無功功率與電壓的關(guān)系

1、-作者xxxx-日期xxxx無功功率與電壓的關(guān)系【精品文檔】無功功率與電壓的關(guān)系 摘要：電壓和頻率是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，而影響電壓質(zhì)量的直接因素就是無功功率。電力系統(tǒng)中各種用電設(shè)備只有在電壓為額定值時(shí)才能有最好的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。但是在電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行中，用電負(fù)荷和系統(tǒng)運(yùn)行方式是經(jīng)常變化的，由此引起電壓發(fā)生變化，不可避免地出現(xiàn)電壓偏移。而電力系統(tǒng)的運(yùn)行電壓水平取決于無功功率的平衡，系統(tǒng)中各種無功電源的無功功率輸出應(yīng)能滿足系統(tǒng)負(fù)荷和網(wǎng)絡(luò)損耗在額定電壓下對(duì)無功功率的需求，否則就會(huì)偏離額定值。在電力系統(tǒng)中,不可忽視無功功率的平衡對(duì)電壓的影響,無功功率的增加或減少,均對(duì)系統(tǒng)電壓產(chǎn)生較大的波動(dòng)及

2、增加電能損耗,必須調(diào)整無功功率的輸出,安裝無功補(bǔ)償裝置等均可保持無功功率的平衡,以保持電壓在正常范圍內(nèi),同時(shí)減少功率損耗。關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng); 無功功率; 系統(tǒng)電壓；電壓控制；引言：電力系統(tǒng)能夠有效和可靠的運(yùn)行，就要求無功功率的控制滿足以下三方面條件： 一、系統(tǒng)中無功功率能夠滿足所有電力設(shè)備需求；二、為保證最大限度利用輸電系統(tǒng)，應(yīng)加強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性；三、應(yīng)使無功功率傳輸最小。正文：1 無功功率的產(chǎn)生和吸收電力系統(tǒng)的無功功率的產(chǎn)生除了同步電機(jī)外，還有靜電電容器、靜止無功補(bǔ)償器以及靜止無功發(fā)生器，這四種裝置又稱為無功補(bǔ)償裝置。除電容器外，其余幾種既能吸收容性無功又能吸收感性無功。2系統(tǒng)的無功功率對(duì)電壓的

3、影響電力系統(tǒng)中的無功功率電源與無功負(fù)荷 在電力系統(tǒng)中,無功功率為電力網(wǎng)絡(luò)及各種電力設(shè)備提供勵(lì)磁。系統(tǒng)內(nèi)主要需要感性無功功率，它為變壓器和感應(yīng)電動(dòng)機(jī)提供了勵(lì)磁電流。無功功率的電源有發(fā)電機(jī)、高壓輸電線路、大型同步電動(dòng)機(jī)和補(bǔ)償裝置。其中發(fā)電機(jī)是最基本的無功功率電源,發(fā)電機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí),可發(fā)出的無功功為:QGN = S GN sinN = PGN tanN (1)式中: S GN , PGN ,N 分別為發(fā)電機(jī)的額定視在功率、額定有功功率和額定功率因數(shù)角。電力系統(tǒng)中無功負(fù)荷主要為異步電動(dòng)機(jī),系統(tǒng)無功負(fù)荷的電壓特性主要由異步電動(dòng)機(jī)決定, 它所消耗的無功功率為: QM = Qm + Q = U2 /

4、 Xm + I2 X (2)式中:Qm 為勵(lì)磁功率, Xm 為勵(lì)磁電抗, Q 為漏抗無功損耗, X 為漏電抗,U 為電動(dòng)機(jī)端電壓, I 為定電流。 電力系統(tǒng)無功功率的損耗主要有變壓器的無功損耗和輸電線路的無功損耗。無功功率對(duì)電壓的影響 在電力系統(tǒng)運(yùn)行中,要求電源的無功出力在任何時(shí)刻都同負(fù)荷的無功功率和網(wǎng)絡(luò)無功損耗之和相等,即: QGC = QLD QL 下面以一發(fā)電機(jī)經(jīng)過一段線路向負(fù)荷供電來說明無功電源對(duì)電壓的影響。略去各元件電阻, 用X表示發(fā)電機(jī)電抗與線路電抗之和, 等值電路如圖1所示,并根據(jù)等值電路圖作出發(fā)電機(jī)端電壓與負(fù)荷側(cè)電壓關(guān)系的相量圖2 : 圖1 發(fā)電機(jī)與負(fù)荷關(guān)系的等值電路圖圖2 發(fā)

5、電機(jī)端電壓與負(fù)荷電壓關(guān)系的相量圖 根據(jù)圖2 可以確定發(fā)電機(jī)送到負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的功率為:P = UIco s =EU* sin/XQ = UI sin = EU*cos/X-U2/X當(dāng)P 為一定時(shí),得： (3)當(dāng)電勢(shì)E 為一定值時(shí), 根據(jù)(3) 式可做出無功功率Q 與電壓U 的關(guān)系圖, 如圖3 中的曲線1 :由圖可知, Q - U 關(guān)系是一條向下的拋物線,而負(fù)荷的主要成分是異步電動(dòng)機(jī), 其無功電壓特性如圖中曲線2 所示。曲線1 與曲線2 的交點(diǎn)a 確定了負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓值Ua ,即系統(tǒng)在電壓Ua 下達(dá)到了無功功率的平衡。圖3 無功功率平衡確定電壓當(dāng)負(fù)荷增加時(shí), 其無功電壓特性如曲線2所示,如果系統(tǒng)的無功

6、電源沒有相應(yīng)增加(即發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流不變,電勢(shì)也就不變) ,電源的無功特性仍然是曲線1 ,這時(shí)曲線1 和曲線2的交點(diǎn)a就代表了新的無功平衡點(diǎn), 并由此決定了負(fù)荷點(diǎn)的電壓為Ua,顯然Ua Ua ,這說明負(fù)荷增加后,系統(tǒng)的電源已不能滿足在電壓Ua 下無功平衡的需要, 因而只好降低電壓運(yùn)行, 以取得在較低電壓下的無功平衡。如果發(fā)電機(jī)具有充足的無功備用, 通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流增大發(fā)電機(jī)電勢(shì)E,則發(fā)電機(jī)的無功特性曲線將上移到曲線的位置,從而使曲線1與曲線2的交點(diǎn)c 所確定的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)電壓達(dá)到或接近原來的數(shù)值Ua 。同樣,如果發(fā)電機(jī)的電勢(shì)E 增大而負(fù)荷沒有增加,則由發(fā)電機(jī)的無功特性曲線與負(fù)荷無功特性曲線2 的交點(diǎn)

7、為a,決定了負(fù)荷點(diǎn)的電壓為Ua,此時(shí), Ua 0 , 表示系統(tǒng)中無功功率可以平衡且有適量的備用;當(dāng)QRES 0 ,表示系統(tǒng)中無功功率不足,應(yīng)考慮加設(shè)無功補(bǔ)償裝置;當(dāng)QRES = 0 ,表示系統(tǒng)中無功功率剛好平衡,但當(dāng)系統(tǒng)有小的干擾時(shí)將破壞這一平衡。 電力系統(tǒng)中一般要求發(fā)電機(jī)接近于額定功率因數(shù)運(yùn)行,可按額定功率因數(shù)計(jì)算發(fā)電機(jī)所發(fā)出的無功功率。此時(shí)如系統(tǒng)的無功功率能夠平衡, 則發(fā)電機(jī)就保持有一定的無功備用, 其它的無功補(bǔ)償裝置按額定容量來計(jì)算其無功功率。結(jié)論：電力系統(tǒng)中無功功率是否平衡,直接影響電壓的質(zhì)量。為保證電壓質(zhì)量,滿足用戶的用電要求,系統(tǒng)中必須有充足的無功電源備用。當(dāng)系統(tǒng)的無功功率大于(或

8、不能滿足) 無功負(fù)荷的需要時(shí),就得調(diào)整無功功率的輸出,采用調(diào)壓措施,調(diào)整負(fù)荷側(cè)電壓,以改善電壓的偏移。在電壓調(diào)整的過程中,不可忽視無功功率的平衡。實(shí)際上電力系統(tǒng)的無功電源發(fā)出的無功功率大于(或不能滿足) 無功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中損耗時(shí),負(fù)荷的電壓就不可能維持在正常的運(yùn)行水平,這主要是因?yàn)闊o功電源發(fā)出的無功功率與系統(tǒng)中所需的無功功率不平衡所至。不論怎樣改變變壓器的變比,負(fù)荷的電壓還是偏高或偏低,無法達(dá)到電壓在正常范圍內(nèi)運(yùn)行,此時(shí)在負(fù)荷側(cè)可考慮加裝靜止無功補(bǔ)償器等。這樣既可發(fā)出無功功率,又可吸收無功功率的設(shè)備,同時(shí)應(yīng)盡量使無功功率就地平衡。參考文獻(xiàn) 1 姚小寅, 孫元章, 王志芳.電力系統(tǒng)無功源最佳配置地點(diǎn)的研究J.電力系統(tǒng)自動(dòng)化,1999