电力系统中无功功率平衡对电压的影响.ppt

电力系统无功功率平衡对电压的影响 刘周群 在电力系统中，凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。但是无功功率的增加或减少，都可能使系统电压产生较大的波动以及增加电能损耗。调整无功功率的输出，在系统中增加无功补偿装置等均可保持无功功率的平衡，以保持电压在正常范围内，同时减少功率损耗。 从四个方面介绍： 1.电力系统无功功率电源和负荷 2.电力系统无功功率对电压的影响 3.电力系统无功功率平衡条件 4.电力系统无功功率与电压调整措施与装置 1 电力系统无功功率电源和负荷 1.1电力系统无功功率电源 （1）同步发电机 （2）同步调相机及同步电动机 （3）静电电容器 （4）静止无功功率补偿器 其中发电机是最基本的无功功率电源。 发电机在额定状态下运行时，可发出无功功率为： 式中： , , 分别为发动机的额定视在功率、额定有功功率和额定功率因数角。 1.2 电力系统的无功功率负荷 （1）用户与发电厂厂用电的无功负荷 （主要指异步电动机） （2）线路和变压器的无功损耗 （3）并联电抗器的无功损耗 其中系统中主要损耗来自异步电动机。 它所消耗的无功功率为： 其中： ——等价励磁电抗 ——电动机端电压 ——定子电流 图1 异步电动机的简化等值电路 电力系统中无功负荷主要为异步电动机，系统无功负荷的电压特性主要由异步电动机决定，如图1为异步电动机简化电路。 2.电力系统无功功率对电压的影响 在电力系统运行中，要求电源的无功出力在任何时刻都同负荷的无功功率和网络无功损耗之和相等。即： 略去各元件电阻，用X表示发电机电抗与线路电抗之和，等值电路如图3所示，并根据等值电路图作出发电机端电压与负荷侧电压关系的相量图4，根据图二可以确定发电机送到负荷节点的功率为： 图3 发电机与负荷关系的等值电路图 图4 发电机端电压与负荷电压关系的相量图 现以一电机经过一段线路向负荷供电来说明无功电源对电压的影响 当P一定时，得： 当电势E 为一定值时，根据式(1-3)无功功率Q与电压U的关系可作出系统（无功电源）的无功电压特性曲线，如图5中的曲线1；曲线2为负荷的无功电压特性曲线。 图5 无功功率平衡确定电压 由此可见，系统中的无功电源对系统中的电压的影响：当无功电源比较充足时，能满足较高电压水平下的无功平衡需要，系统就有较高的运行电压水平；反之，无功不足就反映为运行电压水平偏低。因此，应该力求实现在额定电压下的系统无功功率平衡，并根据这个要求装设必要的无功补偿装置。 3 电力系统无功功率平衡 电力系统无功功率平衡的基本要求：系统中的无功功率电源可能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，同时为了保证运行可靠性和适应无功负荷的增长，系统必须配置一定的无功备用容量。系统中无功功率的平衡关系式为： 其中： --电源发出的无功功率之和 --无功负荷之和 -- 各种无功损耗之和 --无功功率备用 当 时，表示系统中无功功率可以平衡且有适量的备用； 当 时，表示系统中无功功率刚好平衡，但当系统有小的干扰时将破坏这一平衡； 当 时，表示系统中的无功功率不足应考虑加设无功补偿装置。 4.无功功率和电压的调整 电力系统中为了实现无功功率在额定电压下的平衡，即实现整个系统的无功功率平衡和实现各区域无功功率平衡，保证电压质量，满足用户的用电要求，必须对系统中的无功功率和电压进行调节，使之在允许的偏移范围内 4.1 电压调整是指对电力系统中各负荷点的电压进行调节，使之在允许的偏移范围内，主要措施有： ?调节励磁电流以改变发电机端电压， ?适当选择变压器的变比， ?改变线路的参数， ④改变无功功率的分布等；