第六节电力系统.doc

第六章 电力系统无功功率的平衡和电压调整 第一节 电力系统中无功功率的平衡 一、无功功率负荷和无功功率损耗 1、无功功率负荷是以滞后功率因数运行的用电设备（主要是异步电动机）所吸收的无功功率。一般综合负荷的 功率因数为0.6-0.9。 2、电力系统的无功损耗 （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。其中励磁支路损耗的百分值基本上等于空载电流的百分值，约为1％一2％；绕组漏抗中损耗,在变压器满载时，基本上等于短路电压UK的百分值，约为10％。 （2）电力线路的无功损耗 电力线路的无功损耗也分两部分，即并联电纳和串联电抗中的无功功率损耗。并联电纳中的无功损耗又称充电损耗，与电力线路电压的平方成正比，呈容性。串联电抗中的无功功率与负荷电流的平方成正比，呈感性。 对线路不长，长度不超过100Km，电压等级为220Kv电力线路，线路将消耗感性无功功率； 对线路较长，其长度为300Km左右时，对220Kv电力线路，线路基本上既不消耗感性无功功率也不消耗容性无功功率，呈电阻性； 线路大于300Km时，线路为电容性的。 二、无功功率电源 电力系统的无功功率电源包括同步发电机、同期调相机、并联电容器和静止补偿器等。 1、同步发电机：发电机在额定状态下运行时，可发出无功功率： 图6-1 发电机的P-Q极限 当系统中无功电源不足，而有功备用容量又较充足时，可利用靠近负荷中心的发电机降低功率因数运行，多发无功功率以提高电力系统的电压水平。但是发电机的运行点不应越出P-Q极限曲线的范围。 2、同期调相机 调相机实际上就是只能发无功功率的发电机。它在过激运行时向电力系统供给感性无功功率，欠激运行时从电力系统吸取感性无功功率。欠激运行时的容量约为过激运行时容量的50%-60%：这些也就是作为无功功率电源的调相机的运行极限。 3、并联电容器及静止补偿器 静电电容器可按三角形和星形接法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： 缺点：电容器的无功功率调节性能比较差。 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。 三、无功功率的平衡 电力系统无功功率平衡的基本要求：系统中的无功电源可以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。 第二节 电力系统的电压管理 一、中枢点电压管理 电力系统进行调压得目的，就是要采取各种措施，使用户处的电压偏移保持在规定的范围内。但由于电力系统结构复杂，负荷较多，如对每个用电设备电压都进行监视和调整，不仅不经济而且无必要。因此，电力系统电压的监视和调整可通过监视、调整电压中枢点电压来实现。 电压中枢点是指某些可以反映系统电压水平的主要发电厂或枢纽变电所母线。因为很多负荷都由这些中枢点供电，如能控制住住这些电的电压偏移，也就控制住了系统中大部分负荷的电压偏移。于是，电力系统电压调整问题也就转变为保证各中枢点的电压偏移不超出给定范围的问题。 1、电压中枢点的选择 电压中枢点的选择在：（1）区域性水、火电厂的高压母线。（2）枢纽变电所二次母线。 （3）有大量地方负荷的发电厂母线。（4）城市直降变电所二次母线。 2、中枢点的调压方式 中枢点的调压方式分为逆调压、顺调压和恒调压三类。 逆调压：在大负荷时升高电压，小负荷时降低电压的调压方式。一般采用逆调压方式，在最大负荷时可保持中枢点电压比线路额定电压高5％，在最小负荷时保持为线路额定电压。供电线路较长、负荷变动较大的中枢点往往要求采用这种调压方式。 顺调压：大负荷时允许中枢点电压低一些，但不低于线路额定电压的102.5％；小负荷时允许其电压高一些，但不超过线路额定电压的107.5％的调压模式。对于某些供电距离较近，或者符合变动不大的变电所，可以采用这种调压方式。 恒调压：介于前面两种调压方式之间的调压方式是恒调压。即在任何负荷下，中枢点电压保持为大约恒定的数值，一般较线路额定电压高2％～5％。 二、电压调整的基本原理 拥有较充足的无功功率电源是保证电缆系统有较好的运行电压水平的必要条件，但是要使所有用户的电压质量都符合要求，还必须采用各种调压手段。 现以下图为例，说明常用的各种调压措施所依据的基本原理： 电压调整原理图 电压调整的措施： 调节发电机励磁电流以改变发电机机端电压VG； （2）改变变压器的变比k1、k2； （3）改变功率分布P+jQ（主要是Q），使电压损耗△V变化； （4）改变网络参数R+jX（主要是X），改变电压损耗△V。 第三节 电力系