電力系統(tǒng)電能質(zhì)量與功率平衡培訓(xùn)課件

第三章電力系統(tǒng)電能質(zhì)量與功率平衡

主講：李輝三峽電力職業(yè)學(xué)院第一頁，共六十二頁。第三章電力系統(tǒng)電能質(zhì)量與功率平衡3.1電力系統(tǒng)電能質(zhì)量3.2電力系統(tǒng)有功功率平衡3.3電力系統(tǒng)有功功率最優(yōu)分配3.4電力系統(tǒng)頻率特性3.5電力系統(tǒng)頻率調(diào)整3.6電力系統(tǒng)中的無功功率平衡3.7電力系統(tǒng)的電壓管理3.8電力系統(tǒng)無功功率3.9電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整第二頁，共六十二頁。概述

衡量電能質(zhì)量的主要指標是頻率、電壓和波形頻率：電力系統(tǒng)交流電壓、電流的額定頻率是50HZ，容許偏移值為＋/－0.2~0.5HZ。電壓：電力系統(tǒng)用于控制與調(diào)整電壓的母線，稱為中樞母線。中樞母線電壓容許偏移范圍應(yīng)不超過以下范圍：35KV及以上供電網(wǎng)：＋/－5%10KV及以下電壓供電網(wǎng)：＋/－7%低壓照明網(wǎng)：－10%~＋5%農(nóng)村電網(wǎng)：－10%~＋7.5%波形：消除諧波（1）增加整流電路相數(shù)（2）降低鐵芯磁通飽和度（3）用諧振電路并聯(lián)電容器這些事故狀況下，允許基礎(chǔ)上再增加5%，正偏移不超過+10%第三頁，共六十二頁。概述三相不平衡：電力系統(tǒng)公共接點正常電壓不平衡度允許值為2%，短時不得超過4%。公共電網(wǎng)諧波：總諧波畸變率0.38KV為5%，6~10KV為4%，35~66KV為3%，110KV為2%。波動：公共供電點的電壓波動允許值10KV及以下為2.5%，35~110KV為2%，220KV及以上為1.6%。電壓閃變主要表征人眼對燈閃主觀感覺的參數(shù)。第四頁，共六十二頁。電力系統(tǒng)中有功功率的平衡

一、頻率變化對負荷和電力系統(tǒng)的影響頻率變化會引起工業(yè)用戶異步電動機轉(zhuǎn)速變化，將會影響產(chǎn)品質(zhì)量。頻率波動會影響電子設(shè)備的準確性和性能。頻率下降將會使汽輪機葉片的振動變大，縮短其使用壽命。頻率下降到47-48Hz時，會使火電廠由異步電動機驅(qū)動的輔機（如送風(fēng)機）的出力隨之下降，從而使火電廠發(fā)電機發(fā)出的有功功率下降，這種趨勢若不能及時制止，將會引起頻率崩潰。當(dāng)頻率降到一定數(shù)值時，會使核電廠中的反應(yīng)堆冷卻介質(zhì)泵自動跳開，從而使反應(yīng)堆停止運行。第五頁，共六十二頁。2.有功功率平衡和備用容量

電力系統(tǒng)的有功功率平衡可用下式表示：線路和變壓器的總有功功率損耗發(fā)電機發(fā)出的總有功功率系統(tǒng)中所有用戶的有功負荷所有發(fā)電廠的廠用電有功負荷

為了維持頻率的穩(wěn)定，電力系統(tǒng)裝設(shè)的發(fā)電機的額定容量必須大于當(dāng)前的發(fā)電負荷容量，即必須裝設(shè)備用容量。電力系統(tǒng)中有功功率的平衡頻率下降將會使異步電動機和變壓器的勵磁電流增加，使無功消耗增加，引起系統(tǒng)電壓下降，增加電壓調(diào)整的困難。當(dāng)頻率下降到一定值時，可能出現(xiàn)電壓雪崩現(xiàn)象。第六頁，共六十二頁。備用容量按用途分，有以下幾種：電力系統(tǒng)中有功功率的平衡負荷備用：為滿足系統(tǒng)中短時的負荷波動和計劃外的負荷增加而設(shè)置的備用。一般為系統(tǒng)最大負荷的2%~5%。事故備用：在發(fā)電設(shè)備發(fā)生偶然性事故時，為使電力用戶不受嚴重影響，維持系統(tǒng)正常供電所需的備用。一般約為最大負荷的5％~10％。檢修備用：為保證發(fā)電設(shè)備的定期檢修而設(shè)置的備用。國民經(jīng)濟備用：考慮到國民經(jīng)濟超計劃增長而設(shè)置的備用，一般約為最大負荷的3%~5%。

上述四種備用容量一般占最大負荷的15％~25％。第七頁，共六十二頁。電力系統(tǒng)中有功功率的平衡熱備用（機組處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)）：運轉(zhuǎn)中的發(fā)電設(shè)備可能發(fā)的最大功率與發(fā)電負荷之差（旋轉(zhuǎn)備用）。熱備用包括部分事故備用和全部負荷備用。冷備用（機組處于停機轉(zhuǎn)態(tài)）：未運轉(zhuǎn)的、但能隨時啟動的發(fā)電設(shè)備可以發(fā)的最大功率。冷備用包括部分事故備用和全部檢修備用及國民經(jīng)濟備用。備用容量按投入時間分，有熱備用和冷備用兩種：3.各類發(fā)電廠的特點及合理組合火電廠特點需要支付燃料及運輸費用，但不受自然條件影響?；鹆Πl(fā)電設(shè)備的效率與蒸汽參數(shù)有關(guān)。第八頁，共六十二頁。電力系統(tǒng)中有功功率的平衡火力發(fā)電廠有功出力受鍋爐、汽輪機最小技術(shù)負荷的限制，調(diào)整范圍比較小，負荷增減速度慢。機組投入和退出的運行時間長，承擔(dān)急劇負荷響應(yīng)時間長，耗能量多，易損壞設(shè)備。熱電廠由于采取抽汽供熱，效率高，但技術(shù)最小負荷取決于熱負荷，稱為強迫功率。水電廠特點不需要燃料費，水力可梯級開發(fā)，連續(xù)使用，但受自然條件影響。水輪發(fā)電機的出力調(diào)節(jié)范圍大，增減負荷速度快，操作容易，可承擔(dān)急劇變化的負荷。第九頁，共六十二頁。電力系統(tǒng)中有功功率的平衡決定發(fā)電量的除水量外還有水位差。水利樞紐兼顧發(fā)電、航運、防洪、灌溉、漁業(yè)、旅游，不一定與電力負荷適應(yīng)，所以必須與火電配合。維持航運、灌溉需一定水量，這部分為強迫功率。核電廠特點核電廠反應(yīng)堆的負荷基本上沒有限制，其技術(shù)最小負荷主要取決于汽輪發(fā)電機。核電廠的反應(yīng)堆和汽輪機退、投、增、減負荷時也要消耗能量、花費時間，易損壞設(shè)備，因此，在運行中核電廠不宜帶急劇變動的負荷。一次投資大，運行費低。第十頁，共六十二頁。電力系統(tǒng)中有功功率的平衡各類發(fā)電廠的合理組合充分利用水力資源，避免棄水。降低火力發(fā)電的單位煤耗，發(fā)揮高產(chǎn)機組作用。減少火電成本，多燒劣質(zhì)煤、本地煤、少燒油?？紤]發(fā)電成本（燃料價格、管理水平、機組效率等），充分利用資源。

在豐水期和枯水期各類發(fā)電廠在日負荷曲線中的安排如圖5-2所示。其基本原則是：基荷由具有強迫功率、不可調(diào)功率或高效率的熱電廠、火電廠、核電廠、逕流式水電廠、泄洪灌溉等水電廠承擔(dān)；峰荷由具有調(diào)節(jié)水庫的水電廠、燃氣輪機發(fā)電廠和中溫中壓火電廠等承擔(dān)。第十一頁，共六十二頁。

電力系統(tǒng)中有功功率的平衡圖5-2各類發(fā)電廠組合順序示意圖(a)枯水期(b)豐水期第十二頁，共六十二頁。

一、負荷的有功功率——頻率靜特性電力系統(tǒng)的有功負荷與頻率的關(guān)系可歸納為:與頻率變化無關(guān)：照明、電阻爐、整流負荷等；與頻率一次方成正比：球磨機、切削機床、往復(fù)式水泵、壓縮機、卷揚機等；與頻率二次方成正比：變壓器的渦流損耗等；與頻率三次方成正比：通風(fēng)機、靜水頭阻力不大的循環(huán)水泵等；與頻率高次方成正比：靜水頭阻力很大的水泵等。

電力系統(tǒng)負荷及電源的頻率靜態(tài)特性第十三頁，共六十二頁。負荷的功率——頻率特性可表示為：若以標幺值表示，則當(dāng)，時，有：式中，為額定頻率時系統(tǒng)有功負荷；為上述各類負荷占的百分數(shù)。第十四頁，共六十二頁。

在額定頻率附近，負荷的靜態(tài)頻率特性近似為直線，如圖5-6所示。

負荷的靜態(tài)頻率特性曲線的斜率稱為負荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)或單位調(diào)節(jié)功率，即：

（MW/Hz）

用標么值表示為：圖5-6負荷的功頻靜特性曲線

電力系統(tǒng)負荷及電源的頻率靜態(tài)特性書本P91第十五頁，共六十二頁。

關(guān)于KL*的幾點說明：負荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)表征負荷的頻率調(diào)節(jié)特性，即表征隨著頻率的升高或降低負荷消耗功率增加或減少的多少。負荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)是不能控制的，其大小取決于全系統(tǒng)各類負荷所占的比重，不同系統(tǒng)或同一系統(tǒng)不同時刻的KL*值可能不同。在實際系統(tǒng)中，一般取1~3。負荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)系數(shù)是反映系統(tǒng)進行一次調(diào)整性能的一個重要數(shù)據(jù)，它是調(diào)度部門確定按頻率減負荷方案以及低頻事故切負荷來恢復(fù)頻率的計算依據(jù)。第十六頁，共六十二頁。

二、發(fā)電機組的有功功率——頻率靜特性

發(fā)電機組轉(zhuǎn)速的調(diào)整是由原動機的調(diào)速系統(tǒng)來實現(xiàn)的。通常把由于頻率變化而引起發(fā)電機組輸出功率變化的關(guān)系稱為發(fā)電機組的功率—頻率特性或調(diào)節(jié)特性。1.自動調(diào)速系統(tǒng)（圖5-7）檢測部件Ⅰ（離心飛擺）放大部件Ⅱ（錯油門）執(zhí)行部件Ⅲ（油動機）轉(zhuǎn)速控制部件Ⅳ（調(diào)頻器）說明：調(diào)速器由前三者組成，完成頻率的一次調(diào)整；調(diào)頻器加入轉(zhuǎn)速控制部件，完成頻率的二次調(diào)整。圖5-7離心飛擺式調(diào)速系統(tǒng)示意圖第十七頁，共六十二頁。發(fā)電機組的P-f靜態(tài)特性——調(diào)速器蒸汽AOBDE第十八頁，共六十二頁。發(fā)電機組的P-f靜態(tài)特性蒸汽AOBDE第十九頁，共六十二頁。發(fā)電機組的P-f靜態(tài)特性蒸汽AOBDE第二十頁，共六十二頁。

調(diào)速系統(tǒng)的工作原理：利用杠桿的作用調(diào)整汽輪機或水輪機的導(dǎo)向葉片，使其開度增大，增加進汽量或進水量。一次調(diào)頻：的位置較B高，的位置較A略低，相應(yīng)的機組轉(zhuǎn)速較原來略低——有差調(diào)節(jié)。二次調(diào)頻：在外界信號作用下，調(diào)頻器動作將D點抬高，最后使回到位置A，頻率恢復(fù)到額定頻率——無差調(diào)節(jié)。2.發(fā)電機組的有功功率——頻率靜特性

根據(jù)發(fā)電機調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)節(jié)原理，即負荷增大時，發(fā)電機出力增加，頻率降低；負荷減少時，發(fā)電機出力減少，頻率增加，可得到發(fā)電機組的有功功率——頻率靜態(tài)特性如圖5-8所示。第二十一頁，共六十二頁。發(fā)電機的單位調(diào)節(jié)功率：指發(fā)電機組的功率——頻率靜態(tài)特性的斜率，即

用標么值表示為：

發(fā)電機的單位調(diào)節(jié)功率表征隨著頻率的升高或降低發(fā)電機組有功出力減少或增加的多少。圖5-8發(fā)電機組的功頻率靜特性第二十二頁，共六十二頁。它與發(fā)電機的單位調(diào)節(jié)功率的關(guān)系如下：當(dāng)取時，其標么值為：上式說明：調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)就是機組的單位調(diào)節(jié)功率。發(fā)電機的調(diào)差系數(shù)：指發(fā)電機由空載運行到額定運行時頻率偏移的大小，即第二十三頁，共六十二頁。說明：發(fā)電機組的調(diào)差系數(shù)或與之對應(yīng)的單位調(diào)節(jié)功率是可以整定的。但受機組調(diào)速機構(gòu)的限制，其整定范圍是有限的。在整定范圍內(nèi)，調(diào)差系數(shù)越小（即單位調(diào)節(jié)功率越大），頻率偏移也越小。汽輪發(fā)電機組：水輪發(fā)電機組：或或第二十四頁，共六十二頁。電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整

二、電力系統(tǒng)的有功功率平衡1.有功功率負荷的變動及其調(diào)整

電力系統(tǒng)的負荷隨時間變動的規(guī)律分為三種（見圖5-1）：第一種變動幅度很小，周期又很短，這種負荷變動有很大的偶然性（P1）。第二種變動幅度較大，周期也較長，如電爐、壓延機械、電氣機車等帶有沖擊性的負荷變動（P2）。第三種負荷變動幅度最大，周期也最長，是由于生產(chǎn)、生活、氣象等變化引起的負荷變動，這種負荷變動基本上可以預(yù)計（P3）。第二十五頁，共六十二頁。

因此，電力系統(tǒng)的有功功率和頻率調(diào)整大體上也可分為三種：一次調(diào)整：指由發(fā)電機組的調(diào)速器進行的、對第一種負荷變動引起的頻率偏移的調(diào)整。二次調(diào)整：指由發(fā)電機的調(diào)頻器進行的、對第二種負荷變動引起的頻率偏移的調(diào)整。圖5-1有功功率負荷的變動三次調(diào)整：指按最優(yōu)化準則分配第三種有規(guī)律變動的負荷，即責(zé)成各發(fā)電廠按事先給定的發(fā)電負荷曲線發(fā)電。第二十六頁，共六十二頁。

頻率的一次調(diào)整

以系統(tǒng)中只有一臺發(fā)電機帶一個綜合負荷為例進行分析。圖5-9為頻率的一次調(diào)整示意圖。

當(dāng)系統(tǒng)負荷增加時，負荷的功頻靜特性向上移至，一方面發(fā)電機組轉(zhuǎn)速變化引起頻率下降，調(diào)速器動作，發(fā)電機出力增加，另一方面由于負荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)減少，經(jīng)過一個過程，達到新的平衡點。頻率變化為:

圖5-9頻率的一次調(diào)整發(fā)電機的功率增量為：負荷本身的調(diào)節(jié)作用下降了：（△f為負值）第二十七頁，共六十二頁。∴其中，KS稱為系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率，單位Mw/Hz。用標幺值表示為：幾點說明：系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率標志了系統(tǒng)負荷增加或減少時，在原動機調(diào)速器和負荷本身的調(diào)節(jié)效應(yīng)共同作用下系統(tǒng)頻率下降或上升的多少。因此，當(dāng)KS已知時，可以根據(jù)允許的頻率變化范圍求取系統(tǒng)能夠承受多大的負荷增減。即KS越大，系統(tǒng)承受負荷的變化越大。第二十八頁，共六十二頁。在上述推導(dǎo)過程中，取功率的增大或頻率的上升為正，因此，上式等號右側(cè)的負號表示，隨著負荷的增大，系統(tǒng)的頻率將下降。由KS=KG+KL可見：系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率取決于發(fā)電機的單位調(diào)節(jié)功率和負荷的單位調(diào)節(jié)功率。由于負荷的單位調(diào)節(jié)功率KL不可調(diào)，因此，系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率KS的調(diào)整只能通過調(diào)整發(fā)電機的單位調(diào)節(jié)功率KG或調(diào)速器的調(diào)差系數(shù)來實現(xiàn)。電力系統(tǒng)的單位調(diào)節(jié)功率不能過大。若KS過大→KG過大，即調(diào)差系數(shù)過小，將不能保證各發(fā)電機組調(diào)速系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。第二十九頁，共六十二頁。使系統(tǒng)中總的發(fā)電機單位調(diào)節(jié)功率下降。

當(dāng)系統(tǒng)中有多臺發(fā)電機組時，發(fā)電機組滿載后，受調(diào)速機構(gòu)的限制，發(fā)電機組不再具有調(diào)頻能力，即此時它們的單位調(diào)節(jié)功率為零，調(diào)差系數(shù)為無限大，從而使全系統(tǒng)發(fā)電機組的等值調(diào)差系數(shù)增大。

假設(shè)調(diào)差系數(shù)整定為零，這時，雖然負荷的變動不會引起頻率的變動，似乎可確保頻率恒定，但這樣將會出現(xiàn)負荷變化量在各發(fā)電機組間的分配無法固定，從而出現(xiàn)各發(fā)電機組的調(diào)速系統(tǒng)不能穩(wěn)定工作的問題。第三十頁，共六十二頁。例如，設(shè)系統(tǒng)中有n臺發(fā)電機組，n臺機組都參加調(diào)整時有：

當(dāng)n臺機組中只有m臺機組都參加調(diào)整，即m+1、m+2、…

n臺機組不參加調(diào)整時有顯然即系統(tǒng)中總的發(fā)電機單位調(diào)節(jié)功率下降了。

可見，頻率的一次調(diào)整是有差調(diào)整，即調(diào)整后的頻率不可能回到原來的值。因此，一次調(diào)頻只能適應(yīng)負荷變化幅度小、周期短的不規(guī)則變化情況。第三十一頁，共六十二頁。

頻率的二次調(diào)整頻率的二次調(diào)整就是手動或自動地操作調(diào)頻器使發(fā)電機組的功頻靜特性平行移動，從而改變發(fā)電機的有功功率，以保持系統(tǒng)頻率不變或在允許范圍內(nèi)。如圖5-10所示。

當(dāng)系統(tǒng)負荷增加時，如不進行二次調(diào)整，運行點轉(zhuǎn)為，系統(tǒng)頻率為，頻率變化為。

二次調(diào)頻通過調(diào)頻器的作用將發(fā)電機的功頻靜特性移到，運行點移到，系統(tǒng)頻率為，頻率變化圖5-10頻率的二次調(diào)整第三十二頁，共六十二頁。由圖5-10可知，系統(tǒng)負荷增量由三部分組成：由于調(diào)速器的調(diào)整作用而增大的發(fā)電機組功率：（一次調(diào)整）由于調(diào)頻器的調(diào)整作用而增大的發(fā)電機組功率：（二次調(diào)整）由于負荷負荷本身的調(diào)節(jié)作用而減少的負荷功率：（△f為負值）第三十三頁，共六十二頁?！喈?dāng)時，即二次調(diào)頻增發(fā)的功率與系統(tǒng)的負荷增量相等時，則，頻率將始終不變，亦即實現(xiàn)了無差調(diào)節(jié)。無差調(diào)節(jié)如圖5-10中虛線所示。若系統(tǒng)中有n臺機組．且由第n臺機組擔(dān)負二次調(diào)整任務(wù)，即只有一臺機組進行二次調(diào)整、n臺機組進行一次調(diào)整，則有：

經(jīng)比較可見，由于n臺機組的單位調(diào)節(jié)功率KGN遠大于一臺機組的單位調(diào)節(jié)功率KG，因此，在同樣的功率盈虧下，系統(tǒng)的頻率變化要比僅有一臺機組時小得多。第三十四頁，共六十二頁。需要指出：電力系統(tǒng)中各發(fā)電機均裝有調(diào)速器，因此每臺機組都參與一次調(diào)頻（除機組滿載）；而二次調(diào)頻只有極少數(shù)的發(fā)電廠（調(diào)頻廠）參與。調(diào)頻廠應(yīng)滿足的條件：調(diào)頻廠的選擇原則：系統(tǒng)中有水電廠時，選擇水電廠做調(diào)頻廠；當(dāng)水電廠不能做調(diào)頻廠時，選擇中溫中壓火電廠做調(diào)頻廠。調(diào)整的容量應(yīng)足夠大；調(diào)整的速度應(yīng)足夠快；調(diào)整范圍內(nèi)的經(jīng)濟性能應(yīng)該好；注意系統(tǒng)內(nèi)及互聯(lián)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)問題。第三十五頁，共六十二頁。1.同步發(fā)電機發(fā)電機在額定狀態(tài)下運行時，可發(fā)出無功功率為下圖為發(fā)電機額定運行時的相量圖。圖中：

轉(zhuǎn)子電流（代表空載電動勢）；

定子電流（代表電壓降）；

電力系統(tǒng)的無功功率電源第三十六頁，共六十二頁。

在不同功率因數(shù)下，發(fā)電機發(fā)出的P和Q受到以下限制：以A為圓心，AC為半徑的圓弧表示受定子額定電流的限制；以O(shè)為圓心，OC為半徑的圓弧表示受轉(zhuǎn)子額定電流的限制；水平線DC表示受原動機出力的限制。DB第三十七頁，共六十二頁。

當(dāng)功率因數(shù)較小時，可多發(fā)Q，但受轉(zhuǎn)子電流的影響，只能按B’C調(diào)節(jié)，此時S<SN

；當(dāng)功率因數(shù)較大時，可多發(fā)P，但受汽輪機額定功率的限制，只能沿CD調(diào)節(jié)，此時定、轉(zhuǎn)子電流均未到額定電流，S<SN

。

可見，發(fā)電機只有在額定電壓、電流、功率因數(shù)下運行時，視在功率才能達額定值，其容量才能最充分利用。當(dāng)系統(tǒng)中無功電源不足時，可利用發(fā)電機降低功率因數(shù)運行，多發(fā)無功以提高電壓水平，但發(fā)電機的運行點不能超過P-Q極限圖的范圍。第三十八頁，共六十二頁。2.同步調(diào)相機同步調(diào)相機實質(zhì)上是只能發(fā)出無功功率的發(fā)電機。過勵磁運行時，向系統(tǒng)供給無功功率，起無功電源的作用；欠勵磁運行時，從系統(tǒng)吸收感性無功功率，起無功負荷作用。欠勵磁運行時的容量是過勵磁運行容量的50％～60％。說明：裝有自動調(diào)節(jié)勵磁裝置的調(diào)相機可以平滑調(diào)節(jié)無功功率的大小和方向來維持系統(tǒng)的電壓，但由于它的有功損耗損耗大（約為額定容量的1.5~5%），響應(yīng)速度較慢，投資大，維護量大，現(xiàn)已逐漸被靜止無功補償裝置所取代。第三十九頁，共六十二頁。3.并聯(lián)電容器（靜電電容器）并聯(lián)電容器只能向系統(tǒng)供應(yīng)感性無功功率。它所供應(yīng)的感性無功與其端電壓的平方成正比，即

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障電壓下將時，電容器無功輸出的減少將導(dǎo)致電壓繼續(xù)下降。因此，電容器的無功功率調(diào)節(jié)性能比較差。優(yōu)點：運行方式靈活（既可集中使用，又可分散安裝），單位容量投資較少，維護檢修方便，有功功率損耗?。s為額定容量的0.3~0.5%）。第四十頁，共六十二頁。4.靜止無功補償器（SVC）靜止無功補償器由靜電電容器與電抗器并聯(lián)組成。它利用電容器可發(fā)出感性無功功率，電抗器可吸收感性無功功率的特點，再配以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)裝置，即可成為平滑調(diào)節(jié)輸出無功功率的裝置。常用的靜止無功補償器有可控飽和電抗器型、自飽和電抗器型、可控硅控制電抗器，其電路原理圖如圖6-8所示。SVC的工作原理：調(diào)節(jié)電抗器的無功功率，使之隨負荷的變化能作相反方向的變化，以維持電網(wǎng)供給的無功功率恒定，從而使母線電壓保持不變。第四十一頁，共六十二頁。優(yōu)點：能快速調(diào)節(jié)無功功率以適應(yīng)動態(tài)無功補償?shù)男枰?；調(diào)節(jié)連續(xù)平滑，對系統(tǒng)不會引起大的波動；濾波電路可以消除高次諧波對負荷的干擾；運行維護方便，功率損耗?。粚Σ黄胶獾呢摵勺儎佑休^高的補償能力，可以做到分相補償；對沖擊性負荷的適應(yīng)性較強。

圖6-8靜止無功補償器(a)可控飽和電抗器型(b)自飽和電抗器型(c)可控硅控制電抗器第四十二頁，共六十二頁。

一、無功功率負荷和無功功率損耗無功功率負荷：主要是異步電動機。其消耗的無功功率為為勵磁電抗消耗的無功功率為漏抗消耗的無功功率

由電動機的無功功率——電壓特性曲線可知：在額定電壓附近，電動機的無功功率隨電壓的升降而增減；當(dāng)電壓明顯低于額定值時，無功功率隨電壓的下降而增大。5.2電力系統(tǒng)的無功功率平衡第四十三頁，共六十二頁。勵磁無功損耗：繞組漏抗中的無功損耗：輸電線路的無功損耗并聯(lián)電納中的無功損耗：又稱充電功率，與線路電壓的平方成正比，呈容性。串聯(lián)電抗中的損耗：與負荷電流的平方成正比，呈感性。無功功率損耗：變壓器的無功損耗：第四十四頁，共六十二頁。

三、無功功率平衡電源供應(yīng)的無功功率之和，它包括發(fā)電機的無功功率和各種無功補償設(shè)備供給的無功功率負荷消耗的無功功率之和，可按負荷的有功功率和功率因數(shù)計算網(wǎng)絡(luò)無功功率損耗之和，它包括變壓器、線路電抗和線路電納中的無功功率損耗無功功率平衡計算的前提是系統(tǒng)的電壓水平正常。如果不能在正常電壓水平下保證無功功率平衡，系統(tǒng)的電壓質(zhì)量就不能保證。和有功功率一樣，系統(tǒng)中的無功功率也應(yīng)有一定的備用容量，否則，當(dāng)負荷增大時，電壓質(zhì)量將無法保證。幾點說明：第四十五頁，共六十二頁。為改善電壓質(zhì)量和降低網(wǎng)損，應(yīng)盡量避免通過電網(wǎng)輸送大量的無功功率。無功平衡是一個比有功平衡更復(fù)雜的問題。不僅要考慮總的無功功率平衡，還要考慮分地區(qū)的無功平衡，還要計及超高壓線路的充電功率、網(wǎng)損、線路改造、新變壓器投運及大用戶對無功平衡的影響。應(yīng)根據(jù)無功功率平衡的計算結(jié)果，確定補償設(shè)備的容量，并按就地平衡的原則進行補償容量的分配。小容量的、分散的無功補償可采用靜電電容器；大容量的配置在系統(tǒng)中樞點的無功補償則宜采用同步調(diào)相機或SVC。第四十六頁，共六十二頁。

電力系統(tǒng)的電壓偏移與電壓管理

一、電力系統(tǒng)電壓偏移的原因及影響電力系統(tǒng)電壓偏移的原因：負荷大小的改變；個別設(shè)備的檢修或故障退出，造成電力網(wǎng)阻抗參數(shù)改變，引起電壓損耗改變；電力系統(tǒng)接線方式的改變。電力系統(tǒng)電壓偏移的影響：設(shè)備的損壞，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的降低，系統(tǒng)性“電壓崩潰”，造成大面積停電。（1）異步電機發(fā)熱，壽命降低。（2）電爐降低生產(chǎn)率。（3）電壓降低時，照明燈發(fā)光不足，影響人的視力和工作效率；電壓偏高時，壽命會減短。（4）電壓降低時，功率損耗加大；電壓升高時，電氣設(shè)備的絕緣受到損害。第四十七頁，共六十二頁。

電力系統(tǒng)的電壓偏移與電壓管理

二、中樞點的電壓管理電力系統(tǒng)進行電壓調(diào)整的目的，就是要采取各種措施，使用戶處的電壓偏移保持在允許的范圍之內(nèi)。電力系統(tǒng)電壓的監(jiān)視和調(diào)整可以通過監(jiān)視、調(diào)整電壓中樞點的電壓而實現(xiàn)。電壓中樞點是指某些可以反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠或樞紐變電所的母線。1.電壓中樞點的選擇區(qū)域性水、火電廠的高壓母線；樞紐變電所大型的二次母線；第四十八頁，共六十二頁。有大量地方負荷的發(fā)電廠母線；城市直降變電所的二次母線。2.

中樞點的調(diào)壓方式逆調(diào)壓：最大負荷時升高中樞點電壓，但不超過線路額定電壓的105%，最小負荷時降低中樞點電壓，但不低于線路的額定電壓。適用于供電線路較長、負荷變化較大的中樞點。順調(diào)壓：最大負荷時允許中樞點電壓降低，但不低于線路額定電壓的102.5%，最小負荷時允許中樞點電壓升高，但不高于線路額定電壓的107.5%。適用于供電線路不長，負荷變動不大的中樞點。第四十九頁，共六十二頁。常調(diào)壓：中樞點電壓保持基本不變，一般為線路額定電壓的102％~105％，適用于線路長度、負荷變動情況介于上述兩者之間的情況。這三種調(diào)壓方式中，逆調(diào)壓方式要求最高，實現(xiàn)較難，常調(diào)壓次之，順調(diào)壓較容易。第五十頁，共六十二頁。線路額定電壓電源電壓電壓降負荷功率線路損耗第五十一頁，共六十二頁。由上式可見，調(diào)整負荷節(jié)點b的電壓可以采取以下措施：

調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁電流以改變發(fā)電機端電壓UG進行調(diào)壓；選擇適當(dāng)變壓器變比K進行調(diào)壓；改變輸電線路的參數(shù)R和X進行調(diào)壓；改變無功功率Q的分布進行調(diào)壓。由圖可知：負荷節(jié)點b的電壓為：第五十二頁，共六十二頁。

一、改變發(fā)電機端電壓調(diào)壓改變發(fā)電機端電壓調(diào)壓是一種不需耗費投資而且最直接的調(diào)壓方法。大中型同步發(fā)電機都裝有自動勵磁調(diào)節(jié)裝置，根據(jù)運行情況調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁電流以改變發(fā)電機端電壓可以達到調(diào)壓的目的。對于不同類型的供電網(wǎng)絡(luò)，發(fā)電機調(diào)壓所起作用不同：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)電機端電壓就可以滿足荷點的電壓質(zhì)量要求，不必另外再增加調(diào)壓設(shè)備。第五十三頁，共六十二頁。對供電線路較長、供電范圍較大的多電壓等級電網(wǎng)，由于不同運行方式下電壓損耗的變化幅度太大，單靠發(fā)電機調(diào)壓不能滿足負荷點電壓的需求。此時發(fā)電機調(diào)壓主要是為了滿足近處地方負荷的電壓質(zhì)量要求。對于由若干發(fā)電廠并列運行的電力系統(tǒng)，進行電壓調(diào)整的電廠需有相當(dāng)充裕的無功容量儲備，利用發(fā)電機調(diào)壓一般不易滿足要求。另外調(diào)整個別發(fā)電廠的母線電壓，會引起無功功率重新分配，可能同無功功率的經(jīng)濟分配發(fā)生矛盾。此時發(fā)電機調(diào)壓只能作為一種輔助性的調(diào)壓措施。第五十四頁，共六十二頁。3.有載調(diào)壓變壓器當(dāng)最大、最小負荷時電壓變化幅度超過了分接頭的調(diào)整范圍(±5％)，或者調(diào)壓要求的變化趨勢與實際的相反(例如逆調(diào)壓)時，則利用普通變壓器將無法滿足調(diào)壓要求，這時可采用有載調(diào)壓變壓器。有載調(diào)壓變壓器的高壓側(cè)除主繞組外，還有一個可調(diào)分接頭的調(diào)壓繞組，它可以在帶負荷情況下切換分接頭，調(diào)壓范圍也比較大，一般在15%以上。目前我國110kV電壓級的有載調(diào)壓變壓器有七個分接頭，調(diào)壓范圍為110±3×2.5％，220kV電壓級的有載調(diào)壓變壓器有九個分接頭，調(diào)壓范圍為220±4×2.5％。第五十五頁，共六十二頁。

圖為具有調(diào)壓繞組有載調(diào)壓變壓器的接線圖。用于在切換過程中限制兩個分接頭間的短路電流

它的主繞組上連接一個具有若干分接頭的調(diào)壓繞組，依靠特殊的切換裝置可以帶負荷改變分接頭。切換裝置有兩個可動觸頭，改變分接頭時，先將一個動觸頭移到選定的分接頭上，然后再將另一個動觸頭移到該分接頭上，這樣在分接頭切換過程中才不致使變壓器開路。

圖

有載調(diào)壓變壓器接線圖第五十六頁，共六十二頁。

三、改變網(wǎng)絡(luò)中無功功率分布進行調(diào)壓無功功率的產(chǎn)生基本上不消耗能源，但是無功功率沿電力網(wǎng)傳送卻要引起有功功率損耗和電壓損耗。改變無功功率分布可以減少線路上的功率損耗和電壓損耗，從而改善用戶處的電壓質(zhì)量。改變無功功率分布調(diào)壓的方法，是在用戶處就地補償（并聯(lián)補償）無功功率電源，以減少電網(wǎng)傳輸?shù)臒o功功率。

當(dāng)電力系統(tǒng)的無功電源不足時，單靠改變變壓器的變比是不能滿足調(diào)壓要求的，需要在適當(dāng)?shù)奈恢脤λ钡臒o功進行補償。第五十七頁，共六十二頁。4.補償度：