電力系統(tǒng)分析：5-2 電力系統(tǒng)的無功功率平衡

電力系統(tǒng)的無功功率平衡

5.2.1無功功率負(fù)荷和無功功率損耗1．無功功率負(fù)荷

jX與電壓平方成正比與電壓成反比

在額定電壓附近，電動(dòng)機(jī)的無功功率隨電壓的升降而增減。當(dāng)電壓明顯地低于額定值時(shí)，無功功率主要由漏抗中的無功損耗決定，因此，隨電壓下降反而具有上升的性質(zhì)。5.2電力系統(tǒng)的無功功率平衡β為電動(dòng)機(jī)的實(shí)際負(fù)荷與它的額定負(fù)荷之比

2．變壓器的無功損耗當(dāng)通過變壓器的視在功率不變時(shí)，漏抗中損耗的無功功率與電壓平方成反比。變壓器的無功功率損耗在系統(tǒng)的無功需求中占有相當(dāng)?shù)谋戎?。假定一臺變壓器的空載電流I0%=2.5，短路電壓VS%=10.5，由上式可知，在額定滿載下運(yùn)行時(shí)，無功功率的消耗將達(dá)額定容量的13%。

3．輸電線路的無功損耗

35kV及以下架空線路的充電功率很小，一般，這種線路都是消耗無功功率的。110kV及以上的架空線路當(dāng)傳輸功率較大時(shí)，電抗中消耗的無功功率將大于電納中產(chǎn)生的無功功率，線路成為無功負(fù)載；當(dāng)傳輸?shù)墓β瘦^小（小于自然功率）時(shí)，電納中產(chǎn)生的無功功率，除了抵償電抗中的損耗以外，還有多余，這時(shí)線路就成為無功電源。5.2.2無功功率電源1.發(fā)電機(jī):既是唯一的有功功率電源，又是最基本的無功功率電源.

非額定功率因數(shù)下運(yùn)行時(shí)可能發(fā)出的有功功率P和無功功率Q要受定子電流額定值（額定視在功率）、轉(zhuǎn)子電流額定值（空載電勢）、原動(dòng)機(jī)出力（額定有功功率）的限制。

2.同步調(diào)相機(jī)

同步調(diào)相機(jī)相當(dāng)于空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)。在過勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，它向系統(tǒng)供給感性無功功率而起無功電源的作用，能提高系統(tǒng)電壓；在欠勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，它從系統(tǒng)吸取感性無功功率而起無功負(fù)荷作用，可降低系統(tǒng)電壓。

3.靜電電容器

靜電電容器一般連接在變電所負(fù)荷側(cè)母線上。它供給的無功功率QC值與所在節(jié)點(diǎn)電壓的平方成正比

電容器無功輸出受母線電壓的影響；不連續(xù)調(diào)節(jié)；投資小，維護(hù)方便；

SVC原理示意圖TCR支路由電抗器與兩個(gè)背靠背連接的晶閘管相串聯(lián)構(gòu)成。通過控制晶閘管的觸發(fā)延遲角，可以改變TCR的等值電抗。即可以調(diào)節(jié)電感電流的大小。TSC由電容器與兩個(gè)反向并聯(lián)的晶閘管串聯(lián)構(gòu)成。TSC中通過對閥的控制使電容器只有兩種運(yùn)行狀態(tài)：即投入和斷開狀態(tài)。投入狀態(tài)下，兩晶閘管之一導(dǎo)通，電容器起作用，TSC發(fā)出容性無功功率；斷開狀態(tài)下，兩晶閘管阻斷，TSC支路不起作用，不輸出無功功率。與機(jī)械式可投切電容器的關(guān)鍵區(qū)別在于TSC的投切由閥的控制快速地完成，動(dòng)態(tài)性能好。4.靜止補(bǔ)償器（SVC：StaticVarCompensator)5.STATCOM

（StaticSynchronousCompensator）

它是今年來發(fā)展的一種新型靜止無功發(fā)生器裝置。其輸入來自一組儲能電容器上的直流電壓，其輸出的三相交流電壓與電力系統(tǒng)電壓同步。STATCOM的功能要優(yōu)越于SVC。例如，當(dāng)電網(wǎng)連接無功補(bǔ)償裝置的母線電壓下降時(shí)SVC的最大無功輸出也會(huì)隨之下降，因?yàn)槠渥畲鬅o功輸出與電壓的平方成正比。而STATCOM的輸出猶如發(fā)電機(jī)的電勢般不會(huì)下降。仍能加大其無功輸出。

5.2.3無功功率平衡

無功功率平衡的基本要求：系統(tǒng)中的無功電源可以發(fā)出的無功功率應(yīng)該大于或至少等于負(fù)荷所需的無功功率和網(wǎng)絡(luò)中的無功損耗。為了保證運(yùn)行可靠性和適應(yīng)無功負(fù)荷的增長，系統(tǒng)還必須配置一定的無功備用容量。

需注意的問題：無功備用；用戶側(cè)功率因數(shù)；無功就地平衡；無功補(bǔ)償措施；5.2.4無功功率平衡和電壓水平的關(guān)系P和Q的關(guān)系隱極發(fā)電機(jī)供電等值電路圖及相量圖無功平衡與電壓水平

當(dāng)E、P一定時(shí)，Q同V的關(guān)系如圖曲線1所示