第五章 電壓無功控制

1、第五章第五章 變電站電壓、無功綜合自變電站電壓、無功綜合自 動(dòng)控制裝置動(dòng)控制裝置 要求：要求：理解電力系統(tǒng)電壓控制、無功控制的必要理解電力系統(tǒng)電壓控制、無功控制的必要 性，掌握各種電壓調(diào)整措施的原理。性，掌握各種電壓調(diào)整措施的原理。 一、電力系統(tǒng)電壓控制的一、電力系統(tǒng)電壓控制的必要性必要性 （一）電壓偏移對（一）電壓偏移對電力用戶電力用戶的影響的影響 (1)(1)異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī) 占負(fù)荷比重占負(fù)荷比重最大最大, ,轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩與與端電壓平方成正比端電壓平方成正比, , 電壓電壓過低：過低： 使電動(dòng)機(jī)使電動(dòng)機(jī) 拖動(dòng)能力拖動(dòng)能力下降下降; ; 使帶使帶重載重載啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)無法啟動(dòng)無法啟

2、動(dòng)。 還會(huì)導(dǎo)致還會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)電流電動(dòng)機(jī)電流顯著顯著增大增大, ,使使繞組繞組溫升溫升, ,加速加速絕絕 緣老化緣老化, ,嚴(yán)重時(shí)嚴(yán)重時(shí)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)燒毀燒毀。 電壓下降使電壓下降使電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速下降下降, ,影響產(chǎn)品影響產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量產(chǎn)量和質(zhì)量。 (4)(4)電壓電壓過高過高將使所有將使所有電氣設(shè)備電氣設(shè)備絕緣絕緣受損受損; ; 使使變壓器、電動(dòng)機(jī)變壓器、電動(dòng)機(jī)等的等的鐵心飽和程度鐵心飽和程度加深加深, ,鐵心損鐵心損 耗耗增大增大, ,溫升溫升增加增加, ,壽命壽命縮短縮短. . (5)(5)照明負(fù)荷照明負(fù)荷： 電壓電壓過高過高會(huì)使會(huì)使白熾燈的壽命白熾燈的壽命大大縮短，電壓大大縮短，電壓

3、高于額高于額 定定1010時(shí)，壽命時(shí)，壽命縮短一半縮短一半。 電壓偏離額定值時(shí)，電壓偏離額定值時(shí)，日光燈壽命日光燈壽命也會(huì)縮短。也會(huì)縮短。 (2)(2)電爐電爐的的有功功率有功功率與與電壓的平方電壓的平方成正比。成正比。 如如: :煉鋼廠中的煉鋼廠中的電爐電爐會(huì)因會(huì)因電壓下降電壓下降而增加冶煉而增加冶煉時(shí)時(shí) 間間, , 影響影響產(chǎn)量產(chǎn)量. . (3)(3)電壓電壓過低過低時(shí)時(shí), ,照明照明設(shè)備的設(shè)備的功率下降功率下降, ,發(fā)光率和發(fā)光率和 亮度亮度會(huì)大幅度會(huì)大幅度下降下降. . 如如降降1010時(shí)時(shí)，白熾燈，白熾燈照度照度減少減少3535； 日光燈日光燈照度照度減少減少1010; ; 水銀燈水

4、銀燈照度照度減少減少2020。 （二）電壓偏移對（二）電壓偏移對電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)的影響的影響 電廠中電廠中廠用機(jī)械廠用機(jī)械是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的。電壓下降會(huì)是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的。電壓下降會(huì) 使電動(dòng)機(jī)使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速下降，電動(dòng)機(jī)下降，電動(dòng)機(jī)出力出力減少，減少，廠用機(jī)械、廠用機(jī)械、 鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)出力下降，鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)出力下降，危及系統(tǒng)安全。危及系統(tǒng)安全。 若若無功嚴(yán)重缺額無功嚴(yán)重缺額，電壓水平過低，使某些，電壓水平過低，使某些樞紐變樞紐變 電站電站母線電壓運(yùn)行在母線電壓運(yùn)行在臨界值之下臨界值之下時(shí)，時(shí)，母線電壓微小母線電壓微小 下降就會(huì)使無功消耗大增下降就會(huì)使無功消耗大增，無功缺額增大，電壓

5、進(jìn)，無功缺額增大，電壓進(jìn) 一步下降。如此一步下降。如此惡性循環(huán)惡性循環(huán)，會(huì)使母線電壓下降到，會(huì)使母線電壓下降到很很 低水平低水平。即。即“電壓崩潰電壓崩潰”現(xiàn)象?，F(xiàn)象。 之后，大量之后，大量電動(dòng)機(jī)自動(dòng)切除電動(dòng)機(jī)自動(dòng)切除，某些，某些發(fā)電機(jī)失步發(fā)電機(jī)失步， 導(dǎo)致導(dǎo)致系統(tǒng)解列系統(tǒng)解列或或大面積停電的災(zāi)難性事故大面積停電的災(zāi)難性事故。 送變電設(shè)備送變電設(shè)備因電壓因電壓降低降低而而減少輸送能力減少輸送能力， 由于其由于其額定電流額定電流受受輸電線輸電線截面截面、變壓器線圈變壓器線圈容量容量 限制，因此限制，因此, ,它的它的傳輸能力傳輸能力也近似與運(yùn)行也近似與運(yùn)行電壓成正電壓成正 比比。 二、電力系統(tǒng)無

6、功功率控制的二、電力系統(tǒng)無功功率控制的必要性必要性 111 nml GiLjk ijk QQQ QGie QGiA QA Qe 0UX UeU A e A 無功功率平衡和電壓水平的關(guān)系無功功率平衡和電壓水平的關(guān)系 （電力系統(tǒng)（電力系統(tǒng)無功負(fù)荷的靜態(tài)電壓特性無功負(fù)荷的靜態(tài)電壓特性。）。） 1.1.維持電力系統(tǒng)維持電力系統(tǒng)電壓電壓在允許范圍之內(nèi)在允許范圍之內(nèi) 無功平衡關(guān)系：無功平衡關(guān)系： Q 曲線上的點(diǎn)都是無功平衡點(diǎn)，如曲線上的點(diǎn)都是無功平衡點(diǎn)，如A、e點(diǎn)。點(diǎn)。 如果系統(tǒng)電源發(fā)出的無功僅為如果系統(tǒng)電源發(fā)出的無功僅為QGiA時(shí)時(shí),雖然無功雖然無功 在在A點(diǎn)點(diǎn)仍平衡仍平衡,但此時(shí)電壓但此時(shí)電壓UA低于

7、正常電壓低于正常電壓Ue 如果不增加系統(tǒng)電源供應(yīng)的無功功率如果不增加系統(tǒng)電源供應(yīng)的無功功率,則系統(tǒng)電壓則系統(tǒng)電壓 質(zhì)量不能完全改善質(zhì)量不能完全改善. 因此無功功率也需要備用因此無功功率也需要備用,以適應(yīng)系統(tǒng)負(fù)荷的變化以適應(yīng)系統(tǒng)負(fù)荷的變化, 保證電壓質(zhì)量保證電壓質(zhì)量. 通常無功備用容量取最大無功功率負(fù)荷的通常無功備用容量取最大無功功率負(fù)荷的7% 8%,有時(shí)需分析計(jì)算后才能確定有時(shí)需分析計(jì)算后才能確定. 要要控制控制電力系統(tǒng)在電力系統(tǒng)在額定電壓額定電壓運(yùn)行運(yùn)行, ,就要控制系統(tǒng)就要控制系統(tǒng) 中中無功電源發(fā)出無功電源發(fā)出的的無功功率無功功率等于等于電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)負(fù)荷負(fù)荷在在 額定電壓時(shí)額定電壓時(shí)所

8、消耗所消耗的的無功功率無功功率。 如果這個(gè)如果這個(gè)“等于等于”關(guān)系不能滿足，電力系統(tǒng)就會(huì)關(guān)系不能滿足，電力系統(tǒng)就會(huì) 偏離額定電壓偏離額定電壓運(yùn)行。當(dāng)偏離運(yùn)行。當(dāng)偏離過多過多時(shí)，電力的系統(tǒng)時(shí)，電力的系統(tǒng) 電壓電壓就會(huì)就會(huì)過多偏離過多偏離額定電壓。額定電壓。 可見，可見，維持維持電力系統(tǒng)電壓在允許范圍之內(nèi)是電力系統(tǒng)電壓在允許范圍之內(nèi)是 靠靠控制控制電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)無功電源的出力無功電源的出力實(shí)現(xiàn)的實(shí)現(xiàn)的。 無功電源有：無功電源有： 同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)( (電廠中電廠中):):是有功、無功電源，增減是有功、無功電源，增減 無功出力時(shí)，可使電壓升高或降低。無功出力時(shí)，可使電壓升高或降低。 調(diào)相機(jī)調(diào)相

9、機(jī)( (負(fù)荷中心附近負(fù)荷中心附近) )：是只發(fā)無功功率的發(fā)：是只發(fā)無功功率的發(fā) 電機(jī)，系統(tǒng)需要感性無功時(shí)采用過勵(lì)磁運(yùn)行方式。電機(jī)，系統(tǒng)需要感性無功時(shí)采用過勵(lì)磁運(yùn)行方式。 當(dāng)系統(tǒng)感性無功過剩時(shí)可欠勵(lì)磁運(yùn)行，可從系統(tǒng)當(dāng)系統(tǒng)感性無功過剩時(shí)可欠勵(lì)磁運(yùn)行，可從系統(tǒng) 吸收相當(dāng)于其額定容量吸收相當(dāng)于其額定容量50%50%65%65%的感性無功功率。的感性無功功率。 因此調(diào)相機(jī)具有良好的調(diào)壓作用。因此調(diào)相機(jī)具有良好的調(diào)壓作用。 2.2.提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性 (3)(3)靜電電容器靜電電容器( (變電所和用戶安裝的變電所和用戶安裝的) ) 并聯(lián)在系統(tǒng)中的靜電電容器并聯(lián)在系統(tǒng)中的靜電電

10、容器只能向系統(tǒng)提供感性只能向系統(tǒng)提供感性 無功功率，且與其端電壓平方成正比，系統(tǒng)電壓無功功率，且與其端電壓平方成正比，系統(tǒng)電壓 下降時(shí)，無功功率大量下降，使系統(tǒng)無功電源反下降時(shí)，無功功率大量下降，使系統(tǒng)無功電源反 而減少。而減少。 (4)靜止補(bǔ)償器靜止補(bǔ)償器 ( (變電所和用戶安裝的變電所和用戶安裝的) ) 全稱靜止無功功率補(bǔ)償器全稱靜止無功功率補(bǔ)償器(SVC) (5)高壓輸電線路高壓輸電線路的充電功率相當(dāng)于在線路上并聯(lián)的充電功率相當(dāng)于在線路上并聯(lián) 了電容器。了電容器。 選哪種？配置在何處？如何控制其出力？選哪種？配置在何處？如何控制其出力？ 做得好做得好不僅可不僅可提高電壓質(zhì)量提高電壓質(zhì)量,

11、 ,而且會(huì)減少無功功率而且會(huì)減少無功功率 傳輸過程中造成的傳輸過程中造成的無功、有功損耗無功、有功損耗, ,因而因而可提高系可提高系 統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。 如如遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的電廠遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的電廠，讓它，讓它少發(fā)無功少發(fā)無功。因?yàn)檩斠驗(yàn)檩?送過程中，要產(chǎn)生送過程中，要產(chǎn)生電壓損耗電壓損耗和和有功損耗有功損耗，且輸送，且輸送 越越遠(yuǎn)遠(yuǎn)，環(huán)節(jié)越，環(huán)節(jié)越多多，其損耗也越，其損耗也越大大。 因此因此,無功功率一般都無功功率一般都盡可能就地、就近平衡盡可能就地、就近平衡。 . .維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定 發(fā)電機(jī)是重要的發(fā)電機(jī)是重要的無功電源無功電源，控制發(fā)電機(jī)，控制發(fā)電機(jī)無無 功功率的

12、功功率的是發(fā)電機(jī)的是發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)： 在在電力系統(tǒng)穩(wěn)定電力系統(tǒng)穩(wěn)定方面方面，合理地選用，合理地選用自動(dòng)自動(dòng) 勵(lì)磁調(diào)節(jié)器勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，可以使，可以使發(fā)電機(jī)出口的電壓維發(fā)電機(jī)出口的電壓維 持不變持不變，從而從而提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 在在暫態(tài)穩(wěn)定暫態(tài)穩(wěn)定方面方面，采用，采用高勵(lì)磁頂值、快速響應(yīng)高勵(lì)磁頂值、快速響應(yīng) 的勵(lì)磁系統(tǒng)的勵(lì)磁系統(tǒng)，會(huì)使發(fā)電機(jī)在加速過程中，會(huì)使發(fā)電機(jī)在加速過程中迅速增大迅速增大 勵(lì)磁電流勵(lì)磁電流，有效改善電力系統(tǒng)的，有效改善電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性暫態(tài)穩(wěn)定性。 在勵(lì)磁系統(tǒng)中加入在勵(lì)磁系統(tǒng)中加入電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSSPSS) )對

13、抑對抑 制電力系統(tǒng)低頻振蕩有一定作用。制電力系統(tǒng)低頻振蕩有一定作用。 電力系統(tǒng)中電力系統(tǒng)中無功電源無功電源有多種。有多種。 由于存在由于存在線路阻抗線路阻抗和和變壓器漏抗，變壓器漏抗，電能電能（主要是無（主要是無 功功率）通過功功率）通過電力線路電力線路和和變壓器變壓器時(shí)會(huì)時(shí)會(huì)使電壓下降使電壓下降。 因此因此, ,系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)中各系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)電壓是不相等節(jié)點(diǎn)電壓是不相等 的的。而且。而且電壓降電壓降將隨將隨輸送功率輸送功率的變化而變化的變化而變化, , 這就使得系統(tǒng)中這就使得系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)電壓各節(jié)點(diǎn)電壓又是隨著又是隨著負(fù)荷功率負(fù)荷功率的變的變 化而變化。化而變化。 三、電力系

14、統(tǒng)的電壓控制三、電力系統(tǒng)的電壓控制 電力系統(tǒng)電壓控制電力系統(tǒng)電壓控制的的首要任務(wù)首要任務(wù)是是控制控制電力系統(tǒng)中電力系統(tǒng)中 各種無功功率各種無功功率電源發(fā)出電源發(fā)出的無功功率的無功功率總和總和等于等于負(fù)荷負(fù)荷 在在額定電壓時(shí)消耗額定電壓時(shí)消耗的無功功率的無功功率總和總和，維持維持電力系電力系 統(tǒng)統(tǒng)電壓電壓的總體水平在的總體水平在額定值額定值附近附近； 其次其次是是控制控制電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)電壓各節(jié)點(diǎn)電壓在允許范圍之內(nèi)在允許范圍之內(nèi). . 通常所謂通常所謂電力系統(tǒng)電壓控制電力系統(tǒng)電壓控制主要是針對主要是針對變化周期變化周期 長、波及面大、主要由生產(chǎn)、生活和氣象變化引長、波及面大、主要由生產(chǎn)、生

15、活和氣象變化引 起的起的無功負(fù)荷變化。無功負(fù)荷變化。 電力系統(tǒng)電壓控制電力系統(tǒng)電壓控制是在已經(jīng)解決了變化周期是在已經(jīng)解決了變化周期 短的沖擊性和間歇性負(fù)荷引起的電壓波動(dòng)的短的沖擊性和間歇性負(fù)荷引起的電壓波動(dòng)的 基礎(chǔ)上進(jìn)行的?；A(chǔ)上進(jìn)行的。 由于電力系統(tǒng)由于電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)復(fù)雜，負(fù)荷極多負(fù)荷極多，如果對，如果對 每一個(gè)用電設(shè)備的電壓都進(jìn)行監(jiān)視和控制，每一個(gè)用電設(shè)備的電壓都進(jìn)行監(jiān)視和控制， 不可能，而且沒必要。不可能，而且沒必要。 電力系統(tǒng)電壓的監(jiān)視和控制電力系統(tǒng)電壓的監(jiān)視和控制是通過監(jiān)視和控是通過監(jiān)視和控 制制電壓中樞點(diǎn)電壓中樞點(diǎn)的電壓實(shí)現(xiàn)的。的電壓實(shí)現(xiàn)的。 所謂所謂電壓中樞點(diǎn)電壓中樞點(diǎn),

16、,又稱又稱電壓監(jiān)控點(diǎn)電壓監(jiān)控點(diǎn)系指某些可反系指某些可反 映系統(tǒng)電壓水平的映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠主要發(fā)電廠或或樞紐變電站樞紐變電站的的母母 線線。一般都裝設(shè)一般都裝設(shè)無功功率電源無功功率電源, ,具有具有調(diào)節(jié)電壓的能調(diào)節(jié)電壓的能 力力. . 因?yàn)楹芏嘭?fù)荷都由這些中樞點(diǎn)供電，如能控制住因?yàn)楹芏嘭?fù)荷都由這些中樞點(diǎn)供電，如能控制住 這些點(diǎn)的電壓偏移，也就控制住了系統(tǒng)中大部分這些點(diǎn)的電壓偏移，也就控制住了系統(tǒng)中大部分 負(fù)荷的電壓偏移。負(fù)荷的電壓偏移。 通常所說的通常所說的電力系統(tǒng)電壓控制電力系統(tǒng)電壓控制就是控制各就是控制各電壓中電壓中 樞點(diǎn)樞點(diǎn)的的電壓偏移電壓偏移不超過允許范圍不超過允許范圍。 發(fā)電

17、機(jī)發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)中的是電力系統(tǒng)中的主要無功電源主要無功電源,占占55 60 通過通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流: l可以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的可以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的端電壓端電壓及其輸出的及其輸出的無功功率無功功率， 從而改變電力系統(tǒng)的從而改變電力系統(tǒng)的無功功率平衡關(guān)系無功功率平衡關(guān)系，控制，控制 系統(tǒng)系統(tǒng)電壓的總體水平電壓的總體水平， l同時(shí)也可以控制同時(shí)也可以控制距機(jī)端電氣距離不大的距機(jī)端電氣距離不大的節(jié)點(diǎn)電節(jié)點(diǎn)電 壓壓。 調(diào)相機(jī)調(diào)相機(jī)的的容量可以做得很大容量可以做得很大，且調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)方便、靈活方便、靈活, , 是很好的無功電源。但是很好的無功電源。但投資很大投資很大, ,只有在十分必要只

18、有在十分必要 的場合才安裝的場合才安裝, ,占占8 81010。 由于由于靜電電容器驟增靜電電容器驟增（靈活、質(zhì)高價(jià)低靈活、質(zhì)高價(jià)低）, ,所以所以調(diào)調(diào) 相機(jī)相機(jī)比例下降比例下降為為5 57 7。 因此電力系統(tǒng)中因此電力系統(tǒng)中調(diào)相機(jī)調(diào)相機(jī)的的數(shù)量是有限數(shù)量是有限的。的。 調(diào)相機(jī)調(diào)相機(jī)的的電壓調(diào)節(jié)作用與發(fā)電機(jī)相同電壓調(diào)節(jié)作用與發(fā)電機(jī)相同。 調(diào)相機(jī)調(diào)相機(jī)與同容量的與同容量的發(fā)電機(jī)相比發(fā)電機(jī)相比轉(zhuǎn)子較輕，慣量小轉(zhuǎn)子較輕，慣量小。 并聯(lián)電容器并聯(lián)電容器和和電抗器電抗器及及靜止補(bǔ)償器靜止補(bǔ)償器的容量一的容量一 般比較小般比較小, ,改變改變并聯(lián)電容器并聯(lián)電容器和和電抗器電抗器的的容量容量或改或改 變變靜

19、止補(bǔ)償器靜止補(bǔ)償器的的電壓穩(wěn)定值電壓穩(wěn)定值，一般只改變并聯(lián)，一般只改變并聯(lián) 這些補(bǔ)償裝置的這些補(bǔ)償裝置的節(jié)點(diǎn)的電壓節(jié)點(diǎn)的電壓和與之相聯(lián)接的和與之相聯(lián)接的線線 路的無功潮流路的無功潮流。 用用變壓器變壓器調(diào)壓時(shí)，調(diào)壓時(shí)， 對對普通變壓器普通變壓器，要在，要在停電停電狀況下進(jìn)行狀況下進(jìn)行改變分接改變分接 頭頭的操作，以使副邊得到合適的電壓；的操作，以使副邊得到合適的電壓； 對對有載調(diào)壓變壓器有載調(diào)壓變壓器，可在運(yùn)行中，可在運(yùn)行中帶負(fù)荷帶負(fù)荷改變分改變分 接頭位置接頭位置。 有載調(diào)壓變壓器有載調(diào)壓變壓器適用適用電壓變化幅度較大的地方電壓變化幅度較大的地方。 輸電線的電容性功率輸電線的電容性功率占整個(gè)

20、電力系統(tǒng)占整個(gè)電力系統(tǒng)無功出無功出 力力的的5 51010。 一般可一般可代替代替調(diào)相機(jī)調(diào)相機(jī)和和靜電電容器靜電電容器的作用的作用, ,向負(fù)向負(fù) 荷荷輸出無功功率輸出無功功率, ,減少減少了電網(wǎng)內(nèi)了電網(wǎng)內(nèi)無功補(bǔ)償設(shè)備無功補(bǔ)償設(shè)備 的的投資投資, , 但但負(fù)荷低谷負(fù)荷低谷時(shí)，輸電線的時(shí)，輸電線的充電功率充電功率（即電容性（即電容性 功率）促使系統(tǒng)中功率）促使系統(tǒng)中無功過剩無功過剩。 中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式 最大負(fù)荷最大負(fù)荷最小負(fù)荷最小負(fù)荷 逆調(diào)壓逆調(diào)壓 調(diào)調(diào)為為1.05UN調(diào)為調(diào)為UN 順調(diào)壓順調(diào)壓 不低于不低于1.025UN 不高于不高于1.075UN 常調(diào)壓常調(diào)壓（1.021.05

21、）UN 四、電力系統(tǒng)的四、電力系統(tǒng)的調(diào)壓措施調(diào)壓措施 如圖如圖5-15-1所示，忽略輸電線路的充電功率、變壓器勵(lì)磁功率所示，忽略輸電線路的充電功率、變壓器勵(lì)磁功率 及網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗，變壓器參數(shù)歸算到高壓側(cè)，用戶端及網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗，變壓器參數(shù)歸算到高壓側(cè)，用戶端 的電壓為：的電壓為： 要想要想控制負(fù)荷點(diǎn)的電壓，可以采取以下的控制方式：控制負(fù)荷點(diǎn)的電壓，可以采取以下的控制方式： （1 1）調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，以改變發(fā)電機(jī)的端電壓）調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，以改變發(fā)電機(jī)的端電壓U UG G； ； （2 2）控制變壓器變比）控制變壓器變比K K1 1和和K K2 2調(diào)壓；調(diào)壓； （3 3）改變輸送功

22、率）改變輸送功率P+jQP+jQ（主要是（主要是Q Q），增設(shè)無功補(bǔ)償裝置；），增設(shè)無功補(bǔ)償裝置； （4 4）改變電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的參數(shù)）改變電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的參數(shù)R+jXR+jX（主要是（主要是X X），以減?。?，以減小 輸電線路電壓損耗。輸電線路電壓損耗。 B1212 ()/()/ GG N PRQX UU KUKU KK U （1）利用發(fā)電機(jī)調(diào)壓）利用發(fā)電機(jī)調(diào)壓 改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流 此法簡單經(jīng)濟(jì)，應(yīng)優(yōu)先采用但只適用于供此法簡單經(jīng)濟(jì)，應(yīng)優(yōu)先采用但只適用于供 電線路不長、負(fù)荷波動(dòng)不大的場合電線路不長、負(fù)荷波動(dòng)不大的場合 因?yàn)椋阂驗(yàn)椋?I If f不可能無限增加；不可能無限增

23、加； U UG G受近區(qū)負(fù)荷電壓的要求的限制；受近區(qū)負(fù)荷電壓的要求的限制； 發(fā)電機(jī)自身絕緣條件不允許發(fā)電機(jī)自身絕緣條件不允許U UG G過高過高 所以發(fā)電機(jī)端電壓的允許調(diào)節(jié)范圍是所以發(fā)電機(jī)端電壓的允許調(diào)節(jié)范圍是 （）U UGN GN fG IU （2）改變變壓器變比調(diào)壓）改變變壓器變比調(diào)壓 普通變壓器普通變壓器的分接頭只能在的分接頭只能在停電停電的情況下改的情況下改 變，不能滿足負(fù)荷變化時(shí)電壓的質(zhì)量要求。變，不能滿足負(fù)荷變化時(shí)電壓的質(zhì)量要求。 有載調(diào)壓變壓器有載調(diào)壓變壓器可以帶負(fù)荷改變分接頭?？梢詭ж?fù)荷改變分接頭。 （3）利用無功補(bǔ)償調(diào)壓）利用無功補(bǔ)償調(diào)壓 當(dāng)系統(tǒng)的無功不足時(shí)當(dāng)系統(tǒng)的無功不足時(shí)

24、, ,改變變比并不能增加改變變比并不能增加 無功功率的供給無功功率的供給. . 當(dāng)系統(tǒng)無功不足而引起電壓下降時(shí)當(dāng)系統(tǒng)無功不足而引起電壓下降時(shí), ,須增設(shè)須增設(shè) 無功補(bǔ)償設(shè)備。無功補(bǔ)償設(shè)備。 （4 4）改變輸電線路參數(shù)調(diào)壓）改變輸電線路參數(shù)調(diào)壓 改變改變R:R:增大導(dǎo)線截面積，可降低電壓損耗，增大導(dǎo)線截面積，可降低電壓損耗， 同時(shí)降低網(wǎng)損，用于同時(shí)降低網(wǎng)損，用于10kv10kv及以下線路。及以下線路。 改變改變X:X:串聯(lián)電容，多用于串聯(lián)電容，多用于35kV35kV及以上線路，及以上線路， 在功率因數(shù)較低的場合使用更為有效。在功率因數(shù)較低的場合使用更為有效。 調(diào)壓措施的選擇調(diào)壓措施的選擇 應(yīng)該應(yīng)

25、該首先考慮發(fā)電機(jī)調(diào)壓首先考慮發(fā)電機(jī)調(diào)壓，因其不需要增加附加設(shè)，因其不需要增加附加設(shè) 備，是備，是最經(jīng)濟(jì)合理最經(jīng)濟(jì)合理的控制電壓措施。對的控制電壓措施。對無功功率較無功功率較 為充足的系統(tǒng)為充足的系統(tǒng)，采用，采用變壓器有載調(diào)壓，既靈活又方變壓器有載調(diào)壓，既靈活又方 便便。對。對無功功率不足的電力系統(tǒng)無功功率不足的電力系統(tǒng)，應(yīng)該解決的問題，應(yīng)該解決的問題 是增加無功功率電源，因此應(yīng)采用是增加無功功率電源，因此應(yīng)采用無功補(bǔ)償調(diào)壓無功補(bǔ)償調(diào)壓。 變電站通常采用有載調(diào)壓變壓器和補(bǔ)償電容器調(diào)壓，變電站通常采用有載調(diào)壓變壓器和補(bǔ)償電容器調(diào)壓， 只有將兩者有機(jī)結(jié)合起來才有可能達(dá)到良好的控制只有將兩者有機(jī)結(jié)合起

26、來才有可能達(dá)到良好的控制 效果。效果。目前各種電壓等級的變電站中普遍采用了目前各種電壓等級的變電站中普遍采用了電電 壓無功綜合控制裝置壓無功綜合控制裝置，就是在變電站中利用有載調(diào)，就是在變電站中利用有載調(diào) 壓變壓器和并聯(lián)電容器組，根據(jù)運(yùn)行情況自動(dòng)進(jìn)行壓變壓器和并聯(lián)電容器組，根據(jù)運(yùn)行情況自動(dòng)進(jìn)行 本站的無功和電壓調(diào)整。本站的無功和電壓調(diào)整。 五、電力系統(tǒng)的無功功率控制 電力系統(tǒng)無功功率控制電力系統(tǒng)無功功率控制的的首要任務(wù)首要任務(wù)是是控制控制電電 力系統(tǒng)中力系統(tǒng)中無功電源發(fā)出無功電源發(fā)出的無功功率的無功功率總和總和等于等于 電力系統(tǒng)負(fù)荷在電力系統(tǒng)負(fù)荷在額定電壓額定電壓時(shí)所時(shí)所消耗的消耗的無功功無功

27、功 率總和率總和,以以維持維持電力系統(tǒng)電力系統(tǒng)電壓的總體水平電壓的總體水平在在額額 定值附近定值附近。 其次其次是在保證上述是在保證上述“等于等于”關(guān)系成立的前提關(guān)系成立的前提 下，優(yōu)化電力系統(tǒng)中無功功率的分布，即下，優(yōu)化電力系統(tǒng)中無功功率的分布，即電電 力系統(tǒng)無功功率的優(yōu)化控制力系統(tǒng)無功功率的優(yōu)化控制。 優(yōu)化的內(nèi)容優(yōu)化的內(nèi)容有兩個(gè)：有兩個(gè)： 負(fù)荷所需的無功功率負(fù)荷所需的無功功率讓哪些無功功率電源提讓哪些無功功率電源提 供最好供最好, ,即即無功電源的最優(yōu)分布問題無功電源的最優(yōu)分布問題； 負(fù)荷所需的無功功率是負(fù)荷所需的無功功率是讓已投入運(yùn)行的無功讓已投入運(yùn)行的無功 電源供給好電源供給好, ,還

28、是還是裝設(shè)新的無功電源更好裝設(shè)新的無功電源更好, ,即即無無 功功率的優(yōu)化補(bǔ)償問題功功率的優(yōu)化補(bǔ)償問題。 優(yōu)化的目的優(yōu)化的目的是在保證是在保證電壓質(zhì)量的前提下電壓質(zhì)量的前提下獲得更獲得更 多的多的經(jīng)濟(jì)效益經(jīng)濟(jì)效益。 無功負(fù)荷和無功損耗無功負(fù)荷和無功損耗 1.1.異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī) 異步電動(dòng)機(jī)是主要的無功負(fù)荷異步電動(dòng)機(jī)是主要的無功負(fù)荷. . 2.2.變壓器變壓器 一般一般Q QT T約為約為1010S SN N. . 變壓器中的無功損耗是很可觀的變壓器中的無功損耗是很可觀的. . 3.3.線路線路 X X上消耗感性無功上消耗感性無功; B; B上產(chǎn)生的感性無功上產(chǎn)生的感性無功; ; 當(dāng)線路輸送

29、功率較大時(shí)，線路消耗的無功是無功當(dāng)線路輸送功率較大時(shí)，線路消耗的無功是無功 負(fù)荷反之，當(dāng)線路空載或輕載時(shí)，線路等值為負(fù)荷反之，當(dāng)線路空載或輕載時(shí)，線路等值為 無功電源無功電源 六、電壓和無功綜合控制六、電壓和無功綜合控制 在電力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電壓和無功的綜合控制，一定要在電力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電壓和無功的綜合控制，一定要 考慮用戶對電壓的要求，減少線損，確定電壓的允考慮用戶對電壓的要求，減少線損，確定電壓的允 許波動(dòng)范圍，因此電力系統(tǒng)電壓和無功功率自動(dòng)控許波動(dòng)范圍，因此電力系統(tǒng)電壓和無功功率自動(dòng)控 制的制的任務(wù)任務(wù)是：是： （1 1）維持監(jiān)視點(diǎn)電壓為設(shè)定值；）維持監(jiān)視點(diǎn)電壓為設(shè)定值； （2 2）聯(lián)絡(luò)線無功潮流在給定值或偏離給定值最小，）聯(lián)絡(luò)線無功潮流在給定值或偏離給定值最小， 應(yīng)盡力使無功潮流就地平衡，避免長距離輸送無功應(yīng)盡力使無功潮流就地平衡，避免長距離輸送無功 引起過多的壓降和線