電力系統(tǒng)分析第5章

第五章電力系統(tǒng)正常運(yùn)行方式的

調(diào)整和控制內(nèi)容提要概念電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)：系統(tǒng)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷和電壓、各個(gè)發(fā)電機(jī)的功率、系統(tǒng)的頻率都保持不變的狀態(tài)。相當(dāng)于系統(tǒng)的平衡點(diǎn)。暫態(tài)過(guò)程：系統(tǒng)從一個(gè)穩(wěn)態(tài)過(guò)渡到另外一個(gè)穩(wěn)態(tài)的過(guò)程。第一節(jié)電力系統(tǒng)有功功率和頻率的調(diào)整和控制頻率穩(wěn)態(tài)時(shí)，系統(tǒng)各點(diǎn)頻率相等。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速與頻率之間的關(guān)系保持頻率穩(wěn)定的方法：調(diào)整原動(dòng)機(jī)對(duì)發(fā)電機(jī)的輸入功率，使輸出功率與變化的系統(tǒng)負(fù)荷有功功率相適應(yīng)。頻率控制與負(fù)荷有功功率變化及其在發(fā)電機(jī)間的分配及發(fā)電機(jī)組功率控制有關(guān)。一、負(fù)荷的有功功率及其頻率特性1、電力系統(tǒng)的綜合用電負(fù)荷：系統(tǒng)中所有電力用戶的用電設(shè)備所消耗的電功率總和。負(fù)荷類型：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、居民用電。主要用電設(shè)備：異步機(jī)、同步機(jī)、電熱裝置、整流裝置、照明設(shè)備等。電力系統(tǒng)的供電負(fù)荷：電力系統(tǒng)的綜合用電負(fù)荷加上電力網(wǎng)的功率損耗。電力系統(tǒng)的發(fā)電負(fù)荷：電力系統(tǒng)的供電負(fù)荷再加上發(fā)電廠廠用電消耗的功率。2、負(fù)荷曲線日負(fù)荷曲線：描述一天24小時(shí)負(fù)荷的變化，

作用：安排日發(fā)電計(jì)劃、確定運(yùn)行方式。年最大負(fù)荷曲線：描述一年內(nèi)每個(gè)月最大有功功率負(fù)荷變化。

作用：安排發(fā)電設(shè)備的檢修計(jì)劃。年持續(xù)負(fù)荷曲線：按一年中系統(tǒng)負(fù)荷的數(shù)值大小及其持續(xù)小時(shí)數(shù)順序排列而繪制成。作用：安排發(fā)電計(jì)劃、可靠性估算。3、負(fù)荷特性與負(fù)荷模型綜合負(fù)荷的功率一般是要隨運(yùn)行參數(shù)（電壓和頻率）的變化而變化的，反映這種變化規(guī)律的曲線或數(shù)學(xué)表達(dá)式稱為負(fù)荷特性。負(fù)荷特性包括：動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性；

頻率特性和電壓特性。負(fù)荷模型是指在電力系統(tǒng)分析計(jì)算中對(duì)負(fù)荷特性所作的物理模擬或數(shù)學(xué)描述。負(fù)荷模型分為：動(dòng)態(tài)模型和靜態(tài)靜態(tài)；

頻率特性和電壓特性。如：負(fù)荷的電壓靜態(tài)特性常用二項(xiàng)式表示：4、負(fù)荷的頻率特性負(fù)荷吸收的有功功率和無(wú)功功率與系統(tǒng)的頻率有關(guān)。頻率特性：負(fù)荷有功功率隨系統(tǒng)頻率變化的特性。電力系統(tǒng)綜合負(fù)荷由各種各樣的負(fù)荷組成。這些負(fù)荷吸取的有功功率有的與頻率無(wú)關(guān)，有的與頻率的一次方成正比，有的與頻率的二次方成正比，有的與頻率的更高次方成正比。近似為一般，為1～3PLOfPL1f1負(fù)荷的靜態(tài)頻率特性曲線的斜率稱為負(fù)荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)二、頻率調(diào)整必要性和有功功率平衡1、頻率調(diào)整必要性用戶：對(duì)頻率敏感(1)

電力系統(tǒng)頻率變化會(huì)引起異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化,這會(huì)使得電動(dòng)機(jī)所驅(qū)動(dòng)的加工工業(yè)產(chǎn)品的機(jī)械的轉(zhuǎn)速發(fā)生變化,轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量,甚至?xí)霈F(xiàn)次品和廢品。（2）電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)會(huì)影響某些測(cè)量和控制用的電子設(shè)備的準(zhǔn)確性和性能,頻率過(guò)低時(shí)有些設(shè)備甚至無(wú)法工作。這對(duì)一些重要工業(yè)和國(guó)防是不能允許的。（3）電力系統(tǒng)頻率降低將使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和輸出功率降低,導(dǎo)致其所帶動(dòng)機(jī)械的轉(zhuǎn)速和出力降低,影響電力用戶設(shè)備的正常運(yùn)行。頻率變化對(duì)電力系統(tǒng)的影響（1）頻率下降時(shí),汽輪機(jī)葉片的振動(dòng)會(huì)變大,輕則影響使用壽命,重則可能產(chǎn)生裂紋。對(duì)于額定頻率為50Hz的電力系統(tǒng),當(dāng)頻率低到45Hz附近時(shí),某些汽輪機(jī)的葉片可能因發(fā)生共振而斷裂,造成重大事故。（2）頻率下降到47-48Hz時(shí),火電廠由異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的輔機(jī)（如送風(fēng)機(jī)）的出力隨之下降,從而使火電廠發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率下降。這種趨勢(shì)如果不能及時(shí)制止,就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)使電力系統(tǒng)頻率下降到不能允許的程度。這種現(xiàn)象稱為頻率雪山崩。出現(xiàn)頻率雪崩會(huì)造成大面積停電,甚至使整個(gè)系統(tǒng)瓦解。（3）在核電廠中,反應(yīng)堆冷卻介質(zhì)泵對(duì)供電頻率有嚴(yán)格要求。當(dāng)頻率降到一定數(shù)值時(shí),冷卻介質(zhì)泵即自動(dòng)跳開(kāi),使反應(yīng)堆停止運(yùn)行。（4）電力系統(tǒng)頻率下降時(shí),異步電動(dòng)機(jī)和變壓器的勵(lì)磁電流增加,使無(wú)功消耗增加,引起系統(tǒng)電壓下降,頻率下降還會(huì)引起勵(lì)磁機(jī)出力下降,并使發(fā)電機(jī)電勢(shì)下降,導(dǎo)致全系統(tǒng)電壓水平降低。如果電力系統(tǒng)原來(lái)的電壓水平偏低,在頻率下降到一定值時(shí),可能出現(xiàn)所謂電壓雪崩現(xiàn)象,出現(xiàn)電壓雪崩也會(huì)造成大面積停電,甚至使系統(tǒng)瓦解。電力系統(tǒng)頻率要求正常：49.8～50.2Hz頻率自動(dòng)調(diào)整裝置動(dòng)作時(shí)：誤差不超過(guò)0.05～0.15系統(tǒng)自動(dòng)低頻減載，使系統(tǒng)盡快恢復(fù)到49.5Hz2、電力系統(tǒng)有功功率控制的必要性A 維持電力系統(tǒng)頻率在允許范圍之內(nèi)

電力系統(tǒng)頻率是靠電力系統(tǒng)內(nèi)并聯(lián)運(yùn)行的所有發(fā)電機(jī)組發(fā)出的有功功率總和與系統(tǒng)內(nèi)所有負(fù)荷消耗(包括網(wǎng)損)的有功功率總和之間的平衡來(lái)維持的。

但是電力系統(tǒng)的負(fù)荷是時(shí)刻變化的，從而導(dǎo)致系統(tǒng)頻率變化。

為了保證電力系統(tǒng)頻率在允許范圍之內(nèi)，就是要及時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組有功功率。B 提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性

當(dāng)系統(tǒng)頻率在額定值附近時(shí)，雖然頻率滿足要求，但沒(méi)有說(shuō)明哪些機(jī)組參與并聯(lián)運(yùn)行，并聯(lián)運(yùn)行的機(jī)組各應(yīng)該發(fā)多少有功功率。

電力系統(tǒng)有功功率控制的任務(wù)之一就是要解決這個(gè)問(wèn)題。

這就是電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度問(wèn)題。C 保證聯(lián)合電力系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行

電力系統(tǒng)的規(guī)模在不斷地?cái)U(kuò)大，已經(jīng)出現(xiàn)了將幾個(gè)區(qū)域電力系統(tǒng)聯(lián)在一起組成的聯(lián)合電力系統(tǒng)，有的聯(lián)合電力系統(tǒng)實(shí)行分區(qū)域控制，要求不同區(qū)域系統(tǒng)間交換的電功率和電量按事先約定的協(xié)議進(jìn)行。

這時(shí)電力系統(tǒng)有功功率控制要對(duì)不同區(qū)域系統(tǒng)之間聯(lián)絡(luò)線上通過(guò)的功率和電量實(shí)行控制。3、有功功率平衡和備用容量保持頻率穩(wěn)定的前提：有功功率平衡電力系統(tǒng)的頻率水平由有功功率平衡決定，如果有功電源充足，能保證用戶需要，且具有及時(shí)進(jìn)行調(diào)整的能力，則能保證頻率在合理的范圍之內(nèi)，反之，則將出現(xiàn)較大的頻率偏移。備用容量：負(fù)荷備用、事故備用、檢修備用、國(guó)民經(jīng)濟(jì)備用熱備用、冷備用發(fā)電機(jī)組的功率頻率靜態(tài)特性O(shè)PGPG2PG1ff1f212當(dāng)功率增加到其額定功率時(shí)，輸出功率不隨頻率變化。4、發(fā)電機(jī)組和電力系統(tǒng)等效發(fā)電機(jī)組的

功率頻率靜態(tài)特性O(shè)PGPG2PG1ff1f212與發(fā)電機(jī)組的功率頻率靜態(tài)特性相似。等效發(fā)電機(jī)組的功率頻率靜態(tài)特性電力系統(tǒng)主要由發(fā)電機(jī)、輸電網(wǎng)絡(luò)和負(fù)荷組成。如果把輸電網(wǎng)絡(luò)的損耗看成負(fù)荷的一部分，則電力系統(tǒng)是由兩個(gè)環(huán)節(jié)組成的閉環(huán)系統(tǒng)。發(fā)電機(jī)組的功率頻率特性和負(fù)荷的功率頻率特性的交點(diǎn)就是電力系統(tǒng)的頻率的穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)。5、電力系統(tǒng)的頻率特性電力系統(tǒng)的頻率特性

OPPL3PL1ff1f2abcPL2L1L2G1G2當(dāng)?shù)刃Оl(fā)電機(jī)運(yùn)行在特性G1，綜合負(fù)荷特性為L(zhǎng)1時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行在a點(diǎn)，系統(tǒng)頻率為f1。電力系統(tǒng)的頻率特性O(shè)PPL3PL1ff1f2abcPL2L1L2G1G2當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加，綜合負(fù)荷特性為L(zhǎng)2時(shí)，如果不改變發(fā)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)定值，等效發(fā)電機(jī)特性仍然為G1,系統(tǒng)運(yùn)行在b點(diǎn)，系統(tǒng)頻率為f2。電力系統(tǒng)的頻率特性

OPPL3PL1ff1f2abcPL2L1L2G1G2如果當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加，綜合負(fù)荷特性變?yōu)長(zhǎng)2時(shí)，改變發(fā)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)定值，等效發(fā)電機(jī)特性變?yōu)镚2,則系統(tǒng)運(yùn)行在c點(diǎn)，系統(tǒng)頻率回到f1。6、電力系統(tǒng)頻率的一次調(diào)整

OPPL3PL1ff1f2abcPL2L1L2G1G2當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增加，綜合負(fù)荷特性為L(zhǎng)2時(shí)，發(fā)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)定值不變，等效發(fā)電機(jī)特性仍然為G1,系統(tǒng)運(yùn)行在b點(diǎn)，系統(tǒng)頻率為f2。這種由發(fā)電機(jī)特性和負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)共同承擔(dān)系統(tǒng)負(fù)荷變化使系統(tǒng)運(yùn)行在另一頻率的頻率調(diào)整稱為頻率的一次調(diào)整。OPPL3PL1ff1f2abcPL2L1L2G1G2對(duì)于右圖，頻率一次調(diào)整的結(jié)果：發(fā)電機(jī)有功功率增加了PL2-PL1，負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)是負(fù)荷少吸收有功功率為PL3-PL2，系統(tǒng)頻率降低到f2。

當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷減少時(shí)，頻率的一次調(diào)整過(guò)程與上述相反。

即系統(tǒng)頻率升高，發(fā)電機(jī)有功功率減少，負(fù)荷調(diào)節(jié)效應(yīng)使負(fù)荷吸取的有功功率相對(duì)于原頻率下的功率有所增加。7、電力系統(tǒng)頻率二次調(diào)整

OPPL3PL1ff1f2abcPL2L1L2G1G2

當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷變化較大，頻率的一次調(diào)整結(jié)果，系統(tǒng)頻率過(guò)高或過(guò)低時(shí)，需要改變發(fā)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)定值，使系統(tǒng)頻率恢復(fù)到規(guī)定范圍內(nèi)，稱為頻率的二次調(diào)整。對(duì)于右圖，等效發(fā)電機(jī)特性變?yōu)镚2,系統(tǒng)頻率回到f1。

電力系統(tǒng)頻率的二次調(diào)整任務(wù)是由調(diào)頻發(fā)電廠中的發(fā)電機(jī)組承擔(dān)的。在頻率的三次調(diào)整之前，讓我們先看看電力系統(tǒng)負(fù)荷的變化情況.8、電力系統(tǒng)有功功率調(diào)整（頻率的三次調(diào)整）負(fù)荷總的變化情況隨機(jī)分量脈沖分量持續(xù)分量由上圖可見(jiàn)，總的負(fù)荷可分成三個(gè)部分：隨機(jī)分量脈沖分量持續(xù)分量一次調(diào)頻一、二次調(diào)頻發(fā)電計(jì)劃加二次調(diào)頻電力系統(tǒng)有功功率調(diào)整（頻率的三次調(diào)整）負(fù)荷的持續(xù)分量，調(diào)度部門(mén)用日負(fù)荷曲線來(lái)描述。日負(fù)荷曲線示例如下：

從日負(fù)荷曲線可看到，把負(fù)荷分成基荷和峰荷。相應(yīng)地，調(diào)度部門(mén)把發(fā)電廠分為三類：帶基荷發(fā)電廠調(diào)峰發(fā)電廠調(diào)頻發(fā)電廠調(diào)度部門(mén)按日負(fù)荷曲線把發(fā)電計(jì)劃下發(fā)到各類發(fā)電廠。計(jì)劃發(fā)電計(jì)劃與實(shí)際負(fù)荷不可能完全一致，其差值稱為計(jì)劃外負(fù)荷。計(jì)劃外負(fù)荷由調(diào)頻廠承擔(dān)。調(diào)度部門(mén)使用發(fā)電計(jì)劃來(lái)解決大部分有功功率平衡問(wèn)題的。三、電力系統(tǒng)有功功率平衡及負(fù)荷的合理分配1、有功電源發(fā)電廠是目前電力系統(tǒng)唯一的有功功率電源。（1）火力發(fā)電廠：總?cè)萘恳话胍陨?。燃油火力發(fā)電廠燃汽火力發(fā)電廠燃燒火力發(fā)電廠效率高容量大低溫低壓（450℃，35大氣壓）中溫中壓（520℃，100大氣壓）高溫高壓（550℃，180大氣壓）超臨界機(jī)組(575℃，200以上) （2）熱力發(fā)電廠：發(fā)電+供熱強(qiáng)迫出力：為保證供熱而必須發(fā)出的有功功率。 （3）水力發(fā)電廠多年調(diào)節(jié)庫(kù)容水力發(fā)電廠日調(diào)節(jié)庫(kù)容水力發(fā)電廠徑流式庫(kù)容水力發(fā)電廠抽水蓄能庫(kù)容水力發(fā)電廠 （4）核能發(fā)電廠水電廠強(qiáng)迫出力＋熱電廠強(qiáng)迫出力核電廠高效率大機(jī)組火電廠中溫中壓凝氣式火電廠中溫中壓火電廠水電廠可調(diào)功率抽頭蓄能基荷峰荷2、 有功功率負(fù)荷①有功功率負(fù)荷隨天氣、季節(jié)、每天的時(shí)間、天氣,人們的生活工作習(xí)慣等變化，以各種負(fù)荷曲線來(lái)反映，是電力調(diào)度部門(mén)的重要依據(jù)。②上圖中基荷：日負(fù)荷曲線最低點(diǎn)以下部分，峰荷：基荷與最大負(fù)荷之間的部分。③實(shí)際負(fù)荷變化的特點(diǎn)實(shí)際負(fù)荷變化由三種成分構(gòu)成：變化幅度很小，變化周期最短（一般為10S以內(nèi)），一般由中小型用電設(shè)備的投入切除引起，帶有很大的隨機(jī)性。變化幅度較大，變化周期較短（10S-3m），一般為軋鋼機(jī)等的較大的間斷性負(fù)荷；變化緩慢權(quán)的持續(xù)變化部分，由人們的作息制度、生活習(xí)慣、天氣等決定。3、兩并聯(lián)機(jī)組的有功功率分配基本原則：基荷由具有強(qiáng)迫功率、不可調(diào)功率或高效率的熱電廠、發(fā)電廠、核能發(fā)電廠、逕流式水力發(fā)電廠、泄洪灌溉等水力發(fā)電廠等承擔(dān)。峰荷由有調(diào)節(jié)水庫(kù)的水力發(fā)電廠、燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠和中溫中壓火力發(fā)電廠等承擔(dān)。f1f2PG1PG2PG1PG2PG1P’G1PG2P’G2并聯(lián)運(yùn)行機(jī)組所調(diào)節(jié)的有功功率與頻率變化和機(jī)組額定容量成正比，與機(jī)組調(diào)差系數(shù)成反比第二節(jié)電力系統(tǒng)無(wú)功功率和電壓的調(diào)整和控制電壓是衡量電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。質(zhì)量合格的電壓應(yīng)該在供電電壓偏移，電壓波動(dòng)和閃變，電網(wǎng)諧波和三相不對(duì)稱程度這四個(gè)方面都能滿足有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。概述電壓合理的重要性引起效率下降、經(jīng)濟(jì)性能變差，影響生活質(zhì)量：照明。②縮短壽命，甚至造成損壞：白熾燈、電動(dòng)機(jī)、絕③降低生產(chǎn)率，出廢品、次品④對(duì)電力系統(tǒng)，過(guò)低：使網(wǎng)絡(luò)功率損耗加大，危及穩(wěn)定運(yùn)行，過(guò)高：絕緣，增加電暈損耗。概述嚴(yán)格保證電壓經(jīng)濟(jì)上不可行，也沒(méi)有必要，允許的電壓偏移：

35kV及以上：

±5%10kV以下：

±7%低壓照明：

+7%，-10%農(nóng)村電網(wǎng)：+7.5%，-10%（+10%，-15%）概述允許合理的無(wú)功功率源配置是保證電壓合理的關(guān)鍵

本節(jié)的基本內(nèi)容①為什么V和Q聯(lián)系起來(lái)②調(diào)壓方法：規(guī)劃電如何確定網(wǎng)絡(luò)參數(shù)和結(jié)構(gòu)：簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)，復(fù)雜校核運(yùn)行電優(yōu)化利用已有資源隔出調(diào)壓要求：復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化，基本概念③學(xué)習(xí)方法：注重基本概念，簡(jiǎn)單系統(tǒng)的解決思路。一、電力系統(tǒng)無(wú)功功率平衡無(wú)功功率平衡無(wú)功負(fù)荷與無(wú)功電源失去平衡時(shí)，會(huì)引起系統(tǒng)電壓的升高或下降無(wú)功功率的平衡應(yīng)本著分層、分區(qū)、就地平衡的原則無(wú)功電源的無(wú)功輸出應(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(wú)功功率的需求異步電動(dòng)機(jī)是電力系統(tǒng)主要的無(wú)功負(fù)荷系統(tǒng)無(wú)功負(fù)荷的電壓特性主要由異步電動(dòng)機(jī)決定無(wú)功功率負(fù)荷?=0.8?=0.6?=0.3QVβ是受載系數(shù)無(wú)功功率損耗變壓器的無(wú)功損耗

輸電線路的無(wú)功損耗

變壓器的無(wú)功損耗無(wú)功功率損耗變壓器的無(wú)功損耗

輸電線路的無(wú)功損耗

輸電線路的無(wú)功損耗無(wú)功功率電源

發(fā)電機(jī)

同步調(diào)相機(jī)

靜電電容器

靜止無(wú)功補(bǔ)償器

靜止無(wú)功發(fā)生器

無(wú)功功率電源

發(fā)電機(jī)

發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)是唯一的有功功率電源，又是最基本的無(wú)功功率電源QBDCAPOEjXdIN無(wú)功功率電源

發(fā)電機(jī)

同步調(diào)相機(jī)

靜電電容器

靜止無(wú)功補(bǔ)償器

靜止無(wú)功發(fā)生器

無(wú)功功率電源

同步調(diào)相機(jī)同步調(diào)相機(jī)相當(dāng)于空載運(yùn)行的同步發(fā)電機(jī)。在過(guò)勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，向系統(tǒng)供給無(wú)功功率，起無(wú)功電源的作用；在欠勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，它吸收感性無(wú)功功率，起無(wú)功負(fù)荷作用。由于相應(yīng)速度較慢，難以適應(yīng)動(dòng)態(tài)無(wú)功控制的要求，20世紀(jì)70年代以來(lái)已逐漸被靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置所取代

同步調(diào)相機(jī)無(wú)功功率電源

發(fā)電機(jī)

同步調(diào)相機(jī)

靜電電容器

靜止無(wú)功補(bǔ)償器

靜止無(wú)功發(fā)生器

無(wú)功功率電源

靜電電容器

靜電電容器

靜電電容器供給的無(wú)功功率Qc與所在節(jié)點(diǎn)的電壓V的平方成正比，即

Qc＝V2/Xc式中，Xc＝1/wc為靜電電容器的電抗。當(dāng)節(jié)點(diǎn)電壓下降時(shí)，它供給系統(tǒng)的無(wú)功功率將減少。因此，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障或由于其他原因電壓下將時(shí)，電容器無(wú)功輸出的減少將導(dǎo)致電壓繼續(xù)下降。換言之，電容器的無(wú)功功率調(diào)節(jié)性能比較差無(wú)功功率電源

發(fā)電機(jī)

同步調(diào)相機(jī)

靜電電容器

靜止無(wú)功補(bǔ)償器

靜止無(wú)功發(fā)生器

無(wú)功功率電源

靜止無(wú)功補(bǔ)償器

靜止無(wú)功補(bǔ)償器

SVC由靜電電容器與電抗器并聯(lián)組成，SVC在我國(guó)電力系統(tǒng)中將得到廣泛應(yīng)用飽和電抗器型可控硅控制電抗器型(TCR)可控硅投切電容器型(TCR)TCR和TSC組合型無(wú)功功率電源

發(fā)電機(jī)

同步調(diào)相機(jī)

靜電電容器

靜止無(wú)功補(bǔ)償器

靜止無(wú)功發(fā)生器

無(wú)功功率電源

靜止無(wú)功發(fā)生器

靜止無(wú)功發(fā)生器

它是一種更為先進(jìn)的靜止型無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVG),它的主體是電壓源型逆變器。適當(dāng)控制逆變器的輸出電壓，就可以靈活地改變SVG地運(yùn)行工況，使其處于容性負(fù)荷、感性負(fù)荷或零負(fù)荷狀態(tài)。與SVC比較，SVG具有相應(yīng)快、運(yùn)行范圍寬、諧波電流含量少等優(yōu)點(diǎn)。尤其是電壓較低時(shí)仍可向系統(tǒng)注入較大的無(wú)功電流。無(wú)功功率電源

發(fā)電機(jī)

同步調(diào)相機(jī)

靜電電容器

靜止無(wú)功補(bǔ)償器

靜止無(wú)功發(fā)生器

無(wú)功功率平衡無(wú)功功率平衡的基本要求無(wú)功電源發(fā)出的無(wú)功功率應(yīng)該大于或至少等于負(fù)荷所需的無(wú)功功率和網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功損耗之和系統(tǒng)還必須配置一定的無(wú)功備用容量盡量避免通過(guò)電網(wǎng)元件大量的傳送無(wú)功功率，應(yīng)該分地區(qū)分電壓級(jí)地進(jìn)行無(wú)功功率平衡一般情況下按照正常最大和最小負(fù)荷的運(yùn)行方式計(jì)算無(wú)功平衡，必要時(shí)還應(yīng)校驗(yàn)?zāi)承┰O(shè)備檢修時(shí)或故障后運(yùn)行方式下的無(wú)功功率平衡無(wú)功功率平衡系統(tǒng)無(wú)功功率平衡關(guān)系式：

QGC－QLD－QL＝Qres

QGC為電源供應(yīng)的無(wú)功功率之和，QLD為無(wú)功負(fù)荷之和，QL為網(wǎng)絡(luò)無(wú)功功率損耗之和，Qres為無(wú)功功率備用

Qres>0表示系統(tǒng)中無(wú)功功率可以平衡且有適量的備用；Qres<0表示系統(tǒng)中無(wú)功功率不足，應(yīng)考慮加設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置無(wú)功功率平衡系統(tǒng)電源的總無(wú)功出力QGC包括發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率QG∑和各種無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的無(wú)功功率QC∑，即

QGC＝QG∑＋QG∑

總無(wú)功負(fù)荷QLD按負(fù)荷的有功功率和功率因數(shù)計(jì)算。

網(wǎng)絡(luò)的總無(wú)功損耗QL包括變壓器的無(wú)功損耗QLT∑、線路電抗的無(wú)功損耗ΔQL∑和線路電納的無(wú)功功率ΔQB∑，即

QL＝QLT∑＋ΔQL∑＋ΔQB∑

總之，無(wú)功平衡是一個(gè)比有功平衡更復(fù)雜的問(wèn)題。一方面，不僅要考慮總的無(wú)功功率平衡還要考慮分地區(qū)的無(wú)功平衡，還要計(jì)及超高壓線路充電功率、網(wǎng)損、線路改造、投運(yùn)、新變壓器投運(yùn)及大用戶各種對(duì)無(wú)功平衡有影響的化

一般無(wú)功功率按照就地平衡的原則進(jìn)行補(bǔ)償容量的分配。小容量的、分散的無(wú)功補(bǔ)償可采用靜電電容器；大容量的配置在系統(tǒng)中樞點(diǎn)的無(wú)功補(bǔ)償則宜采用同步調(diào)相機(jī)或SVC無(wú)功功率平衡的討論：1、全局平衡和分地區(qū)平衡，保證滿足以上總的平衡條件，不一定滿足電壓要求，還必需實(shí)現(xiàn)局部主功功率平衡，無(wú)功功率的分層次就地平衡是一個(gè)基本原則。2、任何時(shí)候網(wǎng)絡(luò)中實(shí)際產(chǎn)生和消耗和無(wú)功功率相等。3、快速無(wú)功功率，無(wú)功功率動(dòng)態(tài)平衡。無(wú)功功率對(duì)電壓有決定性的影響無(wú)功功率是引起電壓損耗的主要原因無(wú)功功率的遠(yuǎn)距離傳輸和就地平衡節(jié)點(diǎn)電壓有效值的大小對(duì)無(wú)功功率分布起決定性作用無(wú)功功率和電壓的關(guān)系無(wú)功功率平衡與電壓水平的關(guān)系jXVIP+jQEIVjXIEδ

α無(wú)功功率平衡與電壓水平的關(guān)系2'1'1a'ac2QVVa'VaO無(wú)功功率平衡與電壓水平的關(guān)系實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率在額定電壓下的平衡是保證電壓質(zhì)量的基本條件討論無(wú)功功率不能遠(yuǎn)距離傳送，必須分區(qū)、分級(jí)（就地）平衡動(dòng)態(tài)無(wú)功功率平衡無(wú)功功率平衡的雙重含義：規(guī)劃平衡和實(shí)際平衡，無(wú)功功率不夠的含義無(wú)功功率平衡和電壓水平的關(guān)系無(wú)功功率不能遠(yuǎn)距離傳送，必須分區(qū)、分級(jí)（就地）平衡動(dòng)態(tài)無(wú)功功率平衡無(wú)功功率平衡的雙重含義：規(guī)劃平衡和實(shí)際平衡，無(wú)功功率不夠的含義無(wú)功功率平衡和電壓水平的關(guān)系二、電壓調(diào)整的基本概念電壓是電能質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。電壓質(zhì)量對(duì)電力系統(tǒng)的安全與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對(duì)保證用戶安全生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量以及電氣設(shè)備的安全與壽命有重要的影響。因此電壓調(diào)整具有一定的重要性。電壓偏移的危害各種用電設(shè)備都是按額定電壓設(shè)計(jì)制造的。這些設(shè)備在額定電壓下運(yùn)行才能取得最佳效果電壓降低

電壓降低

電壓過(guò)低電壓過(guò)高會(huì)使網(wǎng)絡(luò)中功率和能量的損耗加大電壓偏移的危害各種用電設(shè)備都是按額定電壓設(shè)計(jì)制造的。這些設(shè)備在額定電壓下運(yùn)行才能取得最佳效果電壓降低電壓過(guò)低

電壓過(guò)低電壓過(guò)高有可能危機(jī)電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性電壓偏移的危害各種用電設(shè)備都是按額定電壓設(shè)計(jì)制造的。這些設(shè)備在額定電壓下運(yùn)行才能取得最佳效果電壓降低電壓過(guò)低電壓過(guò)高

電壓過(guò)高各種電氣設(shè)備的絕緣可能受到損害，在超高壓網(wǎng)絡(luò)中還將增加電暈損耗等35KV及以上：±5％10KV及以下：±7％低壓照明：+5％，-10％農(nóng)村電網(wǎng)：+7.5％，-10％(+10％，-15％)允許電壓偏移指標(biāo)事故分析日本東京電力系統(tǒng)1987年7月23日發(fā)生電壓崩潰造成大停電事故。起因是由于負(fù)荷增加過(guò)快，電壓開(kāi)始下降，最后發(fā)展到繼電保護(hù)動(dòng)作跳閘，導(dǎo)致三個(gè)變電所全停

美國(guó)于1965年11月9日發(fā)生東北部大面積停電事故，起因是線路過(guò)負(fù)荷使后備保護(hù)起動(dòng)，導(dǎo)致系統(tǒng)解列

1982年8月7日，華中電網(wǎng)因220KV聯(lián)絡(luò)線A相對(duì)支路放電，繼電保護(hù)動(dòng)作跳閘，導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定破壞，各電廠和變電站電壓大幅度下降，系統(tǒng)解環(huán)，電網(wǎng)失去大量無(wú)功電源，結(jié)果使湖北地區(qū)大面積停電，武漢鋼鐵公司等重要用戶受到很大的損害，部分設(shè)備損壞

事故分析1972年7月20日，浙江電網(wǎng)因常湖線輸送功率過(guò)大，導(dǎo)致發(fā)熱弛度增大，而對(duì)低壓線放電，繼電保護(hù)動(dòng)作跳閘造成系統(tǒng)穩(wěn)定破壞，頻率急劇下降，結(jié)果造成浙江電網(wǎng)全面瓦解，全省約71.5％的用戶停電

1972年7月27日，湖北電網(wǎng)因繼電保護(hù)誤動(dòng)作，武漢電網(wǎng)頻率急劇下降，迫使青山、黃石兩個(gè)電廠全停。

瑞典南部系統(tǒng)，于1983年12月27日因斯德哥爾摩西北部的海爾邁變電所進(jìn)行倒閘操作時(shí)設(shè)備損壞造成單相接地故障，使幾條線路切除造成電壓大幅度降低。后來(lái)甚至發(fā)展到南北電網(wǎng)解列，頻率和電壓急劇下降，南部電網(wǎng)完全崩潰而大面積停電，事故損失達(dá)5000萬(wàn)美元

中樞點(diǎn)的定義電力系統(tǒng)中重要的電壓支撐點(diǎn)電力系統(tǒng)中負(fù)荷點(diǎn)數(shù)目眾多又很分散，有必要選擇一些有代表性的負(fù)荷點(diǎn)這些點(diǎn)的電壓質(zhì)量符合要求，其它各點(diǎn)的電壓質(zhì)量也能基本滿足要求中樞點(diǎn)的選擇區(qū)域性水、火電廠的高壓母線樞紐變電所的二次母線有大量地方負(fù)荷的發(fā)電機(jī)電壓母線中樞點(diǎn)設(shè)置數(shù)量不少于全網(wǎng)220KV及以上電壓等級(jí)變電所總數(shù)的7％

中樞點(diǎn)的電壓管理

中樞點(diǎn)的電壓允許變化范圍的確定中樞點(diǎn)向兩個(gè)負(fù)荷點(diǎn)供電中樞點(diǎn)向多個(gè)負(fù)荷點(diǎn)供電如果中樞點(diǎn)是發(fā)電機(jī)母線在任何時(shí)候，各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)所要求的中樞點(diǎn)允許變化范圍都有公共部分SABASBOSBmaxt/h

SSBminSAmax

SAmint/h

Vt/h

V

中樞點(diǎn)向兩個(gè)負(fù)荷點(diǎn)供電

由圖可見(jiàn)，盡管A、B兩負(fù)荷點(diǎn)的電壓有10％的變化范圍，但是由于兩處負(fù)荷大小和變化規(guī)律不同，兩段線路的電壓損耗值及變化規(guī)律亦不相同。為同時(shí)滿足兩負(fù)荷點(diǎn)的電壓質(zhì)量要求，中樞點(diǎn)電壓的允許變化范圍就大大縮小，最大時(shí)為7％，最小時(shí)僅有1％。

中樞點(diǎn)向兩個(gè)負(fù)荷點(diǎn)供電

中樞點(diǎn)的電壓允許變化范圍的確定中樞點(diǎn)向兩個(gè)負(fù)荷點(diǎn)供電中樞點(diǎn)向多個(gè)負(fù)荷點(diǎn)供電如果中樞點(diǎn)是發(fā)電機(jī)母線在任何時(shí)候，各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)所要求的中樞點(diǎn)允許變化范圍都有公共部分中樞點(diǎn)向多個(gè)負(fù)荷點(diǎn)供電

中樞點(diǎn)向多個(gè)負(fù)荷點(diǎn)供電

其電壓允許變化范圍可按兩種極端情況確定：在地區(qū)負(fù)荷最大時(shí)，電壓最低的負(fù)荷點(diǎn)的允許電壓下限加上到中樞點(diǎn)的電壓損耗等于中樞點(diǎn)的最低電壓；在地區(qū)負(fù)荷最小時(shí)，電壓最高負(fù)荷點(diǎn)的允許電壓上限加上到中樞點(diǎn)的電壓損耗等于中樞點(diǎn)的最高電壓。

中樞點(diǎn)的電壓允許變化范圍的確定中樞點(diǎn)向兩個(gè)負(fù)荷點(diǎn)供電中樞點(diǎn)向多個(gè)負(fù)荷點(diǎn)供電如果中樞點(diǎn)是發(fā)電機(jī)母線在任何時(shí)候，各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)所要求的中樞點(diǎn)允許變化范圍都有公共部分

如果中樞點(diǎn)是發(fā)電機(jī)母線

如果中樞點(diǎn)是發(fā)電機(jī)的電壓母線

除了上述要求外，還應(yīng)受廠用電設(shè)備與發(fā)電機(jī)的最高允許電壓以及為保持系統(tǒng)穩(wěn)定的最低允許電壓的限制

中樞點(diǎn)的電壓允許變化范圍的確定中樞點(diǎn)向兩個(gè)負(fù)荷點(diǎn)供電中樞點(diǎn)向多個(gè)負(fù)荷點(diǎn)供電如果中樞點(diǎn)是發(fā)電機(jī)母線如果在任何時(shí)候，各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)所要求的中樞點(diǎn)允許變化范圍都有公共部分

如果在任何時(shí)候，各個(gè)負(fù)荷點(diǎn)所要求的中樞點(diǎn)允許變化范圍都有公共部分

如果在任何時(shí)候中樞點(diǎn)電壓允許變化范圍都有公共部分

那么，調(diào)整中樞點(diǎn)電壓，使其在公共部分的允許范圍內(nèi)變動(dòng)，就可以滿足各負(fù)荷點(diǎn)的調(diào)壓要求，而不必在各負(fù)荷點(diǎn)再裝設(shè)調(diào)壓設(shè)備中樞點(diǎn)允許變電范圍確定1、弄清由中樞點(diǎn)調(diào)壓的各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷的變化和規(guī)律和電壓允許的范圍2、根據(jù)1，計(jì)算各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)對(duì)中樞點(diǎn)的電壓的要求3、各負(fù)荷對(duì)中樞點(diǎn)電壓要求的公共區(qū)域，即為中樞點(diǎn)電壓容許變化范圍，反過(guò)來(lái)說(shuō)，只要中樞點(diǎn)電壓在這一范圍內(nèi)，即可以滿足各點(diǎn)的調(diào)壓要求中樞點(diǎn)調(diào)壓模式

逆調(diào)壓模式

順調(diào)壓模式

恒調(diào)壓模式在大負(fù)荷時(shí)升高電壓，小負(fù)荷時(shí)降低電壓的調(diào)壓方式。一般采用逆調(diào)壓方式，在最大負(fù)荷時(shí)可保持中樞點(diǎn)電壓比線路額定電壓高5％，在最小負(fù)荷時(shí)保持為線路額定電壓。供電線路較長(zhǎng)、負(fù)荷變動(dòng)較大的中樞點(diǎn)往往要求采用這種調(diào)壓方式

逆調(diào)壓模式中樞點(diǎn)調(diào)壓模式

逆調(diào)壓模式

順調(diào)壓模式

恒調(diào)壓模式大負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓低一些，但不低于線路額定電壓的102.5％；小負(fù)荷時(shí)允許其電壓高一些，但不超過(guò)線路額定電壓的107.5％的調(diào)壓模式。對(duì)于某些供電距離較近，或者符合變動(dòng)不大的變電所，可以采用這種調(diào)壓方式

順調(diào)壓模式中樞點(diǎn)調(diào)壓模式

逆調(diào)壓模式

順調(diào)壓模式

恒調(diào)壓模式介于前面兩種調(diào)壓方式之間的調(diào)壓方式是恒調(diào)壓。即在任何負(fù)荷下，中樞點(diǎn)電壓保持為大約恒定的數(shù)值，一般較線路額定電壓高2％～5％

恒調(diào)壓模式

電壓調(diào)整的基本原理R+jXP+jQ1:K1Vb1:K2VGVb=(VGk1－△V)/k2≈(VGk1－)/k2

式中k1和k2分別為升壓和降壓變壓器的變比，R和X分別為變壓器和線路的總電阻和總電抗

電壓調(diào)整的基本原理由公式可見(jiàn)，為了調(diào)整用戶端電壓Vb可以采取以下措施（1）調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流以改變發(fā)電機(jī)機(jī)端電壓Vg（2）適當(dāng)選擇變壓器的變比（3）改變線路的參數(shù)（4）改變無(wú)功功率的分布電壓調(diào)整措施發(fā)電機(jī)調(diào)壓改變變壓器變比調(diào)壓利用無(wú)功功率補(bǔ)償調(diào)壓線路串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓電壓調(diào)整措施發(fā)電機(jī)調(diào)壓三、電壓調(diào)整的措施

發(fā)電機(jī)調(diào)壓對(duì)于不同類型的供電網(wǎng)絡(luò)，發(fā)電機(jī)調(diào)壓所起作用不同（1）由孤立的發(fā)電廠不經(jīng)升壓直接供電的小型電力網(wǎng)，改變發(fā)電機(jī)端電壓就可以滿足負(fù)荷點(diǎn)的電壓質(zhì)量要求，不必另外在增加調(diào)壓設(shè)備。（2）對(duì)于線路較長(zhǎng)、供電范圍交大、有多級(jí)變壓的供電系統(tǒng)，發(fā)電機(jī)調(diào)壓主要是為了滿足近處地方負(fù)荷的電壓質(zhì)量要求。電壓調(diào)整措施發(fā)電機(jī)調(diào)壓

發(fā)電機(jī)調(diào)壓（3）對(duì)于由若干發(fā)電廠并列運(yùn)行的電力系統(tǒng)，進(jìn)行電壓調(diào)整的電廠需有相當(dāng)充裕的無(wú)功容量?jī)?chǔ)備，一般不易滿足。另外調(diào)整個(gè)別發(fā)電廠的母線電壓，會(huì)引起無(wú)功功率重新分配，可能同無(wú)功功率的經(jīng)濟(jì)分配發(fā)生矛盾。所以在大型電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)調(diào)壓一般只作為一種輔助性的調(diào)壓措施電壓調(diào)整措施發(fā)電機(jī)調(diào)壓改變變壓器變比調(diào)壓利用無(wú)功功率補(bǔ)償調(diào)壓線路串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓電壓調(diào)整措施改變變壓器變比調(diào)壓

改變變壓器變比調(diào)壓改變變壓器變比可以升高或降低次級(jí)繞組的電壓。改變變壓器的變比調(diào)壓實(shí)際上就是根據(jù)調(diào)壓要求適當(dāng)選擇分接頭（1）降壓變壓器分接頭的選擇V2P+jQV1RT＋jXTV2P+jQV1RT＋jXT改變變壓器變比調(diào)壓△VT＝（PRT＋QXT）/V1V2＝(V1－△VT)/K式中，k＝V1t/V2N是變壓器的變比，即高壓繞組分接頭電壓V1t和低壓繞組額定電壓V2N之比。將k代入上式，得高壓側(cè)分接頭電壓

V1t＝[(V1－△VT)/V2]*V2N當(dāng)變壓器通過(guò)不同得功率時(shí)，可以通過(guò)計(jì)算求出在不同負(fù)荷下為滿足低壓側(cè)調(diào)壓要求所應(yīng)選擇的高壓側(cè)分接頭電壓（1）降壓變壓器分接頭的選擇（1）降壓變壓器分接頭的選擇改變變壓器變比調(diào)壓普通的雙繞組變壓器的分接頭只能在停電得情況下改變，在正常的運(yùn)行中無(wú)論負(fù)荷怎樣變化只能使用一個(gè)固定的分接頭。這樣可以計(jì)算最大負(fù)荷和最小負(fù)荷下所要求的分接頭電壓V1tmax＝（V1max－△Vtmax）V2N/V2maxV1tmin＝（V1min－△Vtmin）V2N/V2min然后求取它們的算術(shù)平均值，即V1t.av＝（V1tmax

＋V1tmin）/2根據(jù)值可選擇一個(gè)與它最接近的分接頭。然后根據(jù)所選取的分接頭校驗(yàn)最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時(shí)低壓母線電壓上的實(shí)際電壓是否符合要求（1）降壓變壓器分接頭的選擇

改變變壓器變比調(diào)壓當(dāng)考慮負(fù)荷變化時(shí)，分別求出最大和最小負(fù)荷時(shí)的抽頭選擇，然后取其算術(shù)平均值，再進(jìn)行校驗(yàn)是否滿足電壓要求，基本步驟如下：1、根據(jù)最大和最小負(fù)荷的運(yùn)行情況，求出其一次側(cè)電壓和，以及通過(guò)變壓器的負(fù)荷，求取變壓器的電壓損耗。2、套用公式計(jì)算最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時(shí)的分接頭選擇（1）降壓變壓器分接頭的選擇

改變變壓器變比調(diào)壓4、選擇鄰近的接頭作為所選擇的接頭3、取其算數(shù)平均值（1）降壓變壓器分接頭的選擇

改變變壓器變比調(diào)壓5、套用低壓則電壓計(jì)算公式進(jìn)行驗(yàn)算（2）升壓變壓器分接頭的選擇改變變壓器變比調(diào)壓V2P+jQV1RT＋jXT電壓調(diào)整措施選擇升壓變壓器分接頭的方法與選擇降壓變壓器的基本相同（2）升壓變壓器分接頭的選擇改變變壓器變比調(diào)壓由于升壓變壓器中功率方向是從低壓側(cè)送往高壓側(cè)的，故公式中△VT前的符號(hào)應(yīng)相反，即應(yīng)將電壓損耗和高壓側(cè)電壓相加。因而有 V1t＝[(V1+△VT)/V2]*V2N式中，V2為變壓器低壓側(cè)的實(shí)際電壓或給定電壓；V1為高壓側(cè)所要求的電壓電壓調(diào)整措施改變變壓器變比調(diào)壓總結(jié)（1）采用固定分接頭的變壓器進(jìn)行調(diào)壓，不可能改變電壓損耗的數(shù)值，也不能改變負(fù)荷變化時(shí)次級(jí)電壓的變化幅度；通過(guò)對(duì)變比的適當(dāng)選擇，只能把這一電壓變化幅度對(duì)于次級(jí)額定電壓的相對(duì)位置進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。（2）如果計(jì)及變壓器電壓損耗在內(nèi)的總損耗，最大負(fù)荷和最小負(fù)荷時(shí)的電壓變化幅度超過(guò)了分接頭的可能調(diào)整范圍，或者調(diào)壓要求的變化趨勢(shì)與實(shí)際的相反，則此時(shí)要裝設(shè)帶負(fù)荷調(diào)壓的變壓器或采用其它調(diào)壓措施。改變變壓器變比調(diào)壓三繞組變壓器分接頭的選擇

①

將高低繞組看作雙繞組，確定高繞組接頭②將高中繞組看作雙繞組，確定中繞組分接頭位置。注意：功率分布電壓調(diào)整措施發(fā)電機(jī)調(diào)壓改變變壓器變比調(diào)壓利用無(wú)功功率補(bǔ)償調(diào)壓線路串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓電壓調(diào)整措施利用無(wú)功功率補(bǔ)償調(diào)壓

利用無(wú)功功率補(bǔ)償調(diào)壓無(wú)功功率的產(chǎn)生基本上不消耗能源，但是無(wú)功功率沿電力網(wǎng)傳送卻要引起有功功率損耗和電壓損耗。合理的配置無(wú)功功率補(bǔ)償容量，以改變電力網(wǎng)的無(wú)功潮流分布，可以減少網(wǎng)絡(luò)中的有功功率損耗和電壓損耗，從而改善用戶處的電壓質(zhì)量

利用無(wú)功功率補(bǔ)償調(diào)壓1、并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償調(diào)壓的基本原理

2、按調(diào)壓要選擇補(bǔ)償量的基本原理

利用無(wú)功功率補(bǔ)償調(diào)壓第二項(xiàng)很小

利用無(wú)功功率補(bǔ)償調(diào)壓選擇補(bǔ)償容量的基本原則：在滿足各種運(yùn)行方式下的調(diào)壓要求下，與其它調(diào)壓方式配合，使補(bǔ)償容量最小。有補(bǔ)償?shù)淖儔浩鬟x擇的基本原則：在滿足調(diào)壓的要求下，使補(bǔ)償容量最小?？梢?jiàn)補(bǔ)償容量與調(diào)壓要求和降壓變壓器的變比選擇均有關(guān)。電壓調(diào)整措施

利用無(wú)功功率補(bǔ)償調(diào)壓（1）補(bǔ)償設(shè)備為靜電電容器通常在大負(fù)荷時(shí)降壓變電所電壓偏低，小負(fù)荷時(shí)電壓偏高。電容器只能發(fā)出感性無(wú)功功率以提高電壓，但電壓過(guò)高時(shí)卻不能吸收感性無(wú)功功率來(lái)使電壓降低。為了充分利用補(bǔ)償容量，在最大負(fù)荷時(shí)電容器應(yīng)全部投入，在最小負(fù)荷時(shí)全部退出。電壓調(diào)整措施

利用無(wú)功功率補(bǔ)償調(diào)壓（1）補(bǔ)償設(shè)備為靜電電容器

①根據(jù)調(diào)壓要求，按最小負(fù)荷時(shí)沒(méi)有補(bǔ)償這樣變壓器變比

②按最大負(fù)荷時(shí)的調(diào)壓要求選擇補(bǔ)償容量

③校驗(yàn)實(shí)際電壓是否滿足要求電壓調(diào)整措施

利用無(wú)功功率補(bǔ)償調(diào)壓（2）補(bǔ)償設(shè)備為同步調(diào)相機(jī)調(diào)相機(jī)的特點(diǎn)是既能過(guò)勵(lì)磁運(yùn)行，又能欠勵(lì)磁運(yùn)行。如果調(diào)相機(jī)在最大負(fù)荷時(shí)按額定容量過(guò)勵(lì)磁運(yùn)行，在最小負(fù)荷按（0.5～0.65）額定容量欠勵(lì)磁運(yùn)行，那么，調(diào)相機(jī)的容量將得到最充分的利用。電壓調(diào)整措施

利用無(wú)功功率補(bǔ)償調(diào)壓（2）補(bǔ)償設(shè)備為同步調(diào)相機(jī)同步調(diào)相機(jī)容量選擇最大負(fù)荷時(shí)調(diào)相機(jī)發(fā)出全部容性無(wú)功，最小負(fù)荷時(shí)吸收感性無(wú)功，（），有：

兩式相除：

電壓調(diào)整措施

利用無(wú)功功率補(bǔ)償調(diào)壓（2）補(bǔ)償設(shè)備為同步調(diào)相機(jī)按以上公式選擇k和

電壓調(diào)整措施利用無(wú)功功率補(bǔ)償調(diào)壓總結(jié)利用無(wú)功功率補(bǔ)償調(diào)壓（1）電壓損耗△V＝（PR＋QX）/V

中包含兩個(gè)分量：一個(gè)是有功負(fù)荷及電阻產(chǎn)生的PR/V分量；另一個(gè)是無(wú)功負(fù)荷及電抗產(chǎn)生的QX/V分量。利用無(wú)功補(bǔ)償調(diào)壓的效果與網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)及符合情況有關(guān)（2）在低壓電網(wǎng)中，△V中有功功率引起的PR/V分量所占的比重大；在高壓電網(wǎng)中，△V中無(wú)功功率引起的QX/V分量所占比重大。在這種情況下，減少輸送無(wú)功功率可以產(chǎn)生比較顯著的調(diào)壓效果。反之，對(duì)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。電壓調(diào)整措施發(fā)電機(jī)調(diào)壓改變變壓器變比調(diào)壓利用無(wú)功功率補(bǔ)償調(diào)壓線路串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓電壓調(diào)整措施線路串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓

線路串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓在線路上串聯(lián)接入靜電電容器，利用電容器的容抗補(bǔ)償線路的感抗，使電壓損耗中QX/V分量減小，從而可提高線路末端電壓電壓調(diào)整措施線路串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓

1、根據(jù)調(diào)壓要求選擇串補(bǔ)

電壓調(diào)整措施

線路串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓

2、電壓減少百分比

定義補(bǔ)償度

欠補(bǔ)償過(guò)補(bǔ)償全補(bǔ)償電壓調(diào)整措施線路串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓

線路串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓討論：①

愈大，改善電壓質(zhì)量的效果愈好；②愈大（功率因數(shù)愈?。?效果愈好③

愈小,效果愈好電壓調(diào)整措施線路串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓

線路串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓①串聯(lián)補(bǔ)償安裝的位置單負(fù)荷時(shí)，安裝于末端：避免始端的電壓和大短路電流；多負(fù)荷時(shí)，安裝于電壓降落處。②串補(bǔ)的保護(hù)：自滅孤立放電間隙③串補(bǔ)帶來(lái)的特殊問(wèn)題：串補(bǔ)的過(guò)電壓保護(hù)，繼電保護(hù)的復(fù)雜化，投入有飽和鐵芯設(shè)備的次諧波振蕩，異步電動(dòng)機(jī)的自勵(lì)磁等問(wèn)題。④運(yùn)用，110kV以下電壓等級(jí)，長(zhǎng)度特別大，或有沖擊負(fù)荷的架空線路上電壓調(diào)整措施按調(diào)壓要求選擇導(dǎo)線截面1、適用：低壓電力網(wǎng)，中分量較大。

2、單負(fù)荷時(shí)公式

對(duì)于給定電壓等級(jí)，單位長(zhǎng)度電抗相差不大

電壓調(diào)整措施按調(diào)壓要求選擇導(dǎo)線截面3、幾個(gè)負(fù)荷時(shí)4、討論：等面積，等電流密度，金屬消耗量最小4、復(fù)雜電力系統(tǒng)綜合調(diào)壓

以前討論的均為簡(jiǎn)單補(bǔ)充，如假定端一電壓恒定

1、復(fù)雜系統(tǒng)調(diào)壓的復(fù)雜性：①各個(gè)負(fù)荷的變化規(guī)律不同，各變電所的電壓變化情況也不一樣；②相互影響③有功功率損耗隨無(wú)功功率分布變化而變化。

2、充足的無(wú)功功率的重要性無(wú)功功率補(bǔ)償使全系統(tǒng)感性無(wú)功功率補(bǔ)償容量與系統(tǒng)最大負(fù)荷之比：0.7-0.8。

3、220kV以上的超高壓電力網(wǎng)，低谷時(shí)無(wú)功功率平衡。充電電容所發(fā)生的感性無(wú)功功率大于線路電抗所消耗的Q，可能出現(xiàn)過(guò)電壓，發(fā)電機(jī)允許運(yùn)行高功率因數(shù)甚至進(jìn)相運(yùn)行，變電所裝設(shè)同步調(diào)相機(jī)或5Vc，或并聯(lián)電抗器。4、無(wú)功功率的分層就地平衡，避免無(wú)功功率的遠(yuǎn)距離傳輸l

不同電壓等級(jí)間不交換無(wú)功功率；l

220kV，0.95~1.0l

110kV，0.9~1.0

5、綜合考慮調(diào)壓、經(jīng)濟(jì)分布，事故應(yīng)對(duì)等措施，各種調(diào)壓設(shè)備的綜合控制。

6、調(diào)壓目標(biāo)不是單純的：在電壓安全的條件下經(jīng)濟(jì)性能最好。(手段眾多)調(diào)壓目標(biāo)不是單純的：在電壓安全的條件下投資最少。(選點(diǎn)，選型)小結(jié)

1、基本概念：①

Q與V的關(guān)鍵、無(wú)功消耗元件及其特性，功發(fā)出元件及及其特性、無(wú)功功率平衡、中樞點(diǎn)、中樞點(diǎn)歸

方式。(逆，順，恒)

②

并補(bǔ)的適用場(chǎng)合。③

串補(bǔ)的適用場(chǎng)合。

2、基本計(jì)算：

①中樞點(diǎn)電壓選擇。②無(wú)功功率平衡計(jì)算③變壓器抽頭選擇④并聯(lián)電容補(bǔ)償容量與變壓器抽頭的聯(lián)合選擇。⑤串補(bǔ)償量選擇。⑥導(dǎo)線截面選擇。

第三節(jié)電力系統(tǒng)運(yùn)行方式優(yōu)化2、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行所研究的內(nèi)容：運(yùn)行費(fèi)用主要體現(xiàn)在火電廠燃料成本等。負(fù)荷在火電廠間的合理分配降低網(wǎng)損在供應(yīng)相同負(fù)荷和滿足相同約束的條件下，采用優(yōu)化系統(tǒng)中可能的所有手段使運(yùn)行費(fèi)用最小。1、重要意義：降低百分之一的費(fèi)用則是節(jié)約了一筆非?？捎^的費(fèi)用。

1.4億kW1.4×0.11400萬(wàn)1400×1%=14萬(wàn)元×24=330萬(wàn)一、火電廠間有功功率的經(jīng)濟(jì)分配1、基本概念使燃料消耗最少。用煤噸數(shù)表示或MONEY表示。

燃料消耗成本:有功優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)：耗量特性:反映發(fā)電設(shè)備單位時(shí)間內(nèi)能量輸入和輸出關(guān)系的曲線。耗量特性

鍋爐的輸入是燃料（t標(biāo)準(zhǔn)煤/h），

輸出是蒸汽（t/h）；

汽輪發(fā)電機(jī)組的輸入是蒸汽（t/h），輸出是電功率（MW）；

水電廠輸入是水（m3/h）。

耗量特性曲線上某點(diǎn)的縱橫坐標(biāo)之比，即輸入與輸出之比。耗量特性曲線上某點(diǎn)切線的斜率稱為該點(diǎn)的耗量微增率。它表示在該點(diǎn)運(yùn)行時(shí)輸入增量對(duì)輸出增量之比。比耗量:比耗量

倒數(shù)表示發(fā)電廠的效率耗量微增率:耗量特性

1、基本概念2、雙機(jī)運(yùn)行時(shí)的有功分配

兩臺(tái)機(jī)組并聯(lián)運(yùn)行已知兩臺(tái)機(jī)組的耗量性、和總的負(fù)荷功率。如何確定負(fù)荷功率在兩機(jī)組間的分配，使總的燃料消耗最?。磕繕?biāo)函數(shù)：

約束條件：

耗量特性：