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电力系统稳态分析 第五章 电力系统无功功率和电压调整 §5-1 ~ §5-4 第五章 电力系统无功功率和电压调整 第一节 电力系统无功功率的平衡 第二节 电力系统中无功功率的最优分布 第三节 电力系统的电压管理 第四节 电力系统电压调整的措施 第五章 电力系统无功功率和电压调整 有功功率电源： 集中在发电厂中的发电机。 消耗能源。 无功功率电源： 发电机、电容器、调相机、静止补偿器。 没有经常性耗费。 全系统频率相同。频率调整集中在调频发电厂。 全系统电压各点不同。电压调整分散进行，手段多样。 第一节电力系统中无功功率的平衡 一、电力系统的电压偏移及调整电压的必要性 二、电力系统中无功功率负荷和无功功率损耗 三、电力系统中无功功率电源 四、电力系统无功功率平衡 一、电力系统的电压偏移及调整电压的必要性 （一）电力系统的电压偏移 电压偏移：运行电压值对额定值偏移大小。 电力系统潮流随时变化，无功潮流变化使电力线路和变压器电压损耗变化，各节点电压变化 运行方式变化例：变压器或线路退出运行，电网接线改变及某些电源退出或投入等，引起潮流变化和电压变化。 严格保证所有用户母线电压不可能。 电力系统运行中各节点电压偏移不可避免，多数用电设备和电力系统电气设备允许电压偏离 （一）电力系统的电压偏移-1 中国规定各类用户允许电压偏移： ⑴35kV及以上电压供电并对电压质量有特殊要求的用户为±5%； ⑵10kV及以下高压供电和低压电力用户为±7% ⑶低压照明用户为+5% - -10%； ⑷220kV及以上枢纽变电所一次侧母线的运行电压偏移为-5% - 0%。 在事故情况下或事故后，允许的电压偏移可再增加5%。 第一节 电力系统无功功率的平衡 （二）调整电压的必要性 电力系统电气设备和用电设备，按额定电压设计和制造，额定电压下获得最佳效果。 1.电力系统中电压偏移对用户的不利影响 系统电压降低： 异步电动机转差率增大，绕组电流增大，温升增加，效率降低，寿命缩短。 电动机转速下降，影响产品产量和质量。 异步电动机起动过程大增，持续较长时间且较大起动电流，使电动机起动因温度过高烧毁。 第一节 电力系统无功功率的平衡 1.电力系统中电压偏移对用户的不利影响-1 电热设备，如电炉有功功率与电压平方成正比，钢铁厂电炉因电压降低减小发热量，产品产量和质量下降。 电压降低减小白炽灯亮度和发光效率，各种电子设备不能正常工作。 照明设备在电压过高时寿命会明显缩短，如电压偏移+10%时，白炽灯寿命约缩短一半。 第一节 电力系统无功功率的平衡 2.电力系统中电压偏移对系统和发电厂的不利影响 电压降低： 发电机定子电流因功率角增大而增大，减少发电机所发功率，减少变压器负荷 电厂厂用机械(如风机、泵等)出力减小，影响锅炉、汽轮机和发电机出力。 电压太高：电气设备绝缘受到损坏。变压器和电动机由于铁芯饱和，损耗和温升增加。 无功功率不足，某些中枢点电压低于某一临界值，微小扰动使中枢点电压急剧下降，称“电压崩溃”。大量电动机自动切除，某些发电机失去同步，导致系统解列和大面积停电的灾难性事故。 第一节 电力系统无功功率的平衡 二、电力系统中无功功率负荷和无功功率损耗 （一）电力系统中无功功率负荷 电力系统用电设备，除白炽灯、同步电动机外，大多数消耗无功功率。 电力系统综合负荷一般以滞后功率因数运行，约0.6-0.9，功率因数越低，消耗无功功率越多。 用电设备主要的异步电动机吸收无功功率与负载大小有关，满载功率因数约0.7-0.9，轻载会降低。 第一节 电力系统无功功率的平衡 （二）电力系统中无功功率损耗 电力系统无功功率损耗：变压器无功功率损耗、输电线路无功功率损耗、晶闸管控制电路吸收无功功率及感性无功补偿设备吸收无功功率等。 1.变压器中的无功功率损耗 （1）励磁支路无功功率损耗，认为与变压器负荷无关的空载损耗，约为变压器空载电流百分数(I0%)，为1%-2%； 第一节 电力系统无功功率的平衡 1.变压器中的无功功率损耗-1 （2）绕组漏抗无功损耗与负荷有关，额定负荷时，约与短路电压百分数(Us%)相等，10% 一台变压器，满载时总无功损耗不大，约为额定容量11%-12%。 多电压级网络，变压器总无功损耗可观。 例：5级变压，发电厂10/220kV升压，经网络220/110、110/35、35/10、10/0.4kV降压至用户，所有变压器满载时变压器总无功损耗约占变压器负荷57%，半载时约占39%。可见变压器无功损耗比例大，比有功损耗大得多。 第一节 电力系统无功功率的平衡 2．输电线路中的无功功率损耗 （1）串联电抗消耗无功功率，与线路负荷电流平方成正比，感性。 由于线路电抗远大于电阻