第06章 电力系统无功功率平衡与电压调整

第六章电力系统无功功率平衡与电压调整

第六章电力系统无功功率平衡与电压调整电压是衡量电能质量的重要指标电力系统的运行电压水平取决于无功功率的平衡,实现电力系统在正常电压水平下的无功功率平衡，并留有必要的备用容量，是保证电压质量的前提系统中各种无功电源的无功出力应能满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的需求，否则电压就会偏离额定值2

6-1电力系统无功功率平衡一、无功负荷和无功损耗(一)无功功率负荷各种用电设备中，除相对很小的白炽灯照明负荷只消耗有功功率、为数不多的同步电动机可发出一部分无功功率外，大多数都要消耗无功功率。因此，无论工业或农业用户都以滞后功率因数运行，其值约为 0.6~0.9。其中，较大的数值对应于采用大容量同步电动机的场合。异步机在系统中占有很大的比重，其消耗的无功为U2 QM= Qm+ Qσ=+ I 2 Xσ Xm

Qm为励磁无功功率 Qσ是漏抗中的损耗3

(二)无功功率损耗1.变压器的无功损耗变压器中的无功功率损耗分两部分，即励磁支路损耗和绕组漏抗中损耗。 S QLT=ΔQ0+ΔQT= U BT+ XT U 2 2

RT

jX

T

I0% Uk%S2 UN ≈ SN+ 100 100SN U

2

& U 1 GT

jB T

励磁支路损耗的百分值基本上等于空载电流I0的百分值，约为1%~ 2%不随负荷大小的改变而变化，称之为不变损耗；绕组漏抗中损耗与所带负荷的大小有关，称为可变损耗。在变压器满载时，基本上等于短路电压Uk的百分值，约为10%。但对多电压级网络。变压器中的无功功率损耗就相当可观。变压器的无功损耗是感性的4

2.输电线路的无功损耗电力线路上的无功功率损耗也分两部分，即并联电纳和串联电抗中的无功功率损耗。并联电纳中的这种损耗又称充电功率，与线路电压的平方成正比，呈容性。串联电抗中的这种损耗与负荷电流的平方成正比，呈感性。线路的无功总损耗ΔQL= P+Q P+Q X= X 2 U12 U2 B 2ΔQB= (U12+ U2 ) 22 1 2 1 2 2 2 2

U& 1

P1+ jQ1

RB 2

jX

P2+ jQ2

U& 2

j

j

B 2

2 P 2+ Q12 U 12+ U 2 1Δ QL+Δ QB= X B U 12 2

一般情况下，35kV及以下系统消耗无功功率；110kV及以上系统，轻载或空载时，成为无功电源，传输功率较大时，消耗无功功率。5

二、无功功率电源电力系统的无功功率电源有发电机,同步调相机,静电电容器及静止补偿器

1.发电机最基本的无功电源，即可产生无功也可吸收无功发电机在额定状态下运行时，可发出无功功率： Q G N= S G N s in N= PG N tg N发电机在非额定功率因数下运行时可能发出的无功功率由极限图决定半径AC的圆弧-定子

额定电流的限制半径OC的圆弧-转子额定电流的限制水平线DC -原动机出力的限制 DF -当发电机超前功率因数运行即进相运行时(发出有功吸收无功),发电机静态稳定性和定子端部温升的限制D

& UN

F

B

发电机的P-Q极限图

当系统无功电源不足，而有功备用充裕时，可以利用靠近负荷中心的发电机降低功率因素运行，多发无功，少发甚至不发有功；系统无功充裕，可提高功率因数，在PGNC段运行；如无功过剩，可进相运行6

2.静电电容器静电电容器连接在变电所母线上。它供给的无功功率QC值与所在节点电压的平方成正比，即

QC=U2/XC优点：静电电容器的装设容量可大可小，既可集中使用，又可以分散安装。且电容器每单位容量的投资费用较小，运行时功率损耗亦较小，维护也较方便。缺点：电容器的无功功率调节性能比较差。发出无功与线路电压平方成正比，在电压偏低最需要无功的时候发出的无功反而减少。7

3.同步调相机同步调相机相当于旋转着的、不带机械负载的同步电动机

在过励磁运行时，它向系统供给感性无功功率而起无功电源的作用，能提高系统电压在欠励磁运行时(欠励磁最大容量只有过励磁容量的50%~ 65%),它从系统吸取感性无功功率而起无功负荷作用，可降低系统电压它能根据装设地点电压的数值平滑改变输出(或吸取)的无功功率，进行电压调节,因而调节性能较好缺点同步调相机是旋转机械，运行维护比较复杂有功功率损耗较大，在满负荷时约为额定容量的(1.5~5)%,容量越小，百分值越大小容量的调相机每kVA容量的投资费用也较大。故同步调相机宜大容量集中使用，容量小于5MVA的一般不装设 8同步调相机常安装在枢纽变电所

4.静止补偿器静止补偿器由静电电容器与电抗器并联组成，电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，再配以适当的调节装置，就能够平滑地改变输出(或吸收)的无功功率

C

C

TCRC

C

SR

Lf

LfCC S

Lf

(a)可控硅控制电抗器型(TCR)

(b)可控硅投切电容器型(TSC)

(c)饱和电抗器型SR

电容和电感组成滤波电路，滤去高次谐波，以免产生电流和电压的畸变运行维护简单，损耗较小，对冲击负荷有较强的适应性，可装于枢纽变电所进行电压控制，也可装于大的冲击负荷侧，如轧钢厂做无功补偿9

三、无功功率平衡无功功率平衡的基本要求无功电源发出的无功功率应该大于或至少等于负荷所需的无功功率和网络中的无功损耗之和系统还必须配置一定的无功备用容量尽量避免通过电网元件大量的传送无功功率，应该分地区分电压 …… 此处隐藏：2153字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……