電壓與無功補償

1、電壓與無功補償電壓與無功補償 山西省技能培訓中心臨汾分部山西省技能培訓中心臨汾分部 王潤蓮王潤蓮 課題課題一：一：電力系統(tǒng)基礎知識電力系統(tǒng)基礎知識 課題課題二：二：有功、無功及視在功率有功、無功及視在功率 課題課題三：三：無功無功補償補償 課題四課題四：無功功率平衡與電壓的關系無功功率平衡與電壓的關系 課題五課題五：無功功率平衡與線損的關系無功功率平衡與線損的關系 課題六：常用的系統(tǒng)調(diào)壓方式介紹課題六：常用的系統(tǒng)調(diào)壓方式介紹 課題七：電容器課題七：電容器 一、電力系統(tǒng)基礎知識一、電力系統(tǒng)基礎知識 電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)：發(fā)電廠、變電所、用電設備之間用電：發(fā)電廠、變電所、用電設備之間用電 力線路連接起

2、來的整體，叫做電力系統(tǒng)。力線路連接起來的整體，叫做電力系統(tǒng)。 電力網(wǎng)電力網(wǎng)：電力系統(tǒng)中除去發(fā)電機和用電設備，即：電力系統(tǒng)中除去發(fā)電機和用電設備，即 變電設備和各種電壓等級的電力線路所組成的部變電設備和各種電壓等級的電力線路所組成的部 分叫做電力網(wǎng)。分叫做電力網(wǎng)。 電力系統(tǒng)是由發(fā)電、電力系統(tǒng)是由發(fā)電、 輸電、變電、配電、用電等設備和相輸電、變電、配電、用電等設備和相 應的輔助系統(tǒng)，按規(guī)定的技術(shù)、經(jīng)濟要求組成的一個統(tǒng)一應的輔助系統(tǒng)，按規(guī)定的技術(shù)、經(jīng)濟要求組成的一個統(tǒng)一 系統(tǒng)。系統(tǒng)。 （1 1）傳遞電能即方便又經(jīng)濟。在電能的輸送過程中）傳遞電能即方便又經(jīng)濟。在電能的輸送過程中 ，總是把電壓提高，因為

3、傳輸，總是把電壓提高，因為傳輸一定一定的電功率，電壓的電功率，電壓 越高，則電流也就越小，這樣越高，則電流也就越小，這樣一一可節(jié)省導線和其它可節(jié)省導線和其它 費用，費用，二二可減少送電時導線上的損耗?？蓽p少送電時導線上的損耗。 （2 2）發(fā)電機的輸出電壓低，遠遠達不到高壓輸電線路）發(fā)電機的輸出電壓低，遠遠達不到高壓輸電線路 的需要，這就需要通過變壓器來升壓，而電能被送的需要，這就需要通過變壓器來升壓，而電能被送 到用電區(qū)后又要通過降壓變壓器來降壓。到用電區(qū)后又要通過降壓變壓器來降壓。 如圖所示：如圖所示： 為何要高壓送電和低壓供電？為何要高壓送電和低壓供電？ 電力網(wǎng)分類：按其電力系統(tǒng)的作用不同

4、分：電力網(wǎng)分類：按其電力系統(tǒng)的作用不同分： 輸電網(wǎng)。輸電網(wǎng)。以高電壓（以高電壓（220kV、330kV）、超高電）、超高電 壓（壓（500kV、750kV、1000kV）輸電線路將發(fā)電）輸電線路將發(fā)電 廠、變電所連接起來的輸電網(wǎng)絡，是電力網(wǎng)中的廠、變電所連接起來的輸電網(wǎng)絡，是電力網(wǎng)中的 主干網(wǎng)絡；主干網(wǎng)絡； 配電網(wǎng)。配電網(wǎng)。從輸電網(wǎng)接受電能分配到配電變電所后，從輸電網(wǎng)接受電能分配到配電變電所后， 再向用戶供電的網(wǎng)絡。再向用戶供電的網(wǎng)絡。 電力線路電力線路 輸電線路輸電線路 配電線路配電線路 高壓（高壓（3535220220kVkV） 超高壓（超高壓（330330750750kVkV） 特高壓（

5、特高壓（750750k kV V以上）以上） 高壓（高壓（3535110110kVkV） 中壓（中壓（1 11010kVkV） 低壓（低壓（1 1kVkV以下）以下） 水 庫 水輪機 汽輪機 汽輪機 汽輪機 汽輪機 水輪機 鍋 爐 鍋 爐 核反應堆 核反應堆 水 電 站 火 電 站 核 電 站 發(fā)電機 變壓器 發(fā)電機變壓器 電動機 電燈 動力系統(tǒng) 電力系統(tǒng) 電力網(wǎng)絡 動力部分 發(fā)電環(huán)節(jié)輸電環(huán)節(jié)配電環(huán)節(jié) 供電環(huán)節(jié)變電環(huán)節(jié) 用于做功而被用于做功而被消耗消耗掉掉 的電能，這部分電能將的電能，這部分電能將 轉(zhuǎn)換為機械能、光能、轉(zhuǎn)換為機械能、光能、 熱能或化學能熱能或化學能 用來建立電場和磁場，由電能轉(zhuǎn)

6、用來建立電場和磁場，由電能轉(zhuǎn) 換為電場和磁能，再由電場和磁能換為電場和磁能，再由電場和磁能 轉(zhuǎn)換為電能，用于轉(zhuǎn)換為電能，用于交換能量交換能量使用的使用的, , 在交換過程中沒有并沒有消耗能量。在交換過程中沒有并沒有消耗能量。 有功與無功功率的向量和有功與無功功率的向量和 即為即為。 1、有功功率、有功功率 P(kW） 2、無功功率、無功功率 P(kVar） 3 3、視在功率、視在功率 (kVA(kVA） 4、三者關系、三者關系 無功是相對于有功而言，不能無功是相對于有功而言，不能 說無功是說無功是無用無用之功，沒有這部分之功，沒有這部分 功率，就不能建立感應磁場，電功率，就不能建立感應磁場，電

7、 動機、變壓器等設備就不能運轉(zhuǎn)。動機、變壓器等設備就不能運轉(zhuǎn)。 P=3UIcosP=3UIcos， Q=3UIsin, Q=3UIsin, S=P2+Q2=3UIS=P2+Q2=3UI 在功率三角形中，有功 功率P與視在功率S的比值， 稱為功率因數(shù)cos，其計 算公式為： S SQ Q P P Q P P S P COS 2 2 負荷自然功率因數(shù)負荷自然功率因數(shù)：無功補償前負荷的功率因數(shù) cos =P/S (1)(1)提高設備的利用率；提高設備的利用率； 當當U U、I I一定時一定時COSCOS升高，其輸送的有功功率升高，其輸送的有功功率P P 越大。越大。 3UI P S P COS （2

8、 2）提高電力網(wǎng)的傳輸能力）提高電力網(wǎng)的傳輸能力; ; P=SCOS, P=SCOS,當當P P一定時，一定時，COSCOS越高，所越高，所 需的需的S S越小。越小。 (3)(3)減少輸電線路的電壓損失和功率損失減少輸電線路的電壓損失和功率損失; ; 電壓損失：電壓損失： U QXPR U 10 1010 3 22 2 3 2 2 2 3 2 1 3 3 COSU P U Q P R RR UCOS P P 功率損失：功率損失： 由式可見：線損有功損失由式可見：線損有功損失P與與功率因數(shù)的平方功率因數(shù)的平方成成 反比，反比， COS越高，越高， P越小。越小。 用戶在當?shù)毓╇娋忠?guī)定的電網(wǎng)高峰

9、負荷時的功率因數(shù)， 應達到下列規(guī)定： 1、高壓供電的工業(yè)用戶和高壓供電裝有帶負荷調(diào) 整電壓裝置的電力用戶功率因數(shù)為0.90及以上。 2、其他100kVA(kW)及以上電力用戶和大、中型電 力排灌站功率因數(shù)為0.85及以上。 3、農(nóng)業(yè)用電功率因數(shù)為0.80及以上。 凡功率因數(shù)未達到上述規(guī)定的新用戶，供電局可拒凡功率因數(shù)未達到上述規(guī)定的新用戶，供電局可拒 絕接電或加收力率調(diào)整費。絕接電或加收力率調(diào)整費。 為了鼓勵用電單位提高功率因數(shù)，國家規(guī)定了功率因功率因 數(shù)調(diào)整電費數(shù)調(diào)整電費的方法： 按照功率因數(shù)調(diào)整電費表所規(guī)定的百分數(shù)增減電 費。當電力用戶月用電平均功率因數(shù)高于標準值高于標準值時，以 減少電費

10、的形式進行獎勵獎勵，功率因數(shù)越高，獎勵的比例 越大。反之，功率因數(shù)低于標準低于標準值，將以增加電費的形 式進行懲罰懲罰，功率因數(shù)越低，懲罰的比例越大，上交電 費就越多。 各電壓等級的變電站應結(jié)合電網(wǎng)規(guī)劃和電源建設,合 理配置適當規(guī)模、類型的無功補償裝置。35kV220kV 變電站,在主變最大、最小負荷時,其高、低壓側(cè)功率因 數(shù)應滿足以下要求： 1220kV變電站的無功補償補容量按照主變壓器容量的 10%25%配置,并滿足主變壓器最大負荷時,其高壓側(cè) 功率因數(shù)不低于0.95。 2.35kV110kV變電站的容性無功補償容量按主變壓器容 量的10%30%配置,并滿足主變壓器最大負荷時,其高壓 側(cè)功

11、率因數(shù)不低于0.95。 3.配電變壓器的無功補償容量可按變壓器最大負載率為 75%,負荷自然功率因數(shù)為0.85考慮,補償?shù)阶儔浩髯畲?負荷時其高壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.95。 一是提高自然功率因數(shù)；一是提高自然功率因數(shù)； 提高自然功率因數(shù)是指采用降低各變電、用電設備所需的無功功率提高自然功率因數(shù)是指采用降低各變電、用電設備所需的無功功率 以改善其功率因數(shù)的措施。主要包括：以改善其功率因數(shù)的措施。主要包括： (1) (1)合理選擇變壓器容量。變壓器空載時其功率因數(shù)最低，因此，合理選擇變壓器容量。變壓器空載時其功率因數(shù)最低，因此， 應盡量避免變壓器空載或輕載運行，使其負載率提高到最佳值，從而改應盡量

12、避免變壓器空載或輕載運行，使其負載率提高到最佳值，從而改 善電網(wǎng)的自然功率因數(shù)。善電網(wǎng)的自然功率因數(shù)。 (2)(2)合理選擇異步電動機的容量。異步電動機在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被普合理選擇異步電動機的容量。異步電動機在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被普 遍應用，在電力負荷中占有很大比重，異步電動機在額定功率運行時其遍應用，在電力負荷中占有很大比重，異步電動機在額定功率運行時其 coscos約為約為0.85-0.89.0.85-0.89.而在空載和輕載運行時的功率因數(shù)和效率都很低，而在空載和輕載運行時的功率因數(shù)和效率都很低， 因此，正確選擇異步電動機的容量，并與所帶負載相匹配，對改善功率因此，正確選擇異步電動機的容量，并與

13、所帶負載相匹配，對改善功率 因數(shù)是十分重要的。因數(shù)是十分重要的。 二是進行無功補償，提高補償功率因數(shù)二是進行無功補償，提高補償功率因數(shù)。 常用的無功補償設備有：移相電容器、同步電動機、調(diào)相機、電抗常用的無功補償設備有：移相電容器、同步電動機、調(diào)相機、電抗 器等。器等。 問題的提出問題的提出：日常生活中很多負載為感性的，日常生活中很多負載為感性的， 其等效電路及相量關系如下圖。其等效電路及相量關系如下圖。 u i R L R u L u cos I當當U、P 一定時，一定時， 希望將希望將 cos 提高提高 U I R U L U P = PR = UIcos 其中消耗的有功功率為：其中消耗的有

14、功功率為： 負負 載載 i u 說明：說明： 由負載性質(zhì)決定。與電路的參數(shù)由負載性質(zhì)決定。與電路的參數(shù) 和頻率有關，與電路的電壓、電流無關。和頻率有關，與電路的電壓、電流無關。 cos 功率因數(shù)功率因數(shù) 和電路參數(shù)的關系和電路參數(shù)的關系）（cos R XX CL arctan R CL XX Z 例例 40W白熾燈白熾燈 1cos 40W日光燈日光燈 5 . 0cos A364. 0 5 . 0220 40 cos U P I 發(fā)電與供電發(fā)電與供電 設備的容量設備的容量 要求較大要求較大 供電公司一般要求用戶的供電公司一般要求用戶的 ， 否則受處罰。否則受處罰。 85. 0cos A182.

15、0 220 40 U P IcosUIP 純電阻電路純電阻電路 )0( 1cos 1cos0R-L-C串聯(lián)電路串聯(lián)電路 )9090( 純電感電路或純電感電路或 純電容電路純電容電路 0cos)90( 電動機電動機 空載空載 滿載滿載 3 . 02 . 0cos 9 . 07 . 0cos 日光燈日光燈 （R-L-C串聯(lián)電路）串聯(lián)電路） 6 . 05 . 0cos 常用電路的功率因數(shù)常用電路的功率因數(shù) 提高功率因數(shù)的原則提高功率因數(shù)的原則： 必須保證原負載的工作狀態(tài)不變。即：加至負必須保證原負載的工作狀態(tài)不變。即：加至負 載上的電壓和負載的有功功率不變。載上的電壓和負載的有功功率不變。 提高功率

16、因數(shù)的措施提高功率因數(shù)的措施: u i R L R u L u 并電容并電容 C 設原電路的功率因數(shù)為設原電路的功率因數(shù)為 cos 1，要求補，要求補 償?shù)絻數(shù)絚os 2 須并聯(lián)多大電容？（設須并聯(lián)多大電容？（設 U、P 為已知）為已知） u i R L R u L u C 2 RL I I 1 U C I 分析依據(jù)：補償前后分析依據(jù)：補償前后 P、U 不變。不變。 由相量圖可知：由相量圖可知： sinsinIII LRLC LRL UIPcos cosUIP CU X U I C C sin cos sin cosU P U P CU L L 2 RL I C I I 1 U i u R L

17、 R u L u C )tan(tan2 1 2 U P C 或者： 1 1 -1 1 )tan(tan 2 2 1 2 2 1 coscos PP Q c (KVar) 注意：在感性負載兩端并 聯(lián)電容器不會改變電感電 路的電流和功率因數(shù)。只 能使并聯(lián)點以前的電流減 小，使并聯(lián)點以前的功率 因數(shù)提高。 i u R L R u L u C L RL I C I I U 1 S 1 Q 2 Q 2 S P L 注意：電容從電網(wǎng)吸收的 無功是超前的電流引起， 電感從電網(wǎng)吸收的無功是 滯后電流引起，由于超前 電流與滯后電流的互補作 用，電感電路從電容并聯(lián) 點之前的電網(wǎng)吸收的無功 功率減小了。 從而提高

18、了 功率因數(shù)。 某加工廠最大負荷月的平均有功功率為500 KW， 功率因數(shù)COS=0.65，擬將功率因數(shù)提高到0.9， 則所選電容補償容量為多少？ 解： ）（）（ var5 .342484. 0-169. 15001- 9 . 0 1 -1- 65. 0 1 500 1 1 -1 1 )tan(tan 22 2 2 1 2 2 1 coscos k PP Qc 呈電容性。呈電容性。 1cos I U RL I C I 呈電感性呈電感性 1cos 0 U I C I RL I 0 C I U I RL I 問題與討論問題與討論 功率因數(shù)補償?shù)绞裁闯潭裙β室驍?shù)補償?shù)绞裁闯潭龋坷碚撋峡梢匝a償？理論上

19、可以補償 成以下三種情況成以下三種情況: 功率因素補償問題（一）功率因素補償問題（一） 1cos 呈電阻性呈電阻性 0 結(jié)論：結(jié)論：在在 角相同的情況下，補償成容性要求使用的電容角相同的情況下，補償成容性要求使用的電容 容量更大，經(jīng)濟上不合算，容量更大，經(jīng)濟上不合算，所以一般工作在欠補償狀態(tài)所以一般工作在欠補償狀態(tài)。 感性（感性（ 較小）較?。?C I 容性（容性（ 較大）較大） C I C 較大較大 功率因數(shù)補償成感性好，還是容性好？功率因數(shù)補償成感性好，還是容性好？ 一般情況下很難做到完全補償一般情況下很難做到完全補償 （即：（即： ）1cos 過補償過補償 欠補償欠補償 RL I U I

20、 C I U I C I RL I 功率因素補償問題（一）功率因素補償問題（一） 功率因素補償問題（二）功率因素補償問題（二） 并聯(lián)電容補償后，總電路的有功功率是否改變？并聯(lián)電容補償后，總電路的有功功率是否改變？ 問題與討論問題與討論 R L jX C jX U I L I1 2 I 定性說明：電路中電阻沒有變，所以消耗的功率定性說明：電路中電阻沒有變，所以消耗的功率 也不變。也不變。 I RL I L RXR，功率傳輸中的無功和電壓損失很大，功率傳輸中的無功和電壓損失很大， 所以交流電網(wǎng)中無功補償?shù)幕驹瓌t是就地平衡，否則，就所以交流電網(wǎng)中無功補償?shù)幕驹瓌t是就地平衡，否則，就 保證不了電網(wǎng)

21、安全、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟運行。保證不了電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)和經(jīng)濟運行。 什么是無功就地補償呢？什么是無功就地補償呢？這是一個相對的概念，基本定這是一個相對的概念，基本定 義是：義是：哪里用無功勵磁就在那里補償電容器。哪里用無功勵磁就在那里補償電容器。例如電動機，例如電動機， 原則上應該采用機端補償。一個用戶，一個廠、礦企業(yè)既不原則上應該采用機端補償。一個用戶，一個廠、礦企業(yè)既不 應該由外部輸送無功，也不應該向外部輸送無功，這就是無應該由外部輸送無功，也不應該向外部輸送無功，這就是無 功就地平衡。功就地平衡。 （二）（二）無功功率平衡的原則無功功率平衡的原則 （2 2）分層平衡分層平衡 因為交流輸電線路既有充

22、電功率也有無功損失，所以就因為交流輸電線路既有充電功率也有無功損失，所以就 地平衡原則在電網(wǎng)中的具體應用是分層平衡。即變電站內(nèi)地平衡原則在電網(wǎng)中的具體應用是分層平衡。即變電站內(nèi)不不 同電壓等級來的過剩無功將在變電站內(nèi)通過補償裝置平衡，同電壓等級來的過剩無功將在變電站內(nèi)通過補償裝置平衡， 不流入相鄰電網(wǎng)不流入相鄰電網(wǎng)，這就是無功分層平衡，也叫做，這就是無功分層平衡，也叫做無功不過網(wǎng)無功不過網(wǎng)。 （二）（二）無功功率平衡的原則無功功率平衡的原則 （2 2）區(qū)域平衡區(qū)域平衡 在交流電網(wǎng)中，通常要求在交流電網(wǎng)中，通常要求輸電線路兩側(cè)的區(qū)域分別實現(xiàn)輸電線路兩側(cè)的區(qū)域分別實現(xiàn) 無功平衡，包括發(fā)電廠區(qū)域和變

23、電站區(qū)域無功平衡，包括發(fā)電廠區(qū)域和變電站區(qū)域，即區(qū)域平衡。，即區(qū)域平衡。 無功區(qū)域平衡的方程式：無功區(qū)域平衡的方程式： 如變電站區(qū)：如變電站區(qū)： Q Q變電站補償 變電站補償+Q +Q升降壓變損失 升降壓變損失+Q +Q高抗損失 高抗損失+1/2Q +1/2Q淺路過剩 淺路過剩C C=0 =0 （三）無功功率平衡與電壓的關系（三）無功功率平衡與電壓的關系 無功和有功一樣無功和有功一樣，任何瞬間電網(wǎng)中無功總是動態(tài)平衡的。，任何瞬間電網(wǎng)中無功總是動態(tài)平衡的。 當一種平衡狀態(tài)被破壞時，電網(wǎng)將按負荷的電壓靜態(tài)特性，當一種平衡狀態(tài)被破壞時，電網(wǎng)將按負荷的電壓靜態(tài)特性， 自動地改變各層次的電壓水平，隨著電

24、壓的變化迫使負荷吸自動地改變各層次的電壓水平，隨著電壓的變化迫使負荷吸 入無功的能力改變，從而使各層次的電壓在新的水平上運行，入無功的能力改變，從而使各層次的電壓在新的水平上運行， 達到新的平衡。我們所說的無功平衡與否（過?；虿蛔悖?，達到新的平衡。我們所說的無功平衡與否（過?；虿蛔悖?， 是針對各層次電網(wǎng)所規(guī)定的電壓水平而言的。是針對各層次電網(wǎng)所規(guī)定的電壓水平而言的。 無功與有功又有不同之無功與有功又有不同之處，處，有功有功對應系統(tǒng)的對應系統(tǒng)的頻率頻率，可以可以 全網(wǎng)調(diào)度全網(wǎng)調(diào)度。而。而無功無功對應于對應于電壓電壓，它，它無法全網(wǎng)調(diào)度無法全網(wǎng)調(diào)度，它的層次，它的層次 性、地域性較強，只能實行各層

25、次和地域的平衡。性、地域性較強，只能實行各層次和地域的平衡。 （四）（四）無功對電壓的影響無功對電壓的影響 （1 1）由于）由于無功不平衡無功不平衡引起電壓偏移。根據(jù)無功負荷的電壓靜引起電壓偏移。根據(jù)無功負荷的電壓靜 態(tài)特性，當一個地區(qū)無功過剩時，電壓升高態(tài)特性，當一個地區(qū)無功過剩時，電壓升高, ,無功不足時電壓無功不足時電壓 降低，電壓升高和降低的數(shù)值由代表該地區(qū)的綜合無功負荷降低，電壓升高和降低的數(shù)值由代表該地區(qū)的綜合無功負荷 的電壓靜態(tài)特性來確定。的電壓靜態(tài)特性來確定。 （2 2）由于）由于無功潮流（負荷）在電網(wǎng)中的流動無功潮流（負荷）在電網(wǎng)中的流動，產(chǎn)生的電壓降，產(chǎn)生的電壓降 落造成電

26、壓偏移。無功潮流（負荷）在線路上引起的電壓降，落造成電壓偏移。無功潮流（負荷）在線路上引起的電壓降， 當略去分量時，線路電壓降當略去分量時，線路電壓降UU同無功負荷同無功負荷Q Q成正比，在變壓成正比，在變壓 器上引起的電壓降亦同無功負荷器上引起的電壓降亦同無功負荷Q Q成正比，所以無功潮流（負成正比，所以無功潮流（負 荷）愈大，在電力網(wǎng)中造成的電壓降也愈大，電壓偏移就愈荷）愈大，在電力網(wǎng)中造成的電壓降也愈大，電壓偏移就愈 大。大。 （四）（四）無功對電壓的影響無功對電壓的影響 （3 3）由于）由于無功負荷在線路和變壓器中產(chǎn)生的電壓降同無功負無功負荷在線路和變壓器中產(chǎn)生的電壓降同無功負 荷荷Q

27、 Q成正比成正比，所以隨著無功負荷的變化，將引起電壓降的變動，所以隨著無功負荷的變化，將引起電壓降的變動， 通常用電壓變動率來表征電網(wǎng)元件隨無功負荷變化而發(fā)生電通常用電壓變動率來表征電網(wǎng)元件隨無功負荷變化而發(fā)生電 壓變動的情況，一天中最大無功負荷和最小無功負荷在線路壓變動的情況，一天中最大無功負荷和最小無功負荷在線路 和變壓器中造成的電壓降的變動與電網(wǎng)額定電壓的比值和變壓器中造成的電壓降的變動與電網(wǎng)額定電壓的比值 稱為線路和變壓器的日電壓變動率，稱為線路和變壓器的日電壓變動率， 、 分別為最大和最小無功負荷在線路和變壓中造成的電分別為最大和最小無功負荷在線路和變壓中造成的電 壓降，它同線路的電

28、抗和變壓器的短路壓降百分比有關，也壓降，它同線路的電抗和變壓器的短路壓降百分比有關，也 同無功負荷變化程度有關。同無功負荷變化程度有關。 N U UU U min max % max U min U （五）改善電壓質(zhì)量對無功功率平衡的要求（五）改善電壓質(zhì)量對無功功率平衡的要求 （1 1）任何時候都應在目標電壓下達到無功平衡任何時候都應在目標電壓下達到無功平衡，這就要求有，這就要求有 足夠的無功補償容量，以保證高峰負荷時的無功平衡，必要足夠的無功補償容量，以保證高峰負荷時的無功平衡，必要 時還要考慮一定的備用容量，以滿足系統(tǒng)檢修或事故方式的時還要考慮一定的備用容量，以滿足系統(tǒng)檢修或事故方式的 需

29、要，同時要求有足夠的無功調(diào)節(jié)能力，以保證在負荷低谷需要，同時要求有足夠的無功調(diào)節(jié)能力，以保證在負荷低谷 時的無功平衡。時的無功平衡。 （2 2）實現(xiàn)無功就地平衡實現(xiàn)無功就地平衡，這樣可以減少無功在電網(wǎng)中的流動，這樣可以減少無功在電網(wǎng)中的流動， 尤其是遠距離的流動降低電網(wǎng)中兩點之間的電壓降落，使電尤其是遠距離的流動降低電網(wǎng)中兩點之間的電壓降落，使電 網(wǎng)各點電壓都在合格的范圍內(nèi)。網(wǎng)各點電壓都在合格的范圍內(nèi)。 （五）改善電壓質(zhì)量對無功功率平衡的要求（五）改善電壓質(zhì)量對無功功率平衡的要求 （3 3）按逆調(diào)壓的要求實現(xiàn)無功平衡按逆調(diào)壓的要求實現(xiàn)無功平衡，由于高峰負荷時無功負，由于高峰負荷時無功負 荷大，

30、無功電源到負荷點的壓降大，低谷負荷時無功負荷小，荷大，無功電源到負荷點的壓降大，低谷負荷時無功負荷小， 壓降亦小，所以為使負荷端電壓穩(wěn)定，需要實現(xiàn)無功電源電壓降亦小，所以為使負荷端電壓穩(wěn)定，需要實現(xiàn)無功電源電 壓的逆調(diào)壓，即高峰負荷時電壓要高一點，低谷負荷時電壓壓的逆調(diào)壓，即高峰負荷時電壓要高一點，低谷負荷時電壓 要低一點，也就是說按逆調(diào)壓的要求確定目標電壓，在這個要低一點，也就是說按逆調(diào)壓的要求確定目標電壓，在這個 目標電壓下實現(xiàn)無功平衡，這樣對無功補償和無功調(diào)節(jié)能力目標電壓下實現(xiàn)無功平衡，這樣對無功補償和無功調(diào)節(jié)能力 提出了更高的要求。提出了更高的要求。 （六）電壓崩潰（六）電壓崩潰 電力

31、系統(tǒng)正常運行時，電源的無功功率輸出與負荷的無電力系統(tǒng)正常運行時，電源的無功功率輸出與負荷的無 功功率消耗及網(wǎng)絡無功損耗相平衡。若電源或無功功率補償功功率消耗及網(wǎng)絡無功損耗相平衡。若電源或無功功率補償 容量發(fā)生缺額時，負荷端電壓被迫降低，當電壓降低到某個容量發(fā)生缺額時，負荷端電壓被迫降低，當電壓降低到某個 臨界值后，電壓值持續(xù)不斷地下降而不能恢復，即為電壓崩臨界值后，電壓值持續(xù)不斷地下降而不能恢復，即為電壓崩 潰。電壓崩潰將使該地區(qū)的所有負荷被迫停電，甚至可能擴潰。電壓崩潰將使該地區(qū)的所有負荷被迫停電，甚至可能擴 大為系統(tǒng)幾部分之間的失去同步，導致非同步振蕩，造成全大為系統(tǒng)幾部分之間的失去同步，

32、導致非同步振蕩，造成全 系統(tǒng)的事故，損失更多負荷。系統(tǒng)的事故，損失更多負荷。 發(fā)電廠發(fā)出來的電能輸送到用戶，必須經(jīng)過輸、發(fā)電廠發(fā)出來的電能輸送到用戶，必須經(jīng)過輸、 變、配電設備，由于這些設備存在阻抗，因此電能變、配電設備，由于這些設備存在阻抗，因此電能 通過時就會產(chǎn)生電能損耗，并以熱能的形式散失在通過時就會產(chǎn)生電能損耗，并以熱能的形式散失在 周圍介質(zhì)中，這個電能損耗稱為線損電量，簡稱周圍介質(zhì)中，這個電能損耗稱為線損電量，簡稱線線 損。損。 線損電量占供電量的百分比簡稱線損電量占供電量的百分比簡稱線損率線損率。 線損的定義線損的定義 線損主要由線損主要由線路、變壓器損耗線路、變壓器損耗組成，此外

33、還包括組成，此外還包括無功無功 補償設備補償設備等其它電網(wǎng)元件的損耗。線路損耗中導線損耗占等其它電網(wǎng)元件的損耗。線路損耗中導線損耗占 絕大部分，可按下式計算：絕大部分，可按下式計算： 式中：式中： 線路導線功率損耗（線路導線功率損耗（kW）；）； 導線電阻（導線電阻（）；）； 線路電流（線路電流（A）；）； 線路有功功率（線路有功功率（kW）；）； 線路無功功率（線路無功功率（kvar）；）； 線路計算點電壓（線路計算點電壓（kV）。）。 線損的定義線損的定義 3 2 22 32 10103 R U QP RIPL 1 1直接影響。直接影響。無功功率在電網(wǎng)中的傳輸和有功功無功功率在電網(wǎng)中的傳輸

34、和有功功 率一樣將在電網(wǎng)中產(chǎn)生電能損耗，通常用輸變電功率一樣將在電網(wǎng)中產(chǎn)生電能損耗，通常用輸變電功 率因數(shù)來表示電網(wǎng)傳輸無功功率的情況，減少無功率因數(shù)來表示電網(wǎng)傳輸無功功率的情況，減少無功 輸送對于電網(wǎng)降損節(jié)電有著重要的意義。輸送對于電網(wǎng)降損節(jié)電有著重要的意義。 線損的定義線損的定義 2 2間接影響。間接影響。由于無功平衡情況直接影響電網(wǎng)的電壓水平，而電壓又影由于無功平衡情況直接影響電網(wǎng)的電壓水平，而電壓又影 響著電網(wǎng)的負荷損耗和變壓器鐵損，所以無功還通過電壓間接地影響著響著電網(wǎng)的負荷損耗和變壓器鐵損，所以無功還通過電壓間接地影響著 線損。電壓對線損的影響有著復雜的關系，通常負載引起的損耗（包

35、括線損。電壓對線損的影響有著復雜的關系，通常負載引起的損耗（包括 線路損耗和變壓器銅損）與電壓平方成反比，而變壓器鐵損與電壓平方線路損耗和變壓器銅損）與電壓平方成反比，而變壓器鐵損與電壓平方 成正比，因此在高峰負荷時由于負載損耗大于變壓器鐵損，所以提高電成正比，因此在高峰負荷時由于負載損耗大于變壓器鐵損，所以提高電 壓能夠取得明顯的降損節(jié)電效果，反之，在低谷負荷時特別配電網(wǎng)有功壓能夠取得明顯的降損節(jié)電效果，反之，在低谷負荷時特別配電網(wǎng)有功 負荷不大，而無功負荷隨著電壓的升高有較大的增加，這時無論是負載負荷不大，而無功負荷隨著電壓的升高有較大的增加，這時無論是負載 損耗還是變壓器的鐵損都將隨電壓

36、升高而增加，可見控制配電網(wǎng)電壓尤損耗還是變壓器的鐵損都將隨電壓升高而增加，可見控制配電網(wǎng)電壓尤 其是負荷低谷時的電壓，對于降低配電網(wǎng)損耗同樣有著重要的意義。其是負荷低谷時的電壓，對于降低配電網(wǎng)損耗同樣有著重要的意義。 線損的定義線損的定義 1減少無功流動減少無功流動,實行無功分區(qū)、分壓就地平衡，以減少線實行無功分區(qū)、分壓就地平衡，以減少線 路和變壓器的負載損耗。路和變壓器的負載損耗。 2增加無功調(diào)節(jié)能力，并配合增加無功調(diào)節(jié)能力，并配合有載調(diào)壓變壓器有載調(diào)壓變壓器搞好電壓控搞好電壓控 制，在允許的電壓偏移范圍內(nèi)，實現(xiàn)高峰負荷時較高電壓制，在允許的電壓偏移范圍內(nèi)，實現(xiàn)高峰負荷時較高電壓 運行和低谷

37、負荷時較低電壓運行的逆調(diào)壓，以達到日、月、運行和低谷負荷時較低電壓運行的逆調(diào)壓，以達到日、月、 年電能損耗最小的目的。年電能損耗最小的目的。 可見，降低線損和改善電壓質(zhì)量對無功的要求是完全一可見，降低線損和改善電壓質(zhì)量對無功的要求是完全一 致的。因此，在通過提高電壓水平降低線損的控制過程中，致的。因此，在通過提高電壓水平降低線損的控制過程中， 應該合理考慮無動調(diào)節(jié)能力，同時保證良好的電壓質(zhì)量。應該合理考慮無動調(diào)節(jié)能力，同時保證良好的電壓質(zhì)量。 線損的定義線損的定義 由于系統(tǒng)中負荷節(jié)點眾多，一一進行電壓控制是不現(xiàn)實由于系統(tǒng)中負荷節(jié)點眾多，一一進行電壓控制是不現(xiàn)實 的，因此采用中樞點的電壓管理思路

38、。的，因此采用中樞點的電壓管理思路。 1電壓中樞點電壓中樞點：指那些能夠反映和控制整個系統(tǒng)電壓水平的節(jié)：指那些能夠反映和控制整個系統(tǒng)電壓水平的節(jié) 點（母線）。點（母線）。 2電壓中樞點的選擇電壓中樞點的選擇 一般可選擇下列一般可選擇下列母線母線作為電壓中樞點：作為電壓中樞點： （1）大型發(fā)電廠的高壓母線；）大型發(fā)電廠的高壓母線； （2）樞紐變電所的二次母線；）樞紐變電所的二次母線； （3）有大量地方性負荷的發(fā)電廠母線；）有大量地方性負荷的發(fā)電廠母線； （4）城市直降變電所的二次母線。）城市直降變電所的二次母線。 線損的定義線損的定義 3中樞點的調(diào)壓方式中樞點的調(diào)壓方式 中樞點電壓調(diào)整方式一般分

39、為三類：逆調(diào)壓、順調(diào)壓和常調(diào)壓。中樞點電壓調(diào)整方式一般分為三類：逆調(diào)壓、順調(diào)壓和常調(diào)壓。 （1）逆調(diào)壓逆調(diào)壓 最大負荷時升高電壓，但不超過線路額定電壓的最大負荷時升高電壓，但不超過線路額定電壓的105%，即，即1.05VN； 最小負荷時降低電壓，但不低于線路的額定電壓，即最小負荷時降低電壓，但不低于線路的額定電壓，即1.0VN。 適用于電壓等級高、供電距離遠的情況。適用于電壓等級高、供電距離遠的情況。 （2） 順調(diào)壓順調(diào)壓 最大負荷時降低電壓，但不低于線路額定電壓的最大負荷時降低電壓，但不低于線路額定電壓的2.5%，即，即1.025VN； 最小負荷時升高電壓，但不超過線路額定電壓的最小負荷時升

40、高電壓，但不超過線路額定電壓的7.5%，即，即1.075VN。 適用于電壓等級低、供電距離近的情況。適用于電壓等級低、供電距離近的情況。 （3）常調(diào)壓常調(diào)壓 電壓保持在較線路額定電壓高電壓保持在較線路額定電壓高2%5%的數(shù)值，即的數(shù)值，即(1.021.05)VN，不隨負荷，不隨負荷 變化來調(diào)整中樞點的電壓。變化來調(diào)整中樞點的電壓。 線損的定義線損的定義 （1）調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁電流以改變發(fā)電機機端電壓）調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁電流以改變發(fā)電機機端電壓 根據(jù)運行情況調(diào)節(jié)勵磁電流來改變機端電壓。適合于由孤根據(jù)運行情況調(diào)節(jié)勵磁電流來改變機端電壓。適合于由孤 立發(fā)電廠不經(jīng)升壓直接供電的小型電力網(wǎng)。在大型電力系統(tǒng)中立

41、發(fā)電廠不經(jīng)升壓直接供電的小型電力網(wǎng)。在大型電力系統(tǒng)中 發(fā)電機調(diào)壓一般只作為一種發(fā)電機調(diào)壓一般只作為一種輔助性輔助性的調(diào)壓措施。的調(diào)壓措施。 （2）改變變壓器的變比、）改變變壓器的變比、 改變變壓器的變比調(diào)壓實際上就是根據(jù)調(diào)壓要求適當選擇改變變壓器的變比調(diào)壓實際上就是根據(jù)調(diào)壓要求適當選擇 分接頭，是無功功率充足時分接頭，是無功功率充足時最經(jīng)濟、首選的調(diào)壓措施最經(jīng)濟、首選的調(diào)壓措施。 線損的定義線損的定義 （3）改變功率分布改變功率分布P+jQ （主要是（主要是Q），使電壓損耗），使電壓損耗U變化變化 在高壓電網(wǎng)中，在高壓電網(wǎng)中， ， U中無功功率引起的中無功功率引起的QX/V分分 量就占很大的比

42、重，因此，在無功不足時，借助無功補償裝置量就占很大的比重，因此，在無功不足時，借助無功補償裝置 實現(xiàn)無功就地平衡，減少電網(wǎng)中傳輸?shù)臒o功功率總量，將可以實現(xiàn)無功就地平衡，減少電網(wǎng)中傳輸?shù)臒o功功率總量，將可以 顯著的降低電壓損耗，但對截面不大的架空線路和所有電纜線顯著的降低電壓損耗，但對截面不大的架空線路和所有電纜線 路，用這種方法調(diào)壓就不合適。路，用這種方法調(diào)壓就不合適。 同理，在無功過剩時，投入同理，在無功過剩時，投入 并聯(lián)電抗器可以防止電壓過度升高。并聯(lián)電抗器可以防止電壓過度升高。 線損的定義線損的定義 RX （4）改變網(wǎng)絡參數(shù)（主要是改變網(wǎng)絡參數(shù)（主要是X），改變電壓損耗），改變電壓損耗

43、在高壓電力網(wǎng)中，在高壓電力網(wǎng)中， ， U 中無功功率引起的中無功功率引起的QX/V分分 量就占很大的比重。在這種情況下，串聯(lián)電容器提升的末端電量就占很大的比重。在這種情況下，串聯(lián)電容器提升的末端電 壓的數(shù)值壓的數(shù)值QXC/V(即調(diào)壓效果即調(diào)壓效果)隨無功負荷增大而增大、無功負隨無功負荷增大而增大、無功負 荷的減小而減小，恰與調(diào)壓的要求一致。這是串聯(lián)電容器調(diào)壓荷的減小而減小，恰與調(diào)壓的要求一致。這是串聯(lián)電容器調(diào)壓 的一個顯著優(yōu)點。但對負荷功率因數(shù)高的一個顯著優(yōu)點。但對負荷功率因數(shù)高(cos0.95)或?qū)Ь€截或?qū)Ь€截 面小的線路，由于面小的線路，由于PR/V分量的比重大，串聯(lián)補償?shù)恼{(diào)壓效果分量的比

44、重大，串聯(lián)補償?shù)恼{(diào)壓效果 就很小。就很小。 電力線路采用串聯(lián)電容補償，也帶來一些特殊問題，因此電力線路采用串聯(lián)電容補償，也帶來一些特殊問題，因此 作為改善電壓質(zhì)量的措施，串聯(lián)電容器只用于作為改善電壓質(zhì)量的措施，串聯(lián)電容器只用于110kV以下電壓以下電壓 等級、長度特別大或有沖擊負荷的架空分支線路上。等級、長度特別大或有沖擊負荷的架空分支線路上。 10kV及及 以下電壓的架空線路，由于以下電壓的架空線路，由于RL/XL很大，所以使用串聯(lián)電容補很大，所以使用串聯(lián)電容補 償是不經(jīng)濟和不合理的。償是不經(jīng)濟和不合理的。220kV以上電壓等級的遠距離輸電線以上電壓等級的遠距離輸電線 路中采用串聯(lián)電容補償，

45、其作用在于提高運行穩(wěn)定性和輸電能路中采用串聯(lián)電容補償，其作用在于提高運行穩(wěn)定性和輸電能 力。力。 線損的定義線損的定義 RX 并聯(lián)電容器是一種并聯(lián)電容器是一種無功補償設備無功補償設備。通常（集中補償式）接。通常（集中補償式）接 在變電站的低壓母線上，其主要作用是補償系統(tǒng)的無功功率，在變電站的低壓母線上，其主要作用是補償系統(tǒng)的無功功率， 提高功率因數(shù)，從而降低電能損耗、提高電壓質(zhì)量和設備利用提高功率因數(shù)，從而降低電能損耗、提高電壓質(zhì)量和設備利用 率。常與有載調(diào)壓變壓器配合使用率。常與有載調(diào)壓變壓器配合使用 線損的定義線損的定義 （一）低壓并聯(lián)電容器（一）低壓并聯(lián)電容器 低壓電容器有充氣和環(huán)氧澆注

46、的干式電容器，還有浸漬各種液 體（菜籽油、石蠟和硅油等）的電容器。 單元的外殼一般為鋁質(zhì)和塑料，再將多個單元（常為三個， 即三相電容器）裝配在鐵殼或塑料殼體內(nèi)組成。 額定電壓優(yōu)先值是：0.23，0.4，0.525及0.69kV。 額定容量的優(yōu)先值是： 100 kvar及以下為1、1.6、2.0、3.2、5、6.3、8、10、16、20、 25、32、50、63、80、100； 100 kvar以上為R10系列優(yōu)先數(shù)系。 線損的定義線損的定義 （二）高壓并聯(lián)電容器（二）高壓并聯(lián)電容器 高壓電容器產(chǎn)品中有殼式單元電容器、額定電壓為6.6- 66KV的箱式高壓并聯(lián)電容器、額定電壓為6.6-66KV的

47、集合式 高壓并聯(lián)電容器、額定電壓為6.6-35KV的充氣式集合并聯(lián)電容 器、額定電壓為6.6-10KV的自愈式高壓并聯(lián)電容器、額定電壓 為35KV的靜補裝置（SVC）和額定電壓為220-500KV的 HVDC用交流高壓電容器等。 1、殼式單元電容器、殼式單元電容器 該產(chǎn)品量大面廣，也是其他各種電容器的基礎。國產(chǎn)殼式 高壓并聯(lián)電容器的單臺容量較小。從20世紀80年代末期至今， 國產(chǎn)大容量電容器仍然是以單臺334kvar的為主導，近幾年出 現(xiàn)了440kvar的電容器，西安ABB合資公司的產(chǎn)品單臺容量達 到823kvar.而國外瑞典、美國GE公司等從1998年就已開始批 量提供單臺1000kvar的電容器了 線損的定義線損的定義 （二）高壓并聯(lián)電容器（二）高壓并聯(lián)電容器 2.箱式高壓并聯(lián)電