52电压调整的必要性.doc

5.2电压调整的必要性　　电压是衡量电能质量的又一重要指标。电力系统中的用电设备都是按照标准的额定电压设计制造的，因此用电设备工作在额定电压下，各项性能指标发挥得最好。　　5.2.1 电压偏移对用电设备的影响　　当运行电压偏离额定值较大时，技术经济指标就会恶化。电力系统的电压和频率一样也需要经常调整。　　由于电压偏移过大时，会影响工农业生产产品的质量和产量，损坏设备，甚至引起系统性的“电压崩溃”，造成大面积停电。分别说明如下：　　白炽灯对电压变动的敏感性较大。如图5-5所示，电压偏低时，其光通量、发电效率都降低，发光不足，影响人们的视力，电压偏高时，虽然光通量、发光效率增高，但灯泡寿命缩短。　　系统中大量使用异步电动机，其电磁转矩与端电压平方成正比，当电压过低时，正常运转的电动机可能会停转，带重载的电动机则可能无法启动。异步电动机的电压特性如图5-6所示，电压过低将导致电动机电流显著增大，使电动机绕组的温度升高，加速绝缘老化，严重时甚至可能烧毁电动机。如果电压超过额定电压过多时，对电动机绝缘也是不利的。图5-5 白炽灯特性曲线　　　　　图5-6 异步电动机的电压特性　　系统电压降低时，发电机的定子电流将因其功率角的增大而增大。如电流己达额定值，则电压降低后，将使其超过额定值。为使发电机定子绕组不致过热，不得不减少发电机所发功率。相似地，系统电压降低后，也不得不减少变压器的负荷。发电厂厂用电中由电动机驱动的辅机，其机械转矩与转速的高次方成正比，电压降低滑差增大，转速降低，输出功率迅速减少，将影响汽轮、锅炉的工作，严重情况下将造成安全问题。　　电炉的有功功率是与电压的平方成正比的，炼钢厂中的电炉将因电压过低面影响冶炼时间，从而影响产量。　　系统电压过高将使所有电气设备绝缘受损。而且，变压器、电动机等的铁芯要饱和，铁芯损耗增大，温升将增加，寿命将缩短。　　变压器的运行电压偏低，若负载功率不变，致使输出电流增加，使绕组过热。电压偏高，励磁电流增大，铁芯损失增加，温升增高，严重情况下引起高次谐波共振。　　由于局部地区无功不足，运行电压严重低下，一些枢纽变电所在负荷的微小扰动下会出现电压大幅度下滑，以至失压，即所谓电压崩溃,则更是一种将导致系统瓦解的灾难性事故。　　不仅电压偏移过大会影响工农业生产，电压的微小波动也会造成不良后果。例如，由于电压波动引起的灯光闪烁将使人疲劳。国外对此问题已研究多年，图所示就是最近公布的人类视觉对电压波动的可感范围。由图可见，对2~l8Hz的波动，人体非常敏感。相信这一问题在我国也将提上议事日程。　　另外，广泛使用的电子设备，对电压质量要求更高，电压偏高将严重降低管子的寿命，电压偏低，工作点不稳定，失真严重，甚至不能工作。一般规定节点电压偏移不超过电力网额定电压±5%。其中，220KV用户：-10％～＋5％；10KV及以下电压供电的用户：±7%；35KV及以上电压供电的用户：0～10％。事故状况下，允许在上述数值基础上再增加5％，但正偏移最大不能超过+10％。　　在系统稳态运行过程中，由于系统中的每一个元器件都可能会产生电压降络，所以各节点电压不相同，不可能同时将所有节点电压都保持为额定电压值，沿线路各节点电压变化如图5-7所示，若将节点4维持为额定电压UN，则节点1的电压过高，反之，若将节点1的电压维持为额定值，则节点4电压会过低。另外，任意节点的电压也会由于负荷的时刻变化而波动，因此，要保证电力系统的正常工作，必须满足整个系统各节点的电压要求，必要时需进行电压调整。电压调整就是在正常运行状态下，随着负荷的变动及运行方式的变化，使各节点的电压偏移值在允许范围内。图5-7 沿线路各点电压的变化　　U4=UN，U1点电压太高，U1=UN，U4点电压太低　　5.2.2无功功率与节点电压的关系　　电力系统中的电压水平与无功功率密切相关，节点电压的大小对无功功率分布起决定性作用。以图5-8为例加以说明，节点A输送到节点B的功率为P+jQ，节点A和B的电压分别为UG和U，节点AB之间的总阻抗为Z=R+jX，节点间电压的关系为图5-8 节点电压的大小与无功功率的关系（a）网络图；（b）等值电路　　（5-13）　　在超高压系统中，一般电抗远大于电阻，上式可写为：　　（5-14）　　其中：　　（5-15）　　式中为线路始末两端电压的相位差，比较以上两式，可得：　　（5-16）　　正常运行时输电线路两端电压的相位差比较小，可认为，于是线路中传输的无功功率大小就与线路两端电压之差成正比，无功功率将从节点高的一端流向节点电压低的一端，两端节点电压的变化将使流经线路无功功率随之变化，即节点电压的变化会引起无功潮流的变化。式（5-16）还表