)電機(jī)端電壓的調(diào)節(jié)范圍為。這種調(diào)壓措施不需要增加設(shè)備，是一種最經(jīng)濟(jì)的調(diào)壓方式。實(shí)質(zhì)是使發(fā)電機(jī)的端電壓隨負(fù)荷的變化而調(diào)節(jié)。當(dāng)負(fù)荷大時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的電壓損耗大，這時(shí)增大發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，調(diào)高發(fā)電機(jī)的端電壓以維持網(wǎng)絡(luò)的電壓水平；當(dāng)負(fù)荷小時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的電壓損耗小，這時(shí)減小發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，調(diào)低發(fā)電機(jī)的端電壓，即對(duì)發(fā)電機(jī)實(shí)行逆調(diào)壓來滿足用戶的電壓要求。245.4電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整對(duì)發(fā)電機(jī)直接供電的小型電力系統(tǒng)，因供電線路不長，電壓損耗不大，發(fā)電機(jī)采用逆調(diào)壓方式，就能使負(fù)荷點(diǎn)電壓質(zhì)量滿足要求。對(duì)發(fā)電機(jī)經(jīng)多級(jí)變壓器向負(fù)荷供電的大中型電力系統(tǒng)，由于供電范圍大，從發(fā)電廠到各負(fù)荷點(diǎn)的距離不同，電壓損耗也不相同，單靠發(fā)電機(jī)調(diào)壓不能完全滿足所有負(fù)荷點(diǎn)對(duì)電壓質(zhì)量的要求。在大型電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)調(diào)壓一般只作為一種輔助的調(diào)壓措施。二、改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓二、改變發(fā)電機(jī)端電壓調(diào)壓改變變壓器的分接頭，即改變變壓器的變比，就可以改變變壓器二次側(cè)的輸出電壓。這種調(diào)壓方式適合于任何電壓等級(jí)，是目前廣泛采用的調(diào)壓方式兩種方式：無勵(lì)磁調(diào)壓：在停電的情況下改變分接頭。有載調(diào)壓：變壓器可在不停電的情況下改變分接頭，從而使調(diào)壓變得更方便。需自動(dòng)調(diào)壓裝置。三、改變變壓器的變比調(diào)壓1.無勵(lì)磁調(diào)壓變壓器的分接頭6300kVA及以下：8000kVA及以上：

2.有載調(diào)壓變壓器的分接頭

配有載調(diào)壓的分接開關(guān)若配有專門的調(diào)壓線圈，增大調(diào)壓范圍，能達(dá)到額定電壓的15%以上。110kV級(jí)：220kV級(jí)：5.4電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整三、改變變壓器的電壓比調(diào)壓25若進(jìn)入變壓器的功率為，高壓側(cè)母線的實(shí)際電壓給定為，變壓器歸算到高壓側(cè)的阻抗參數(shù)為。26則歸算到高壓側(cè)的變壓器電壓損耗為若低壓側(cè)要求的電壓為，則有

—變壓器的變比；

—待選擇的變壓器高壓側(cè)繞組的分接頭電壓；—變壓器低壓繞組的額定電壓。所以有無勵(lì)磁調(diào)壓變壓器的變比的確定變壓器必須事先選擇好一個(gè)合適的分接頭，使其運(yùn)行在最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時(shí)，其電壓偏移均不超過允許范圍。5.4電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整無勵(lì)磁調(diào)壓變壓器的電壓比的確定雙繞組降壓變壓器分接頭的確定：考慮到在最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時(shí)變壓器用同一個(gè)分接頭，因此取和的平均值，即根據(jù)的值選擇一個(gè)與它最接近的變壓器標(biāo)準(zhǔn)分接頭電壓。選定變壓器分接頭后，應(yīng)校驗(yàn)。如不滿足要求，還要考慮其它調(diào)壓措施。27變壓器通過最大負(fù)荷時(shí)對(duì)分接頭電壓的要求為

通過最小負(fù)荷時(shí)對(duì)分接頭電壓的要求為

式中，、—分別為變壓器通過最大負(fù)荷、最小負(fù)荷時(shí)高壓側(cè)的電壓值，可由潮流計(jì)算得出或給定；

、—變壓器通過最大負(fù)荷、最小負(fù)荷時(shí)阻抗中的電壓損耗；

、—變壓器通過最大負(fù)荷、最小負(fù)荷時(shí)低壓側(cè)要求的電壓值。5.4電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整例5-1

某降壓變電所有一臺(tái)電壓比的變壓器，歸算到高壓側(cè)的變壓器阻抗

，最大負(fù)荷時(shí)進(jìn)入變壓器的功率為，最小負(fù)荷時(shí)進(jìn)入變壓器的功率為。最大負(fù)荷時(shí)，高壓側(cè)母線電壓為113kV，最小負(fù)荷時(shí)為115kV，低壓側(cè)母線電壓允許變化范圍為10~11kV，試選擇變壓器分接頭。28解:最大負(fù)荷及最小負(fù)荷時(shí)變壓器的電壓損耗分別為按最大和最小負(fù)荷情況選變壓器的分接頭電壓分別為取平均值5.4電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整2829選擇最接近的分接頭電壓115.5kV，即110+5%的分接頭。按所選分接頭校驗(yàn)低壓母線的實(shí)際電壓計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，均未超出允許電壓范圍10~11kV，可見所選分接頭能滿足調(diào)壓要求。升壓變壓器分接頭的選擇方法：與上述降壓變壓器的選擇方法基本相同。注意：升壓變壓器的功率方向是從低壓側(cè)流向各高壓側(cè)。因此，電壓損耗項(xiàng)前的符號(hào)應(yīng)為正，即應(yīng)將電壓損耗和高壓側(cè)電壓相加，得

5.4電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整30四、利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓無功功率補(bǔ)償裝置：當(dāng)電力系統(tǒng)的無功電源不足時(shí)，須在適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)裝設(shè)新的無功電源來補(bǔ)償所缺的無功以進(jìn)行調(diào)壓。為此而裝設(shè)的無功電源又稱為無功功率補(bǔ)償裝置。選擇無功補(bǔ)償裝置的基本原則：并聯(lián)靜電電容器具有投資少、電能損耗小、維護(hù)簡單、建設(shè)工期短等優(yōu)點(diǎn)，在一般情況下應(yīng)優(yōu)先采用。在技術(shù)需要、經(jīng)濟(jì)許可的情況下，可采用同步調(diào)相機(jī)或靜止補(bǔ)償器，例如在下列情況：（1）遠(yuǎn)距離輸電線路中間需要電壓支持以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性時(shí)；5.4電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整四、利用無功功率補(bǔ)償調(diào)壓（2）母線電壓受負(fù)荷影響而變化頻繁，幅值較大，且影響其它用戶的供電質(zhì)量時(shí)；（3）帶有沖擊負(fù)荷（如軋鋼負(fù)荷）的母線，其無功負(fù)荷變化幅值大、速率高，需維持供電電壓并防止電壓閃變時(shí)；（4）維持受端系統(tǒng)穩(wěn)定的需要時(shí)。31可得補(bǔ)償容量為由于與差別不大，故后兩項(xiàng)可略去不計(jì)，簡化為考慮變壓器的變比為，則

可看出，補(bǔ)償容量的大小，不僅取決于調(diào)壓的要求，也取決于變壓器的變比，因此在確定之前，先確定變比，變壓器變比選擇的原則是：在滿足調(diào)壓的條件下，無功補(bǔ)償容量為最小。未裝設(shè)無功補(bǔ)償裝置時(shí)，電力網(wǎng)首端電壓

—補(bǔ)償前變壓器低壓側(cè)歸算到高壓側(cè)的電壓值。在負(fù)荷側(cè)裝設(shè)容量為的無功補(bǔ)償裝置后，電力網(wǎng)的首端電壓

—裝設(shè)補(bǔ)償裝置后變壓器低壓側(cè)歸算到高壓側(cè)的電壓值。若補(bǔ)償前、后首端電壓保持不變，則有

5.4電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整無功補(bǔ)償裝置容量的確定32在最大負(fù)荷時(shí)同步調(diào)相機(jī)滿發(fā)感性無功功率最小負(fù)荷時(shí)同步調(diào)相機(jī)吸收感性無功功率，并且只能吸收的無功功率，α=0.5~0.65，即聯(lián)合解出計(jì)算出，選擇與值最接近的變壓器高壓繞組分接頭電壓，即確定了變壓器的變比，再確定所需的同步調(diào)相機(jī)的容量。應(yīng)考慮在最小負(fù)荷時(shí)靜電電容器不投入工作，最大負(fù)荷時(shí)全部投入工作的運(yùn)行方式。按最小負(fù)荷時(shí)靜電電容器不投入工作來確定變壓器的分接頭。即

—最小負(fù)荷時(shí)計(jì)算出的變壓器低壓母線歸算到高壓側(cè)的電壓；—最小負(fù)荷時(shí)變壓器低壓母線要求的電壓。選定與最接近的分接頭后，確定變壓器的變比，再按最大負(fù)荷的調(diào)壓要求計(jì)算無功補(bǔ)償容量，即—最大負(fù)荷時(shí)算出的變壓器低壓母線歸算到高壓側(cè)的電壓；

—最大負(fù)荷時(shí)變壓器低壓母線要求的電壓。1.補(bǔ)償裝置為靜電電容器2.補(bǔ)償裝置為同步調(diào)相機(jī)5.4電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整1.補(bǔ)償裝置為靜電電容器2.補(bǔ)償裝置為同步調(diào)相機(jī)331.采用靜電電容器（1）確定變壓器分接頭。在最小負(fù)荷時(shí)，電容器全部退出運(yùn)行，此時(shí)應(yīng)選用的分接頭電壓選用110+2.5﹪，即112.75kV分接頭。于是電壓比（2）確定靜電電容器容量。最大負(fù)荷時(shí)電容器組全部投入，此時(shí)電容器容量為取補(bǔ)償容量。（3）校驗(yàn)。最大負(fù)荷電容器全部投入，低壓側(cè)的實(shí)際電壓為例5-2某簡單電網(wǎng)接線如圖所示，歸算到高壓側(cè)的線路和變壓器阻抗之和為，供電點(diǎn)提供的最大負(fù)荷為，最小負(fù)荷為，低壓側(cè)母線電壓要求保持10.5kV。若高壓側(cè)U1保持為118kV不變。如補(bǔ)償設(shè)備分別采用靜電電容器和同步調(diào)相機(jī)，試配合變壓器分接頭選擇，確定無功補(bǔ)償容量。解:未裝設(shè)補(bǔ)償設(shè)備前，最大及最小負(fù)荷時(shí)變電所低壓母線歸算到高壓側(cè)的電壓值分別為5.4電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整34則，選用主接頭，實(shí)際變比，按最大負(fù)荷時(shí)的調(diào)壓要求確定補(bǔ)償容量選用容量為7.5Mvar的同步調(diào)相機(jī)。（2）校驗(yàn)。最大負(fù)荷時(shí)同步調(diào)相機(jī)過勵(lì)磁滿載運(yùn)行，輸出7.5Mvar的無功功率，低壓側(cè)母線的實(shí)際電壓為最小負(fù)荷時(shí)同步調(diào)相機(jī)欠勵(lì)運(yùn)行，吸收7.5×0.5=3.75Mvar的無功功率，此時(shí)低壓側(cè)母線的實(shí)際電壓為最小負(fù)荷時(shí)電容器全部退出，低壓母線實(shí)際電壓為最大負(fù)荷及最小負(fù)荷時(shí)，低壓母線實(shí)際電壓與要求的10.5kV之間的電壓偏移分別為可見，選擇的電容器容量能滿足調(diào)壓要求。2.選用同步調(diào)相機(jī)（1）確定變比和補(bǔ)償容量，取α=0.55.4電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整35最大負(fù)荷、最小負(fù)荷時(shí)低壓母線實(shí)際電壓與要求電壓值10.5kV之間的偏移為可見，選用的同步調(diào)相機(jī)容量滿足調(diào)壓要求。在最小負(fù)荷時(shí)同步調(diào)相機(jī)適當(dāng)減少吸收的無功功率可使低壓母線電壓為10.5kV，即選用的調(diào)相機(jī)容量在最小負(fù)荷時(shí)還有一定的裕度。改變電力網(wǎng)元件的電阻和電抗都可以改變網(wǎng)絡(luò)的電壓損耗，從而達(dá)到調(diào)壓的目的。電力網(wǎng)中變壓器的電阻和電抗一般不宜改變。在電力網(wǎng)設(shè)計(jì)或改建時(shí)，可考慮改變輸電線路的電阻和電抗參數(shù)來調(diào)壓。減小線路電阻：對(duì)10kV及以下電壓等級(jí)的電力網(wǎng)，線路電阻比較大，當(dāng)采用其它調(diào)壓措施不適宜時(shí)，才考慮增大導(dǎo)線截面，減小電阻的方式來調(diào)壓。減小線路電抗：常用。有力措施是采用線路串聯(lián)電容器補(bǔ)償方式。5.4電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整五、改變輸電線路參數(shù)調(diào)壓36若首端電壓保持一定，只要確定末端所需要提高的電壓值后，所需串聯(lián)的電容器的電抗值為線路上串聯(lián)的電容器是一個(gè)電容器組，容量為

—通過串聯(lián)電容器的最大負(fù)荷電流。輸電線路未裝設(shè)串聯(lián)電容器時(shí)線路的電壓損耗為—線路首端電壓；、—線路首端流入的有功功率、無功功率；、—線路的總電阻、電抗。在線路末端串聯(lián)電容后,線路的電壓損耗為串聯(lián)電容器后，末端電壓升高的值為5.4電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整串聯(lián)補(bǔ)償?shù)难a(bǔ)償度：通常把串聯(lián)容抗