電壓無(wú)功控制

電壓無(wú)功控制第一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日一、電力系統(tǒng)電壓控制的必要性（一）電壓偏移對(duì)電力用戶的影響(1)異步電動(dòng)機(jī)占負(fù)荷比重最大,轉(zhuǎn)矩與端電壓平方成正比,電壓過(guò)低：①使電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)能力下降;②使帶重載啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)無(wú)法啟動(dòng)。③還會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)電流顯著增大,使繞組溫升,加速絕緣老化,嚴(yán)重時(shí)電動(dòng)機(jī)燒毀。④電壓下降使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降,影響產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量。第二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日(4)電壓過(guò)高將使所有電氣設(shè)備絕緣受損;使變壓器、電動(dòng)機(jī)等的鐵心飽和程度加深,鐵心損耗增大,溫升增加,壽命縮短.(5)照明負(fù)荷：電壓過(guò)高會(huì)使白熾燈的壽命大大縮短，電壓高于額定10％時(shí)，壽命縮短一半。電壓偏離額定值時(shí)，日光燈壽命也會(huì)縮短。第三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日(2)電爐的有功功率與電壓的平方成正比。如:煉鋼廠中的電爐會(huì)因電壓下降而增加冶煉時(shí)間,影響產(chǎn)量.(3)電壓過(guò)低時(shí),照明設(shè)備的功率下降,發(fā)光率和亮度會(huì)大幅度下降.如降10％時(shí)，白熾燈照度減少35％；日光燈照度減少10％;

水銀燈照度減少20％。第四頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日（二）電壓偏移對(duì)電力系統(tǒng)的影響①電廠中廠用機(jī)械是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的。電壓下降會(huì)使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降，電動(dòng)機(jī)出力減少，廠用機(jī)械、鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)出力下降，危及系統(tǒng)安全。②若無(wú)功嚴(yán)重缺額，電壓水平過(guò)低，使某些樞紐變電站母線電壓運(yùn)行在臨界值之下時(shí)，母線電壓微小下降就會(huì)使無(wú)功消耗大增，無(wú)功缺額增大，電壓進(jìn)一步下降。如此惡性循環(huán)，會(huì)使母線電壓下降到很低水平。即“電壓崩潰”現(xiàn)象。第五頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日之后，大量電動(dòng)機(jī)自動(dòng)切除，某些發(fā)電機(jī)失步，導(dǎo)致系統(tǒng)解列或大面積停電的災(zāi)難性事故。③送變電設(shè)備因電壓降低而減少輸送能力，由于其額定電流受輸電線截面、變壓器線圈容量限制，因此,它的傳輸能力也近似與運(yùn)行電壓成正比。第六頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日二、電力系統(tǒng)無(wú)功功率控制的必要性ΣQGieΣQGiAQAQe0UXUeUAeA無(wú)功功率平衡和電壓水平的關(guān)系（電力系統(tǒng)無(wú)功負(fù)荷的靜態(tài)電壓特性。）1.維持電力系統(tǒng)電壓在允許范圍之內(nèi)無(wú)功平衡關(guān)系：Q第七頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日曲線上的點(diǎn)都是無(wú)功平衡點(diǎn)，如A、e點(diǎn)。如果系統(tǒng)電源發(fā)出的無(wú)功僅為ΣQGiA時(shí),雖然無(wú)功在A點(diǎn)仍平衡,但此時(shí)電壓UA低于正常電壓Ue如果不增加系統(tǒng)電源供應(yīng)的無(wú)功功率,則系統(tǒng)電壓質(zhì)量不能完全改善.因此無(wú)功功率也需要備用,以適應(yīng)系統(tǒng)負(fù)荷的變化,保證電壓質(zhì)量.通常無(wú)功備用容量取最大無(wú)功功率負(fù)荷的7%～8%,有時(shí)需分析計(jì)算后才能確定.第八頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日要控制電力系統(tǒng)在額定電壓運(yùn)行,就要控制系統(tǒng)中無(wú)功電源發(fā)出的無(wú)功功率等于電力系統(tǒng)負(fù)荷在額定電壓時(shí)所消耗的無(wú)功功率。如果這個(gè)“等于”關(guān)系不能滿足，電力系統(tǒng)就會(huì)偏離額定電壓運(yùn)行。當(dāng)偏離過(guò)多時(shí)，電力的系統(tǒng)電壓就會(huì)過(guò)多偏離額定電壓?？梢?jiàn)，維持電力系統(tǒng)電壓在允許范圍之內(nèi)是靠控制電力系統(tǒng)無(wú)功電源的出力實(shí)現(xiàn)的。第九頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日無(wú)功電源有：①同步發(fā)電機(jī)(電廠中):是有功、無(wú)功電源，增減無(wú)功出力時(shí)，可使電壓升高或降低。②調(diào)相機(jī)(負(fù)荷中心附近)：是只發(fā)無(wú)功功率的發(fā)電機(jī)，系統(tǒng)需要感性無(wú)功時(shí)采用過(guò)勵(lì)磁運(yùn)行方式。當(dāng)系統(tǒng)感性無(wú)功過(guò)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50%～65%的感性無(wú)功功率。因此調(diào)相機(jī)具有良好的調(diào)壓作用。2.提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性第十頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日(3)靜電電容器(變電所和用戶安裝的)并聯(lián)在系統(tǒng)中的靜電電容器只能向系統(tǒng)提供感性無(wú)功功率，且與其端電壓平方成正比，系統(tǒng)電壓下降時(shí)，無(wú)功功率大量下降，使系統(tǒng)無(wú)功電源反而減少。(4)靜止補(bǔ)償器

(變電所和用戶安裝的)

全稱靜止無(wú)功功率補(bǔ)償器(SVC)(5)高壓輸電線路的充電功率相當(dāng)于在線路上并聯(lián)了電容器。

第十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日選哪種？配置在何處？如何控制其出力？做得好不僅可提高電壓質(zhì)量,而且會(huì)減少無(wú)功功率傳輸過(guò)程中造成的無(wú)功、有功損耗,因而可提高系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。如遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的電廠，讓它少發(fā)無(wú)功。因?yàn)檩斔瓦^(guò)程中，要產(chǎn)生電壓損耗和有功損耗，且輸送越遠(yuǎn)，環(huán)節(jié)越多，其損耗也越大。因此,無(wú)功功率一般都盡可能就地、就近平衡。第十二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日３.維持電力系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)電機(jī)是重要的無(wú)功電源，控制發(fā)電機(jī)無(wú)功功率的是發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)：①在電力系統(tǒng)穩(wěn)定方面，合理地選用自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，可以使發(fā)電機(jī)出口的電壓維持不變，從而提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。第十三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日②在暫態(tài)穩(wěn)定方面，采用高勵(lì)磁頂值、快速響應(yīng)的勵(lì)磁系統(tǒng)，會(huì)使發(fā)電機(jī)在加速過(guò)程中迅速增大勵(lì)磁電流，有效改善電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。③在勵(lì)磁系統(tǒng)中加入電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS)對(duì)抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩有一定作用。第十四頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日電力系統(tǒng)中無(wú)功電源有多種。由于存在線路阻抗和變壓器漏抗，電能（主要是無(wú)功功率）通過(guò)電力線路和變壓器時(shí)會(huì)使電壓下降。因此,系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)電壓是不相等的。而且電壓降將隨輸送功率的變化而變化,這就使得系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)電壓又是隨著負(fù)荷功率的變化而變化。三、電力系統(tǒng)的電壓控制第十五頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日電力系統(tǒng)電壓控制的首要任務(wù)是控制電力系統(tǒng)中各種無(wú)功功率電源發(fā)出的無(wú)功功率總和等于負(fù)荷在額定電壓時(shí)消耗的無(wú)功功率總和，維持電力系統(tǒng)電壓的總體水平在額定值附近；其次是控制電力系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)電壓在允許范圍之內(nèi).通常所謂電力系統(tǒng)電壓控制主要是針對(duì)變化周期長(zhǎng)、波及面大、主要由生產(chǎn)、生活和氣象變化引起的無(wú)功負(fù)荷變化。第十六頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日電力系統(tǒng)電壓控制是在已經(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)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。由于電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，負(fù)荷極多，如果對(duì)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(méi)必要。電力系統(tǒng)電壓的監(jiān)視和控制是通過(guò)監(jiān)視和控制電壓中樞點(diǎn)的電壓實(shí)現(xiàn)的。第十七頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日所謂電壓中樞點(diǎn),又稱電壓監(jiān)控點(diǎn)系指某些可反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠或樞紐變電站的母線。一般都裝設(shè)無(wú)功功率電源,具有調(diào)節(jié)電壓的能力.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)中大部分負(fù)荷的電壓偏移。通常所說(shuō)的電力系統(tǒng)電壓控制就是控制各電壓中樞點(diǎn)的電壓偏移不超過(guò)允許范圍。第十八頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日①發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)中的主要無(wú)功電源,占55～60％通過(guò)調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流:可以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的端電壓及其輸出的無(wú)功功率，從而改變電力系統(tǒng)的無(wú)功功率平衡關(guān)系，控制系統(tǒng)電壓的總體水平，同時(shí)也可以控制距機(jī)端電氣距離不大的節(jié)點(diǎn)電壓。第十九頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日②調(diào)相機(jī)的容量可以做得很大，且調(diào)節(jié)方便、靈活,是很好的無(wú)功電源。但投資很大,只有在十分必要的場(chǎng)合才安裝,占8～10％。由于靜電電容器驟增（靈活、質(zhì)高價(jià)低）,所以調(diào)相機(jī)比例下降為5～7％。因此電力系統(tǒng)中調(diào)相機(jī)的數(shù)量是有限的。調(diào)相機(jī)的電壓調(diào)節(jié)作用與發(fā)電機(jī)相同。調(diào)相機(jī)與同容量的發(fā)電機(jī)相比轉(zhuǎn)子較輕，慣量小。第二十頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日③并聯(lián)電容器和電抗器及靜止補(bǔ)償器的容量一般比較小,改變并聯(lián)電容器和電抗器的容量或改變靜止補(bǔ)償器的電壓穩(wěn)定值，一般只改變并聯(lián)這些補(bǔ)償裝置的節(jié)點(diǎn)的電壓和與之相聯(lián)接的線路的無(wú)功潮流。第二十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日④用變壓器調(diào)壓時(shí)，對(duì)普通變壓器，要在停電狀況下進(jìn)行改變分接頭的操作，以使副邊得到合適的電壓；對(duì)有載調(diào)壓變壓器，可在運(yùn)行中帶負(fù)荷改變分接頭位置。有載調(diào)壓變壓器適用電壓變化幅度較大的地方。第二十二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日⑤輸電線的電容性功率占整個(gè)電力系統(tǒng)無(wú)功出力的5％～10％。一般可代替調(diào)相機(jī)和靜電電容器的作用,向負(fù)荷輸出無(wú)功功率,減少了電網(wǎng)內(nèi)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的投資,但負(fù)荷低谷時(shí)，輸電線的充電功率（即電容性功率）促使系統(tǒng)中無(wú)功過(guò)剩。第二十三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日中樞點(diǎn)的調(diào)壓方式最大負(fù)荷最小負(fù)荷逆調(diào)壓調(diào)為1.05UN調(diào)為UN順調(diào)壓不低于1.025UN不高于1.075UN常調(diào)壓（1.02～1.05）UN第二十四頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日四、電力系統(tǒng)的調(diào)壓措施如圖5-1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)，用戶端的電壓為：要想控制負(fù)荷點(diǎn)的電壓，可以采取以下的控制方式：（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UG；（2）控制變壓器變比K1和K2調(diào)壓；（3）改變輸送功率P+jQ（主要是Q），增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置；（4）改變電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的參數(shù)R+jX（主要是X），以減小輸電線路電壓損耗。第二十五頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日（1）利用發(fā)電機(jī)調(diào)壓

改變發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流

此法簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，應(yīng)優(yōu)先采用．但只適用于供電線路不長(zhǎng)、負(fù)荷波動(dòng)不大的場(chǎng)合．

因?yàn)椋?/p>

①If不可能無(wú)限增加；

②UG受近區(qū)負(fù)荷電壓的要求的限制；

③發(fā)電機(jī)自身絕緣條件不允許UG過(guò)高．

所以發(fā)電機(jī)端電壓的允許調(diào)節(jié)范圍是

（１±５％）UGN

第二十六頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日（2）改變變壓器變比調(diào)壓

普通變壓器的分接頭只能在停電的情況下改變，不能滿足負(fù)荷變化時(shí)電壓的質(zhì)量要求。

有載調(diào)壓變壓器可以帶負(fù)荷改變分接頭。

（3）利用無(wú)功補(bǔ)償調(diào)壓

當(dāng)系統(tǒng)的無(wú)功不足時(shí),改變變比并不能增加無(wú)功功率的供給.

當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功不足而引起電壓下降時(shí),須增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。第二十七頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日（4）改變輸電線路參數(shù)調(diào)壓

改變R: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10kv及以下線路。

改變X:串聯(lián)電容，多用于35kV及以上線路，在功率因數(shù)較低的場(chǎng)合使用更為有效。

第二十八頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日調(diào)壓措施的選擇應(yīng)該首先考慮發(fā)電機(jī)調(diào)壓，因其不需要增加附加設(shè)備，是最經(jīng)濟(jì)合理的控制電壓措施。對(duì)無(wú)功功率較為充足的系統(tǒng)，采用變壓器有載調(diào)壓，既靈活又方便。對(duì)無(wú)功功率不足的電力系統(tǒng)，應(yīng)該解決的問(wèn)題是增加無(wú)功功率電源，因此應(yīng)采用無(wú)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，只有將兩者有機(jī)結(jié)合起來(lái)才有可能達(dá)到良好的控制效果。目前各種電壓等級(jí)的變電站中普遍采用了電壓無(wú)功綜合控制裝置，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)行本站的無(wú)功和電壓調(diào)整。第二十九頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日五、電力系統(tǒng)的無(wú)功功率控制電力系統(tǒng)無(wú)功功率控制的首要任務(wù)是控制電力系統(tǒng)中無(wú)功電源發(fā)出的無(wú)功功率總和等于電力系統(tǒng)負(fù)荷在額定電壓時(shí)所消耗的無(wú)功功率總和,以維持電力系統(tǒng)電壓的總體水平在額定值附近。其次是在保證上述“等于”關(guān)系成立的前提下，優(yōu)化電力系統(tǒng)中無(wú)功功率的分布，即電力系統(tǒng)無(wú)功功率的優(yōu)化控制。第三十頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日優(yōu)化的內(nèi)容有兩個(gè)：①負(fù)荷所需的無(wú)功功率讓哪些無(wú)功功率電源提供最好,即無(wú)功電源的最優(yōu)分布問(wèn)題；②負(fù)荷所需的無(wú)功功率是讓已投入運(yùn)行的無(wú)功電源供給好,還是裝設(shè)新的無(wú)功電源更好,即無(wú)功功率的優(yōu)化補(bǔ)償問(wèn)題。優(yōu)化的目的是在保證電壓質(zhì)量的前提下獲得更多的經(jīng)濟(jì)效益。第三十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日無(wú)功負(fù)荷和無(wú)功損耗1.異步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)是主要的無(wú)功負(fù)荷.2.變壓器一般QT約為10％SN.變壓器中的無(wú)功損耗是很可觀的.

3.線路X上消耗感性無(wú)功;B上產(chǎn)生的感性無(wú)功;當(dāng)線路輸送功率較大時(shí)，線路消耗的無(wú)功是無(wú)功負(fù)荷．反之，當(dāng)線路空載或輕載時(shí)，線路等值為無(wú)功電源．

第三十二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日六、電壓和無(wú)功綜合控制在電力系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)電壓和無(wú)功的綜合控制，一定要考慮用戶對(duì)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(wú)功功率自動(dòng)控制的任務(wù)是：（1）維持監(jiān)視點(diǎn)電壓為設(shè)定值；（2