单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,五、电力系统电压与无功功率调节,本章要点,1、电压控制的意义和特点；,2、电压控制的基本原理；,3、电源的电压-无功特性；,4、负荷的电压-无功特性；,5、电力系统电压控制方法；,6、电力系统无功补偿设备；,5.1 电压控,制,制的意义与特点,意义：电压是电,能,能质量指标之一,；,；,特点：,（1）电压偏移,是,是无功功率不平,衡,衡的表现；,（2）（与有功,电,电源相比）无功,电,电源种类多，布,置,置灵活；,（3）电力系统,各,各节点电压可以,允,允许存在一定偏,差,差（送端允许高,于,于额定电压5,，,，受端允许低于,额,额定电压5）,；,；,（4）电力系统,调,调压主要是通过,调,调节无功电源的,出,出力与合理改变,无,无功功率潮流的,分,分布进行的；,（5）电压和无,功,功功率控制与降,低,低网损关系紧密,；,；,（6）无功补偿,设,设备不消耗有功,功,功率，却可以降,低,低有功功率损耗,；,；,5.2 电压控,制,制的基本原理,电压偏差的起因,：,：传输路径的阻,抗,抗与电流不为零,是,是引起电压偏离,额,额定值的根本原,因,因，而且不可,避,避免；,有功电流和线路,电,电阻对电压影响,较,较小，而无功电,流,流和线路电抗对,电,电压的影响较大,（,（理论证明如下,）,）；,电压偏差分析,以受端电压,U,2,作为参考方向，U,2,是,U,2,的幅值。
负荷功,率,率S,2,等于受端电压与,线,线路电流的共轭,相,相乘：,线路传输功率与,线,线路电压降落的,关,关系：,纵分量,横分量,电压降落,名词：电压降落,（,（矢量）及其纵,分,分量和横分量、,电,电压损耗（标量,）,）、电压偏移；,根据理论分析及,其,其矢量图可见，,电,电压降落中，与U2同向的纵分,量,量对电压偏移影,响,响较大，而与U2垂直的横分量,对,对电压偏移影响,较,较小，工程上常,可,可忽略横分量的,影,影响；,又由于在传输路,径,径上的各元件阻,抗,抗（发电机，变,压,压器，输电线路,，,，异步电动机等,）,）均是感抗远大,于,于电阻，通常在,简,简化分析与计算,中,中，可将电阻忽,略,略而只考虑感抗,的,的作用；,调压方程,负荷端电压Ub,（,（孙莹图4-6,）,）：,由上式可见，影,响,响负荷端电压的,因,因素有：UG，K1（升压比）,，,，K2（降压比,）,），R，X等线,路,路参数，负荷功,率,率P，Q等运行,参,参数，对它们实,施,施行之有效的控,制,制，就能达到控,制,制受端电压之目,的,的电力系统电压与,无,无功功率调节手,段,段,调整发电机端电,压,压；,改变变压器变比,，,，以此改变无功,功,功率潮流分布，,用,用无功富裕支路,支,支援无功不足支,路,路，合理分配无,功,功；,就地进行无功补,偿,偿，提高负荷运,行,行的功率因数，,减,减少无功功率传,输,输；,改变线路参数和,结,结构，减小阻抗,（,（串联电容器）,和,和不合理的无功,流,流动；,电力系统电压控,制,制应遵循的原则,和,和约束条件,（1）无功功率,就,就地、就近平衡,，,，减小无功流动,引,引起的无功损耗,和,和有功损耗；,（2）线路不过,载,载（安全性）；,（3）兼顾经济,性,性；,（4）确保稳定,性,性。
5.3 电力系,统,统无功电源的电,压,压无功功率特,性,性,电力系统无功功,率,率源有：,（1）同步电机,，,，包括同步发电,机,机，同步电动机,和,和同步调相机；,（2）电力电容,器,器；,（3）静止无功,补,补偿器（SVC,）,）等；,同步电机的电压-无功特性,同步发电机的电,压,压-无功特性取,决,决于同步发电机,的,的无功调差特性,，,，是一条下倾直,线,线，具有自动平衡无功的调节效应；,同步调相机可视,为,为有功功率为零,的,的同步发电机，,同,同步电动机可视,为,为有功功率为负,的,的同步发电机，,它,它们的电压-无,功,功特性与同步发,电,电机类似，由励,磁,磁调节器中的调,差,差单元决定；,电力电容器的电,压,压无功功率特,性,性,电容器输出无功,功,功率：Q,C,U,2,/X,C,与其端电压的平,方,方成正比，是一,条,条上翘的二次曲,线,线电容器的特点：,（1）电容器具,有,有“负调节特性,”,”；电容器的电,压,压无功功率特,性,性曲线是上翘的,，,，这一点与同步,电,电机相反这就,意,意味着当电力系,统,统无功功率缺乏,使,使电容器安装处,的,的电压下降时，,电,电容器输出的无,功,功功率反而减少,，,，使无功功率缺,额,额加剧；反之，,当,当电力系统无功,功,功率过剩电,压,压升高电容,器,器输出无功功率,增,增加，使无功功,率,率更加过剩，这,种,种不利于无功功,率,率平衡的调节特,性,性称为负调节特,性,性；,（2）电容器只,能,能成组地投入或,切,切除，对无功功,率,率进行有级调节,；,；,（3）电容器是,静,静止元件；,（4）有功损耗,小,小；,（5）适合于分,散,散安装。
静止无功补偿器SVC的电压,无,无功功率特性,静止无功补偿器,（,（SVC：Static VAR Compensator）,是,是由可调电抗器,与,与固定电容器并,联,联构成，其外特,性,性如孙莹P105图4-5所示,SVC能够快速,、,、平滑地调节无,功,功功率的大小和,方,方向，对冲击负,荷,荷的适应性较好,，,，与同步调相机,相,相比，维护简单,，,，损耗小，并且,可,可以分相补偿缺,缺点是无功功率,补,补偿量正比于端,电,电压的平方，在,系,系统电压很低时,，,，无功功率补偿,量,量将大大降低5.4电力系统,负,负荷的电压无,功,功功率特性,异步电动机在电力系统负荷,中,中占很大的比重,，,，故电力系统的,无,无功负荷与电压,的,的静态特性主要,由,由异步电动机决,定,定异步电动机,的,的无功消耗为：,电力系统中的变,压,压器和输电线路,在,在运行中也消耗,无,无功功率，在考,虑,虑无功功率平衡,时,时也可以将其视,作,作为无功负荷变压器的无功损耗为：,电力系统负荷的,电,电压-无功特性,输电线路的无功功率损耗,分,分为两部分，其,串,串联电抗中的无,功,功功率损耗与通,过,过线路的功率或,电,电流的平方成正,比,比，而其并联电,纳,纳中发出的无功,功,功率与电压平方,成,成正比：,与变压器不同的,是,是，其并联部分,发,发出无功功率而,不,不是吸收无功功,率,率。
输电线路重,载,载时呈感性，轻,载,载时呈容性，需,要,要并联可调电抗,器,器吸收多余无功,功,功率电力系统电压,无,无功功率控制,电源与负荷共同,决,决定了电力系统,电,电压-无功的工,作,作点；,固定电容器和高,压,压输电线路的无,功,功功率负调节特,性,性如配合可调电,抗,抗器使用，可以,改,改变控制性能；,重点控制中枢点,电,电压；,中枢点是指能够,反,反映电力系统电,压,压水平的发电厂,或,或变电站的母线,，,，系统中大部分,负,负荷由这些节点,供,供电，它们的电,压,压一经确定，其,它,它各点的电压也,就,就大致确定了；,多种调压措施综,合,合使用，力求最,经,经济有效；,5.5电压无,功,功自动控制装置,静止无功补偿装,置,置SVC，包括,：,：,（1）晶闸管控,制,制电抗器（TCR：Thyristor Controlled Reator）；,（2）晶闸管投,切,切电容器（TSC：Thyristor SwitchedCapacitor）；,（3）TCR,固,固定电容器（FC：FixedCapacitor）等类型,晶闸管控制电抗,器,器（TCR：Thyristor Controlled Reator）,TCR工作原理,简,简介,是晶闸管的,导,导通角。
当控制,角,角 在90,180,之,之间移相时，导,通,通角在0（,全,全关）180（全开）之,间,间变化晶闸管全开时吸,收,收的感性电流最,大,大，全关时不吸,收,收感性电流，改,变,变控制角就可以,改,改变电抗器吸收,感,感性电流的大小,；,；,控制器按,的,的外特性方程控,制,制电抗器电流IL，就可得到如,图,图所示的补偿器,特,特性晶闸管投切电容,器,器（TSC：Thyristor Switched Capacitor）,TSC控制特点,（1）零电压投,入,入，防止产生冲,击,击电流；,（2）零电流切,除,除；,（3）只有投入,和,和切除两种状态,，,，没有类似可调,电,电抗器那样的通,过,过改变控制角,的,的相控工作方式,，,，即没有可调电,容,容器运行方式混合型SVC（TCRTSC,）,）,变电站有载调压,变,变压器和电力电,容,容器综合控制,VQC；,九区图：,主变高压侧分接,头,头调整与主变低,压,压侧电容器投切,操作,主变低压侧电压,与无功负荷,工作点,移动方向,升主变分接头,电压下降，无功减小,左下,降主变分接头,电压上升，无功增加,右上,投电容器,电压上升，无功减小,左上,切电容器,电压下降，无功增加,右下,九区VQC控制,策,策略,0区:电压、无,功,功均合格,不控,制,制；,1区:电压越上,限,限,无功补偿合,适,适,发降压指令,；,；,2区:电压越上,限,限,无功越上限,先发降压指令,再发投电容器,组,组指令；,3区:电压合格,无功越上限,发,发投电容器组指,令,令；,4区:电压越下,限,限,无功越上限,先发投电容指,令,令,再发升压指,令,令；,5区:电压越下,限,限,无功补偿合,适,适,发升压指令,；,；,6区:电压越下,限,限,无功越下限,先发升压指令,再发切电容指,令,令；,7区:电压合格,无功越下限,发,发切电容的指令,；,；,8区:电压越上,限,限,无功越下限,先发切电容的,指,指令,再发降压,指,指令；,九区控制原则,保证电压合格、,无,无功基本平衡、,尽,尽量减少变压器,分,分接头调整次数,和,和电容器投切次,数,数。
变压器分接头动,作,作次数限制：每,天,天调节次数35KV主变不超过20次，110,220KV不,超,超过10次；,机械开关投切电,容,容器，因对电容,器,器有冲击，所以,也,也有投切次数限,制,制，而SCR投,切,切电容器可以没,有,有投切次数限制,本章结束,思考题：,（1）为什么说,，,，电力系统电压,偏,偏离额定值是电,力,力系统无功功率,不,不平衡的表现？,（2）无功功率,平,平衡为何要强调,“,“就地平衡”和,“,“就近平衡”？,（3）对比有功,功,功率_频率调整,与,与无功功率_电,压,压调整的异同点,。
