電力系統(tǒng)無功功率和電壓調整課件

1、電力系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)分析第五章第五章 電力系統(tǒng)無功功率和電壓調整電力系統(tǒng)無功功率和電壓調整第五章 電力系統(tǒng)無功功率和電壓調整5.1 5.1 電力系統(tǒng)無功功率的平衡電力系統(tǒng)無功功率的平衡5.2 5.2 電力系統(tǒng)無功功率的最優(yōu)分布電力系統(tǒng)無功功率的最優(yōu)分布5.3 5.3 電力系統(tǒng)的電壓管理電力系統(tǒng)的電壓管理5.4 5.4 電力系統(tǒng)電壓調整的措施電力系統(tǒng)電壓調整的措施第五章 電力系統(tǒng)無功功率和電壓調整 電力系統(tǒng)中的有功功率電源是集中在各類發(fā)電廠中的電力系統(tǒng)中的有功功率電源是集中在各類發(fā)電廠中的發(fā)發(fā)電機電機；無功功率電源除；無功功率電源除發(fā)電機發(fā)電機外，還有外，還有電容器、調相機和靜電容器、調相機和靜

2、止補償器止補償器等，分散在各變電所。等，分散在各變電所。 供應有功功率和電能，必須消耗能源；但無功功率電源供應有功功率和電能，必須消耗能源；但無功功率電源一旦設置后，就可隨時使用而不再有其它經常性耗費。系統(tǒng)一旦設置后，就可隨時使用而不再有其它經常性耗費。系統(tǒng)中無功功率損耗遠大于有功功率損耗。中無功功率損耗遠大于有功功率損耗。 正常穩(wěn)態(tài)運行時，全系統(tǒng)頻率相同，頻率調整集中在發(fā)正常穩(wěn)態(tài)運行時，全系統(tǒng)頻率相同，頻率調整集中在發(fā)電廠，電廠，調頻手段只有調整原動機功率一種調頻手段只有調整原動機功率一種。電壓水平則全系。電壓水平則全系統(tǒng)各點不同，而且統(tǒng)各點不同，而且電壓調整可分散進行，調壓手段也多種多電壓

3、調整可分散進行，調壓手段也多種多樣樣。凡此種種，使電力系統(tǒng)的無功功率和電壓調整與有功功。凡此種種，使電力系統(tǒng)的無功功率和電壓調整與有功功率和頻率調整有很大不同。率和頻率調整有很大不同。5.1 電力系統(tǒng)無功功率的平衡1 1、電壓偏移的基本概念：電網中各節(jié)點運行電壓值對額定、電壓偏移的基本概念：電網中各節(jié)點運行電壓值對額定 值偏移的大小，即：值偏移的大小，即：電電壓壓偏偏移移NNU -U%=100U一、電壓偏移及調整電壓的必要性一、電壓偏移及調整電壓的必要性2 2、造成電壓偏移的原因：、造成電壓偏移的原因： （1 1）設備及線路壓降）設備及線路壓降 （2 2）負荷波動）負荷波動 （3 3）運行方式

4、改變）運行方式改變 （4 4）無功不足或過剩）無功不足或過剩5.1 電力系統(tǒng)無功功率的平衡4 4、我國規(guī)定的允許電壓偏移：我國規(guī)定的允許電壓偏移： 35kV及以上電壓供電負荷：及以上電壓供電負荷：5% 10kV及以下電壓供電負荷：及以下電壓供電負荷：7% 低壓照明負荷：低壓照明負荷：+5% 10% 220kV及以上樞紐變電所一次側母線：及以上樞紐變電所一次側母線：5%0%3 3、電壓調整的必要性（電壓偏移的影響）：、電壓調整的必要性（電壓偏移的影響）： （1 1）效率下降，經濟性變差；）效率下降，經濟性變差； （2 2）電壓過高，照明設備壽命下降，影響絕緣；）電壓過高，照明設備壽命下降，影響絕

5、緣； （3 3）電壓過低，電機發(fā)熱；）電壓過低，電機發(fā)熱； （4 4）系統(tǒng)電壓崩潰。）系統(tǒng)電壓崩潰。5.1 電力系統(tǒng)無功功率的平衡1 1、無功功率負荷：、無功功率負荷： 各種用電設備中，除相對很小的白熾燈照明負荷只消耗各種用電設備中，除相對很小的白熾燈照明負荷只消耗 有功功率、為數不多的同步電動機可發(fā)出一部分無功功有功功率、為數不多的同步電動機可發(fā)出一部分無功功 率外，率外，大多數都要消耗無功功率大多數都要消耗無功功率。因此，。因此，無功功率負荷無功功率負荷 一般以滯后功率因數運行一般以滯后功率因數運行，其值約為，其值約為0.60.9。 二、電力系統(tǒng)無功功率負荷和無功功率損耗二、電力系統(tǒng)無功功

6、率負荷和無功功率損耗2 2、無功功率損耗：、無功功率損耗：變變壓壓無無損損輸輸電電線線無無損損電電電電換換裝裝無無無無補補償償裝裝無無器器的的功功功功率率耗耗路路的的功功功功率率耗耗力力子子流流置置吸吸收收的的功功功功率率感感性性功功置置吸吸收收的的功功功功率率 5.1 電力系統(tǒng)無功功率的平衡T0S2220SNTTNNQ = Q + QI %U %SSS=U B +XS +U100100S1 1）變壓器的無功功率損耗：）變壓器的無功功率損耗： 勵磁支路空載損耗勵磁支路空載損耗 和和 繞組漏抗中無功損耗繞組漏抗中無功損耗假定一臺變壓器的空載電流假定一臺變壓器的空載電流I I0 0%=2.5%=2

7、.5，短路電壓，短路電壓U US S%=10.5%=10.5，在額定滿載下運行時，無功功率的消耗將達額定容量的在額定滿載下運行時，無功功率的消耗將達額定容量的13%13%。如果從電源到用戶需要經過好幾級變壓，則變壓器。如果從電源到用戶需要經過好幾級變壓，則變壓器中無功功率損耗的數值是相當可觀的。中無功功率損耗的數值是相當可觀的。5.1 電力系統(tǒng)無功功率的平衡22221122X2212P +QP +QQ =X =XUU22B12BQ= -(U +U)222221112LXB21P +QU +UQ = Q + Q =X -BU22 2）輸電線路中的無功功率損耗：）輸電線路中的無功功率損耗：電力線路

8、上的無功功率損耗也分兩部分，即并聯電納和串聯電力線路上的無功功率損耗也分兩部分，即并聯電納和串聯電抗中的無功功率損耗。并聯電納中的損耗與線路電壓的平電抗中的無功功率損耗。并聯電納中的損耗與線路電壓的平方成正比，呈容性；串聯電抗中的損耗與負荷電流的平方成方成正比，呈容性；串聯電抗中的損耗與負荷電流的平方成正比，呈感性。正比，呈感性。5.1 電力系統(tǒng)無功功率的平衡三、電力系統(tǒng)的無功功率電源三、電力系統(tǒng)的無功功率電源GNGNNGNNQ= Ssin= Ptg發(fā)電機只有在額定電壓、額定電流和額定功率因數下運發(fā)電機只有在額定電壓、額定電流和額定功率因數下運行時視在功率才能達到額定值，使其容量得到最充分的行

9、時視在功率才能達到額定值，使其容量得到最充分的利用。利用。無功功率電源有無功功率電源有，后三種裝置又稱為無功補償裝置。，后三種裝置又稱為無功補償裝置。 發(fā)電機在額定狀態(tài)下運行時，可發(fā)出無功功率：發(fā)電機在額定狀態(tài)下運行時，可發(fā)出無功功率：5.1 電力系統(tǒng)無功功率的平衡相當于空載運行的同步電動機相當于空載運行的同步電動機在在時：向系統(tǒng)供給感性無功功率而時：向系統(tǒng)供給感性無功功率而，能提高系統(tǒng)電壓；，能提高系統(tǒng)電壓；在在時：從系統(tǒng)吸取感性無功功率而時：從系統(tǒng)吸取感性無功功率而，可降低系統(tǒng)電壓。，可降低系統(tǒng)電壓。同步調相機能根據裝設地點電壓的數值同步調相機能根據裝設地點電壓的數值，因而調節(jié)性能較好。，

10、因而調節(jié)性能較好。，它所供應的無功它所供應的無功功率與其端電壓平方成正比。功率與其端電壓平方成正比。即即22CCUQ =UCX5.1 電力系統(tǒng)無功功率的平衡缺點：電容器的無功功率調節(jié)性能比較差。缺點：電容器的無功功率調節(jié)性能比較差。優(yōu)點：靜電電容器的裝設容量可大可小，既可集中使用，又優(yōu)點：靜電電容器的裝設容量可大可小，既可集中使用，又 可分散安裝；且每單位容量的投資費用較小，運行時可分散安裝；且每單位容量的投資費用較小，運行時 功率損耗亦較小，維護方便。功率損耗亦較小，維護方便。 靜止補償器：由靜電電容器與電抗器并聯組成靜止補償器：由靜電電容器與電抗器并聯組成兩者結兩者結合起來，再配以適當的調

11、節(jié)裝置，就合起來，再配以適當的調節(jié)裝置，就。 靜止補償器屬靜止補償器屬“靈活交流輸電系統(tǒng)靈活交流輸電系統(tǒng)”范疇的無功功率電源，全范疇的無功功率電源，全稱為靜止無功功率補償器稱為靜止無功功率補償器(SVC)，有各種不同型式：，有各種不同型式：5.1 電力系統(tǒng)無功功率的平衡靜止無功補償器的原理圖靜止無功補償器的原理圖 (a) (a) 可控飽和電抗器型；可控飽和電抗器型； (b) (b) 自飽和電抗器型；自飽和電抗器型；(c) (c) 可控硅控制電抗器型；可控硅控制電抗器型；(d) (d) 可控硅控制電抗器和可控硅投切電容器組合型可控硅控制電抗器和可控硅投切電容器組合型; ;5.1 電力系統(tǒng)無功功率

12、的平衡GCLDQ- Q- Q = 0GCGCGC1C2C3QQ +Q = Q +Q+Q+Qx1bx2TUQ= Q- Q + Q+ Q + Q四、電力系統(tǒng)無功功率的平衡四、電力系統(tǒng)無功功率的平衡系統(tǒng)中無功電源發(fā)出的無功功率與系統(tǒng)總的無功負荷（包括負系統(tǒng)中無功電源發(fā)出的無功功率與系統(tǒng)總的無功負荷（包括負荷所需的無功功率和網絡中的無功損耗兩部分）相平衡；即：荷所需的無功功率和網絡中的無功損耗兩部分）相平衡；即：其中：無功電源發(fā)出無功其中：無功電源發(fā)出無功網絡中的無功損耗網絡中的無功損耗注：進行無功功率平衡計算時，必須保證電力系統(tǒng)的電壓水平注：進行無功功率平衡計算時，必須保證電力系統(tǒng)的電壓水平 正常；

13、如果無功平衡不能保證正常電壓水平，則電能質量正常；如果無功平衡不能保證正常電壓水平，則電能質量 不能保證。不能保證。 5.2 電力系統(tǒng)無功功率的最優(yōu)分布無功功率最優(yōu)分布分為：無功功率最優(yōu)分布分為：無功功率電源的最優(yōu)分布無功功率電源的最優(yōu)分布 無功功率負荷的最優(yōu)補償無功功率負荷的最優(yōu)補償 有功功率損耗有功功率損耗P與系統(tǒng)中各點的注入功率有關，而在有與系統(tǒng)中各點的注入功率有關，而在有 功功率最優(yōu)分配方案確定之后，各節(jié)點的功功率最優(yōu)分配方案確定之后，各節(jié)點的PiPGiPLDi 是是 已知的，且各節(jié)點的負荷無功已知的，且各節(jié)點的負荷無功QLDi是已知的，是已知的， 一、無功功率電源的最優(yōu)分布一、無功功

14、率電源的最優(yōu)分布 1、目的：在有功負荷最優(yōu)分配方案確定后，調整各無功功、目的：在有功負荷最優(yōu)分配方案確定后，調整各無功功 率電源的出力，使率電源的出力，使 這就是無功功率電源最優(yōu)分布的目標函數。這就是無功功率電源最優(yōu)分布的目標函數。5.2 電力系統(tǒng)無功功率的最優(yōu)分布nnG1G2GnGiLDii=1i=1L= P (Q ,Q ,Q)- Q -Q- QG1G2GnP (Q,Q,Q)min目標函數：目標函數：nnGiLDii=1i=1Q-Q- Q = 0等式約束條件：等式約束條件：;iminiimaxGiminGiGimaxUUU QQQ不等式約束條件：不等式約束條件：忽略不等式約束，構造拉格朗日目

15、標函數：忽略不等式約束，構造拉格朗日目標函數：2、無功功率電源的最優(yōu)分布原則、無功功率電源的最優(yōu)分布原則等網損微增率準則等網損微增率準則5.2 電力系統(tǒng)無功功率的最優(yōu)分布nnG1G2GnGiLDii=1i=1L= P (Q ,Q ,Q)- Q -Q- QGiGiGinnGiLDii=1i=1PQL=- 1-= 0QQQL=Q-Q- Q = 0G1G2GnPPP= QQQ求解可得：求解可得：不計無功網損時：不計無功網損時： 這就是等網損微增率準則，此時系統(tǒng)總有功損耗最小。這就是等網損微增率準則，此時系統(tǒng)總有功損耗最小。 5.2 電力系統(tǒng)無功功率的最優(yōu)分布GiGiP1 =QQ1-Q 計及網損時，上

16、述準則照樣成立：計及網損時，上述準則照樣成立：其中：其中：GiPQ表示有功網損對第表示有功網損對第i個無功電源的微增率；個無功電源的微增率； 無功功率網損修正系數無功功率網損修正系數GiQQ表示無功網損對第表示無功網損對第i個無功電源的微增率。個無功電源的微增率。 GiGiGiPQL=- 1-= 0QQQ 實際計算時，當實際計算時，當QGi出現越限的情況，即逾越它的上限出現越限的情況，即逾越它的上限 QGimax或下限或下限QGimin時，可取時，可取QGiQGimax或或QGiQGimin。5.2 電力系統(tǒng)無功功率的最優(yōu)分布例題例題52：某：某60kV的簡化等值網絡如圖所示：各線段電阻已的簡

17、化等值網絡如圖所示：各線段電阻已標注在圖中，標注在圖中， 。設無功功率補償設備的總容量為。設無功功率補償設備的總容量為17Mvar，在，在不計無功功率網損的條件下，試確定這些無功功率補償設備不計無功功率網損的條件下，試確定這些無功功率補償設備容量的最優(yōu)分布。容量的最優(yōu)分布。LD1LD2LD3Q= 10Mvar , Q=7Mvar , Q= 5Mvar , LD4 Q= 8Mvar5.2 電力系統(tǒng)無功功率的最優(yōu)分布解：設各無功功率補償設備的解：設各無功功率補償設備的 容量為容量為QC1、QC2、QC3、 QC4，不計無功功率網損，不計無功功率網損 時，無功功率流動引起的時，無功功率流動引起的 有

18、功功率網損有功功率網損P為：為：()()()() ()()2422iiLD2C2LD1C1LD2C222i=1NN22LD4C4LD3C3LD4C422C2C1C22Q1P =R =30 Q-Q+20 Q-Q+Q-QUU +20 Q-Q+20 Q-Q+Q-Q 1 =30 7 -Q+20 17 -Q-Q60 ()() 22C4C3C4 +20 8-Q+20 13-Q- Q 5.2 電力系統(tǒng)無功功率的最優(yōu)分布 網損微增率為：網損微增率為： ()()()()()()C1C22C1C2C1C22C2C3C42C3C4C3C42C4P40=17QQQ60P1=607Q4017QQQ60P40=13QQQ

19、60P1=408Q4013QQQ60()()()() 22C2C1C2222C4C3C41P =30 7 -Q+ 20 17 -Q-Q60 + 20 8 -Q+ 20 13-Q-Q 5.2 電力系統(tǒng)無功功率的最優(yōu)分布C1C2C3C4PPPP= QQQQ經校驗，經校驗， 越下限越下限0Mvar，因此，置，因此，置 ，重新進行分配計算：重新進行分配計算：-C3Q= 1.5Mvar C3Q=0 Mvar 按網損微增率相等分配各無功功率補償設備的容量：按網損微增率相等分配各無功功率補償設備的容量：-C1C2C3C4Q= 3.5Mvar ; Q=7Mvar ; Q= 1.5Mvar ; Q= 8Mvar

20、解之得：解之得：C1C2C3C4Q+ Q+ Q+ Q17Mvar等式約束條件為：等式約束條件為：()()()() ()()()()2422iiLD2C2LD1C1LD2C222i=1NN22LD4C4LD3LD4C4222C2C1C2C422C4Q1P =R =30 Q-Q+20 Q-Q +Q-QUU +20 Q-Q+20 Q- +Q-Q 1 =30 7-Q+20 17-Q -Q+20 8-Q+02 600 13-Q按網損微增率相等重新分配剩余各無功功率補償設備的容量，按網損微增率相等重新分配剩余各無功功率補償設備的容量，聯立等式約束條件：聯立等式約束條件：5.2 電力系統(tǒng)無功功率的最優(yōu)分布(

21、)()()()()C1C22C1C2C1C22C2C4C42C4P40=17QQQ60P1=607Q4017QQQ60P1=408Q4013QQ60C1C2C4Q+ Q+ Q17Mvar網損微增率為：網損微增率為： C1C2C3C4Q= 3Mvar ; Q=7Mvar ; Q=0Mvar ; Q=7Mvar 解之得：解之得： 經校驗，均滿足要求。經校驗，均滿足要求。5.2 電力系統(tǒng)無功功率的最優(yōu)分布作業(yè)題：作業(yè)題：已知某簡單電力系統(tǒng)如圖所示，現準備投資在系統(tǒng)已知某簡單電力系統(tǒng)如圖所示，現準備投資在系統(tǒng)中裝設中裝設18Mvar的并聯電容器進行無功補償。試確定電容器的的并聯電容器進行無功補償。試確

22、定電容器的最優(yōu)分布方案（不計無功功率網損）。最優(yōu)分布方案（不計無功功率網損）。5.2 電力系統(tǒng)無功功率的最優(yōu)分布二、無功負荷的最優(yōu)補償二、無功負荷的最優(yōu)補償目標函數：目標函數：eCiCCiC = C (Q)-C (Q)max最優(yōu)網損微增率準則：最優(yōu)網損微增率準則：ceqCim ax( + )KP-= QCmax: - - -K- - -/kvar - - -/(kWh)- - -其其中中、分分別別為為折折舊舊維維修修率率和和投投資資回回收收率率單單位位容容量量補補償償設設備備投投資資，元元單單位位電電能能損損耗耗價價格格，元元全全網網最最大大負負荷荷損損耗耗小小時時數數eCiCiCCiCi:C

23、 (Q ):QC (Q ):Q 其其中中設設置置補補償償設設備備后后每每年年可可減減小小的的電電能能損損耗耗費費用用設設置置補補償償設設備備而而需需耗耗費費的的費費用用5.3 電力系統(tǒng)的電壓管理一、電力系統(tǒng)電壓管理的基本概念一、電力系統(tǒng)電壓管理的基本概念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)點指那些能夠反映和控制整個系統(tǒng)電壓水平的節(jié)點(母線母線)。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。 2、電壓管理：、電壓管理： 對電壓中樞點的電

24、壓進行調整和控制，對電壓中樞點的電壓進行調整和控制，滿足負荷電壓要求。滿足負荷電壓要求。 5.3 電力系統(tǒng)的電壓管理1 1、電壓波動：、電壓波動：二、電壓波動及限制措施二、電壓波動及限制措施 當負荷發(fā)生波動時，使得線路上傳送的無功功率發(fā)生當負荷發(fā)生波動時，使得線路上傳送的無功功率發(fā)生 波動，相應的各節(jié)點電壓也隨之波動。波動，相應的各節(jié)點電壓也隨之波動。 對于生活、生產、氣象等變化引起的周期長、波及面對于生活、生產、氣象等變化引起的周期長、波及面 大的電壓波動需進行調整。大的電壓波動需進行調整。 對于沖擊性負荷引起的電壓波動需進行限制。對于沖擊性負荷引起的電壓波動需進行限制。2 2、限制措施：、

25、限制措施： 以專用母線或線路單獨向波動負荷供電；以專用母線或線路單獨向波動負荷供電； 在波動地點和電源之間設置串聯電容器，以抵消感抗；在波動地點和電源之間設置串聯電容器，以抵消感抗； 在波動負荷附近設置調相機；在波動負荷附近設置調相機； 在波動負荷供電線路上設置靜止補償器。在波動負荷供電線路上設置靜止補償器。5.3 電力系統(tǒng)的電壓管理三、中樞點的電壓管理三、中樞點的電壓管理 1 1、中樞點電壓的允許變動范圍：、中樞點電壓的允許變動范圍：UiminUi Uimax 中樞點電壓曲線的編制方法：通過負荷點電壓的允許變中樞點電壓曲線的編制方法：通過負荷點電壓的允許變 化范圍，確定中樞點電壓的允許變動范

26、圍?；秶?，確定中樞點電壓的允許變動范圍。 設有下圖所示簡單網絡，中樞點設有下圖所示簡單網絡，中樞點1向負荷向負荷2、3供電：供電：需綜合考慮負荷需綜合考慮負荷2 2、3 3對電壓中樞對電壓中樞點點1 1的要求，若要同時滿足兩個負的要求，若要同時滿足兩個負荷對電壓質量的要求，中樞點荷對電壓質量的要求，中樞點電壓的允許變動范圍減小。電壓的允許變動范圍減小。5.3 電力系統(tǒng)的電壓管理5.3 電力系統(tǒng)的電壓管理212NNNN212NNNN0 8hU + U= (0.95U 1.05U)+0.04U= (0.99 1.09)U8 24hU + U= (0.95U 1.05U)+0.1U= (1.05

27、1.15)U: : :313NNNN313NNNN0 16h:U + U= (0.95U 1.05U)+0.01U= (0.96 1.06)U16 24hU + U= (0.95U 1.05U)+0.03U= (0.98 1.08)U負荷負荷2對中樞點電壓的要求對中樞點電壓的要求圖圖e：負荷負荷3對中樞點電壓的要求對中樞點電壓的要求圖圖f：5.3 電力系統(tǒng)的電壓管理 同時考慮同時考慮 2、3 兩個負荷對兩個負荷對1點的要求，即點的要求，即可得圖可得圖 g，則控制和調整中樞點電壓在允許的公共變動范，則控制和調整中樞點電壓在允許的公共變動范圍內，就可以滿足各負荷點的調壓要求；圍內，就可以滿足各負荷

28、點的調壓要求； 5.3 電力系統(tǒng)的電壓管理 在實際電力系統(tǒng)中，由同一中樞點供電的負荷可能很多，且在實際電力系統(tǒng)中，由同一中樞點供電的負荷可能很多，且 中樞點到負荷處線路上的電壓損耗大小和變化規(guī)律的差別可中樞點到負荷處線路上的電壓損耗大小和變化規(guī)律的差別可 能很大，完全可能出現在某些時段內能很大，完全可能出現在某些時段內(如圖如圖h中中816h 內內)， 中樞點電壓取任何值均不能滿足要求，中樞點電壓取任何值均不能滿足要求，即中樞點電壓曲線所即中樞點電壓曲線所 示的允許變動范圍沒有公共部分示的允許變動范圍沒有公共部分，這時須采取其他措施。，這時須采取其他措施。5.3 電力系統(tǒng)的電壓管理1）逆調壓：

29、）逆調壓：在最大負荷時適當提高中樞點電壓在最大負荷時適當提高中樞點電壓以補償增大以補償增大的電壓損耗，比線路的電壓損耗，比線路UN高高5（即（即1.05UN），），最小負荷時線最小負荷時線路上電壓損耗減小路上電壓損耗減小，降低中樞點電壓為，降低中樞點電壓為UN； 適用于供電線適用于供電線路較長，負荷波動較大的中樞點。路較長，負荷波動較大的中樞點。2 2、中樞點的調壓方式：、中樞點的調壓方式： 2）順調壓：按自然規(guī)律作出調壓要求，）順調壓：按自然規(guī)律作出調壓要求，最大負荷時允許電最大負荷時允許電壓可以略低一些，壓可以略低一些，但不低于但不低于1.025UN，最小負荷時允許電壓最小負荷時允許電壓可

30、以略高一些，可以略高一些，但不高于但不高于1.075UN；適用于負荷變動小，供；適用于負荷變動小，供電線路不長的中樞點。電線路不長的中樞點。3）常調壓：）常調壓：在任何負荷情況下基本中樞點電壓保持不變在任何負荷情況下基本中樞點電壓保持不變，樞點電壓維持在允許電壓偏移范圍：樞點電壓維持在允許電壓偏移范圍：1.025UN 1.05UN；適；適用于負荷變動小，供電線路電壓損耗也較小的中樞點。用于負荷變動小，供電線路電壓損耗也較小的中樞點。 5.4 電力系統(tǒng)電壓調整的措施bG12G12NPR+QXU = U k - Uk = U k -kU引言：電壓調整的基本原理引言：電壓調整的基本原理要求對負荷點要

31、求對負荷點b的電壓進行調整，則調整措施為：的電壓進行調整，則調整措施為：1）利用發(fā)電機進行調壓（改變）利用發(fā)電機進行調壓（改變UG）；）；2）改變主變壓器變比或分接頭調壓（改變）改變主變壓器變比或分接頭調壓（改變k1、k2）；）；3）利用各種補償設備進行調壓（改變）利用各種補償設備進行調壓（改變Q）。）。5.4 電力系統(tǒng)電壓調整的措施一、利用發(fā)電機調壓一、利用發(fā)電機調壓通過通過自動勵磁調節(jié)裝置自動勵磁調節(jié)裝置 If Eq UG，不需另增設備，不需另增設備，簡便可行且經濟。簡便可行且經濟。在線路較長，供電范圍較大，在線路較長，供電范圍較大，發(fā)電機經多級變壓向負荷發(fā)電機經多級變壓向負荷供電時供電時

32、，僅借發(fā)電機調壓往往不能滿足負荷對電壓質量，僅借發(fā)電機調壓往往不能滿足負荷對電壓質量的要求，這時的要求，這時需借助其他措施需借助其他措施。（圖。（圖5-9） 由發(fā)電機不經升壓直接向用戶供電的簡單系統(tǒng)由發(fā)電機不經升壓直接向用戶供電的簡單系統(tǒng)，如果供，如果供電線路不長，線路上電壓損耗不大，改變發(fā)電機端電壓電線路不長，線路上電壓損耗不大，改變發(fā)電機端電壓實行實行逆調壓逆調壓，可滿足負荷點電壓質量的要求。（圖，可滿足負荷點電壓質量的要求。（圖5-8）5.4 電力系統(tǒng)電壓調整的措施圖圖5 58 8：發(fā)電機不經升壓直接向用戶供電的簡單系統(tǒng)（逆調壓）：發(fā)電機不經升壓直接向用戶供電的簡單系統(tǒng)（逆調壓） 5.4

33、 電力系統(tǒng)電壓調整的措施圖圖5-9 5-9 多級變壓供電系統(tǒng)的電壓損耗分布多級變壓供電系統(tǒng)的電壓損耗分布 即電壓變動范圍為即電壓變動范圍為2121，由發(fā)電機逆調壓可縮小為，由發(fā)電機逆調壓可縮小為1616，此電，此電壓變動范圍已不能滿足一般負荷的要求，需借助其他無功補償壓變動范圍已不能滿足一般負荷的要求，需借助其他無功補償措施。措施。5.4 電力系統(tǒng)電壓調整的措施二、改變變壓器變比調壓（分接頭選擇）二、改變變壓器變比調壓（分接頭選擇） 1、分接頭說明：、分接頭說明： 1）普通雙繞組變壓器普通雙繞組變壓器的高壓繞組和三繞組變壓器的高、中壓的高壓繞組和三繞組變壓器的高、中壓 繞組一般有繞組一般有3個

34、或個或5個分接頭（抽頭）；個分接頭（抽頭）； 即即UN、UN5UN或或UN、UN2.5UN，UN5UN； 2）目前我國暫定，）目前我國暫定，110kV級的級的有載調壓變壓器有載調壓變壓器 有有7個分接頭，個分接頭， 即即UN、UN32.5%UN； 220kV級的有級的有9個分接頭，即個分接頭，即UN、UN42.0%UN。 對用于對用于UN的分接頭為主抽頭；普通變壓器只能在停電情況的分接頭為主抽頭；普通變壓器只能在停電情況 下才可以改變分接頭，因此必須在投運前選擇好合適的分下才可以改變分接頭，因此必須在投運前選擇好合適的分 接頭以滿足各種負荷要求；而有載調壓變壓器可以在運行接頭以滿足各種負荷要求

35、；而有載調壓變壓器可以在運行 中調整分接頭選擇。中調整分接頭選擇。5.4 電力系統(tǒng)電壓調整的措施t1N2Uk =Ut12122N2UU = U - U = Uk = UU2 2、雙繞組變壓器分接頭選擇（高壓繞組）、雙繞組變壓器分接頭選擇（高壓繞組） 降壓變壓器：降壓變壓器： U2為實際要求的低壓側電壓，為實際要求的低壓側電壓，U2為為U2歸算至高壓側的電歸算至高壓側的電 壓；最大負荷運行時，所有參數下標為壓；最大負荷運行時，所有參數下標為max；最小負荷運；最小負荷運 行時，所有參數下標為行時，所有參數下標為min；k為降壓變壓器變比。為降壓變壓器變比。5.4 電力系統(tǒng)電壓調整的措施()t1m

36、axN21maxmax2maxt1max1maxmaxN22maxUUU- U=UU= U-UUU()t1minN21minmin2mint1min1minminN22minUUU-U=UU= U-UUU最大負荷運行時高壓側分接頭選擇：最大負荷運行時高壓側分接頭選擇： 最小負荷運行時高壓側分接頭選擇：最小負荷運行時高壓側分接頭選擇：t12122N2UU =U -U =Uk =UU5.4 電力系統(tǒng)電壓調整的措施 為使最大、最小負荷兩種情況下變電所低壓母線實際電壓為使最大、最小負荷兩種情況下變電所低壓母線實際電壓 偏離要求的偏離要求的 U2max，U2min 大體相等，大體相等，()t1t1min

37、t1max1U=U+U2根據根據Ut1 選擇一個最接近的分接頭，然后按選出的分接頭校選擇一個最接近的分接頭，然后按選出的分接頭校驗最大、最小負荷時低壓母線上的實際電壓是否滿足要求。驗最大、最小負荷時低壓母線上的實際電壓是否滿足要求。 根據最大負荷算得的根據最大負荷算得的Ut1max值和最值和最 小負荷算得的小負荷算得的Ut1min 這樣就能這樣就能 縮小次級電壓的變化幅度，甚至改變電壓變化的趨勢。縮小次級電壓的變化幅度，甚至改變電壓變化的趨勢。解：解： 經判斷調壓方式為順調壓，則經判斷調壓方式為順調壓，則:5.4 電力系統(tǒng)電壓調整的措施例題例題5-3：一臺降壓變壓器，其容量為：一臺降壓變壓器，

38、其容量為31.5MVA，歸算至高壓側，歸算至高壓側的參數為的參數為RT+jXT=2.44+j40，變比為（，變比為（11022.5）/6.3kV。最大、最小負荷時高壓母線電壓為最大、最小負荷時高壓母線電壓為 U1max=110kV、 U1min=113kV，通過變壓器的功率是通過變壓器的功率是Smax=28+j14MVA、 Smin=10+j6MVA ；低壓；低壓母線的電壓允許變動范圍為母線的電壓允許變動范圍為6.0-6.6kV，試選擇變壓器的分接頭。，試選擇變壓器的分接頭。1max1minU=110kV , U=113kV2max2minU= 6.0kV U= 6.6kV5.4 電力系統(tǒng)電壓

39、調整的措施maxTmaxTmax1maxPR +QX28 2.44+14 40U= 5.712kVU110minTminTmin1minPR +QX102.44+640U= 2.3398kVU113最大、最小負荷時變壓器的電壓降落分別為：最大、最小負荷時變壓器的電壓降落分別為：TTmax1maxmin1minR + jX = 2.44+ j40S= 28+ j14MVA U=110kV S=10+ j6MVA U=113kV已已知知 最大、最小負荷時低壓側實際最大、最小負荷時低壓側實際 電壓為：電壓為：5.4 電力系統(tǒng)電壓調整的措施N2N2t1max2max1maxmax2max2max6.3

40、(110-5.712)= 109.5kV6.0UUU=U=(U- U)UU=N2N2t1min2min1minmin2min2min6.3(113-2.3398)= 105.6kV6.6UUU=U=(U- U)UU=t1t1mint1max1U =(U+U)21=(105.6+109.5)2=107.5kV2max2minU= 6.0kV U= 6.6kV 可得：可得：5.4 電力系統(tǒng)電壓調整的措施t1U = 110 (1-0.025)= 107.25kVN2N22max2max1maxmaxt1t16.3(110 -5.712)= 6.13 6.0kV107.25UUU= U= (U- U)

41、UU=N2N22min2min1minmint1t16.3(113 - 2.3398)= 6.5 6.6kV107.25UUU= U= (U- U)UU=按照所選擇的分接頭校驗低壓側按照所選擇的分接頭校驗低壓側母線實際電壓：母線實際電壓：均滿足要求，即均滿足要求，即選定的實際變比為選定的實際變比為107.25/6.3kV。選擇最接近的選擇最接近的2.5分接頭，即：分接頭，即：5.4 電力系統(tǒng)電壓調整的措施作業(yè)題：作業(yè)題：某降壓變電所變壓器歸算到高壓側的阻抗為某降壓變電所變壓器歸算到高壓側的阻抗為 ，變比為變比為 ，最大、最小負荷運行時流過變，最大、最小負荷運行時流過變壓器的功率為壓器的功率為

42、，最大、，最大、最小負荷時高壓側母線電壓分別為最小負荷時高壓側母線電壓分別為 113kV 和和 115kV，低壓側母線，低壓側母線電壓允許變化范圍為電壓允許變化范圍為1011kV，試選擇變壓器的分接頭。，試選擇變壓器的分接頭。TZ = 2.44+ j40(11022.5%)/10.5kVmaxminS28j14MVA , S10j6MVA5.4 電力系統(tǒng)電壓調整的措施t2N1Uk =U 升壓變壓器：升壓變壓器： U1為實際要求的低壓側電壓，為實際要求的低壓側電壓，U1為為U1歸算至高壓側的電壓；歸算至高壓側的電壓； 最大負荷運行時，所有參數下標為最大負荷運行時，所有參數下標為max；最小負荷運

43、行時，；最小負荷運行時， 所有參數下標為所有參數下標為min；k為升壓變壓器變比。為升壓變壓器變比。 t21121N1UUU =U + U =UkU5.4 電力系統(tǒng)電壓調整的措施t2maxN12maxmax1maxt2max2maxmaxN11maxUUU+ U=UU= (U+ U)UUt2minN12minmin1mint2min2minminN11minUUU+ U= UU= (U+ U)UUt2t2mint2max1U=(U+U)2最大、最小負荷運行時高壓側最大、最小負荷運行時高壓側分接頭選擇：分接頭選擇： 對普通變壓器而言，分接頭電壓選擇：對普通變壓器而言，分接頭電壓選擇：根據根據Ut

44、2選擇一個最接近的分接頭，然后按照選出的分接頭校選擇一個最接近的分接頭，然后按照選出的分接頭校驗最大和最小負荷時低壓母線上的實際電壓是否負荷要求。驗最大和最小負荷時低壓母線上的實際電壓是否負荷要求。 t21121N1UUU =U + U =UkU5.4 電力系統(tǒng)電壓調整的措施例題例題5-4：一臺升壓變壓器，其容量為：一臺升壓變壓器，其容量為31.5MVA，歸算至高壓側，歸算至高壓側阻抗參數為阻抗參數為:RT+jXT=3+j48，變比為，變比為（12122.5）/6.3kV。最大、最小負荷時高壓母線電壓為最大、最小負荷時高壓母線電壓為U2max=120kV、U2min=114kV ，通過變壓器的

45、功率是通過變壓器的功率是Smax=25+j18MVA、Smin=14+j10MVA ；低壓；低壓母線的電壓允許變動范圍為母線的電壓允許變動范圍為6.0-6.6kV，試選擇變壓器的分接頭。，試選擇變壓器的分接頭。解：解：U2max=120kV、U2min=114kV 經判斷調壓方式為逆調壓，則經判斷調壓方式為逆調壓，則:1max1minU= 6.6kV U= 6.0kV5.4 電力系統(tǒng)電壓調整的措施maxTmaxTmax2maxPR + QX253+ 1848U=7.825kVU120minTminTmin2minPR +QX143+1048U= 4.579kVU114最大、最小負荷時變壓器的電

46、壓降落分別為：最大、最小負荷時變壓器的電壓降落分別為：已已知知 TTmax2maxmin2minR + jX = 3+ j48S= 25+ j18MVA U= 120kV S= 14+ j10MVA U= 114kVN1N1t2min1min2minmin1min2min6.3(114+4.579)= 124.5kV6.0UUU=U=(U+ U)UU=5.4 電力系統(tǒng)電壓調整的措施 最大、最小負荷時低壓側實際最大、最小負荷時低壓側實際 電壓為：電壓為：1max1minU= 6.0kV U= 6.6kV 可得：可得：N1N1t2max1max2maxmax1max2max6.3(120+7.82

47、5)= 122.01kV6.6UUU=U=(U+ U)UU=t2t2mint2max1U=(U+U)21=(122.01+124.5)2= 123.25kV5.4 電力系統(tǒng)電壓調整的措施按照所選擇的分接頭校驗低壓側母按照所選擇的分接頭校驗低壓側母線實際電壓：線實際電壓：均滿足要求，即均滿足要求，即選定的實際變比為選定的實際變比為124.025/6.3kV。選擇最接近的選擇最接近的2.5分接頭，即：分接頭，即：t2U= 121 (1+0.025)= 124.025kVN1N11max1max2maxmaxt2t26.3(120 +7.825)= 6.493 6.0kV124.025UUU= U=

48、 (U+ U)UU=5.4 電力系統(tǒng)電壓調整的措施3、三繞組變壓器分接頭選擇：、三繞組變壓器分接頭選擇： ，各繞組接，各繞組接頭電壓的確定仍按上述雙繞組變壓器的方法頭電壓的確定仍按上述雙繞組變壓器的方法：1）根據低壓母線的調壓要求在）根據低壓母線的調壓要求在高低壓繞組高低壓繞組之間進行計算，之間進行計算， 選取高壓繞組的分接頭電壓選取高壓繞組的分接頭電壓即變比即變比UtH /UNL；2）根據中壓母線調壓要求及選取的高壓繞組接頭電壓）根據中壓母線調壓要求及選取的高壓繞組接頭電壓 UtH， 在在高中壓繞組高中壓繞組 之間進行計算，之間進行計算，選取中壓繞組的分接頭選取中壓繞組的分接頭 電壓電壓UtM；即變比為：；即變比為：UtH /UtM /UNL。5.4 電力系統(tǒng)電壓調整的措施1、并聯補償設備的調節(jié)方式：、并聯補償設備的調節(jié)方式： 并聯電容器：不能調節(jié)，只能分組投切；并聯電容器：