无功功率与电压调整无功功率与电压调整.doc

第二节 无功功率与电压调整 电压的作用 电压是衡量电能质量的一个重要标准，电压过高或过低都会对用户造成不良的影响。 比如：电压低的危害： 在电力系统中常见的用电设备为异步电动机，各种电热设备、照明以及家用电器。这些设备与电压都保持着一定的关系，电动机的转矩是与其端电压的平方成正比，当电压下降时，转矩也下降，如果电动机所拖的机械负荷的阻力矩（负荷）不变，随着电压的降低，电动机的转差增大，定子电流也随之增大，发热增加，绕组温度增高，加速绝缘老化。当电压再低时，电动机将停转。电压低了，照明灯发光不足，电炉冶炼时间长，降低效率。电压降低，会使网络中的功率损耗和能量损耗将加大，电压过低还可能危及电力系统运行稳定。 电压高的危害： 电压偏高，用电设备的使用寿命将缩短，电压高，加在设备上的电场变的强，使介质中的局部产生放电，这是电老化。绝缘的老化分为电老化、热老化、环境老化。在超高压网络中还将增加电晕损耗等。 因此电力系统根据电压等级的不同，制定了各类用户的允许电压偏移。 1.35kV及以上用户供电电压正负偏差绝对值之和不超过额定电压的10%。 2.10kV用户的电压允许偏差值，为系统额定电压的±7%。 3.380V用户的电压允许偏差值，为系统额定电压的±7%。 4.220V用户的电压允许偏差值，为系统额定电压的+5%～-10%。 事故后，考虑时间较短，事故又不经常发生，电压偏移容许比正常值再多5%。 系统中的无功功率的平衡 电力系统中，各种无功电源发出的无功功率应能满足系统负荷和电网损耗的需求。电力系统对无功功率的要求是：系统中的无功电源可能发出的无功功率应该大于或至少等于所需要的无功功率和网络的无功损耗，为了保证安全，应有一定的储备。 QGC-QLD-QL=Qres QGC为系统的无功电源之和；QLD为系统无功负荷之和；QL为网络无功损耗之和，这个损耗包含线路电抗的无功损耗，为正，线路的充电功率，为负。一般在110KV电压等级及以上才计算这部分功率。 无功功率的产生和电压的关系 电力系统负荷中，都属于电感性负荷，这不可避免的要消耗无功功率，现在以几个典型的无功负荷研究无功功率与电压的关系。 1.异步电动机 异步电动机是电力系统中的主要无功负荷，占了比较大的比重。根据异步电动机的等值电路，列出它所消耗的无功功率为： 从以上公式看出， 为励磁功率，根据公式看，它同电压平方成正比，但实际上，当电压较高时，由于饱和影响，励磁电抗还将下降。所需的无功更多。为漏抗所需的无功损耗，如果负载功率不变，则当电压降低时，转差将增大，定子电流随之增大，相应地在漏抗中的无功损耗也要增大。综合这两部分无功功率的变化特点，可得异步电机的无功功率与端电压的关系。从曲线图中看出， 在额定电压附近，电动机的无功功率随电压的升降而增减，当电压明显地低于额定值时，无功功率主要由漏抗中的无功损耗决定，随电压下降具有上升的性质。 2.变压器的无功损耗 变压器无功损耗包括励磁损耗和漏抗损耗。 励磁功率大致与电压平方成在正比，当通过变压器的视在功率不变时，漏抗中损耗的无功功率与电压平方正反比，变压器的无功损耗电压特性也与异步电动机的相似。由于变压器的、数值比较大，变压器在额定情况下，消耗的无功功率的数值相当可观，因此变压器空载运行也要消耗电能。 3.输电线路的无功损耗 输电线路用Π形等值电路表示，线路串联电抗中的无功功率损耗与所通过电流的平方成正比即: 线路电容的充电功率 线路的无功功率总损耗为: += 从线路的无功功率总损耗可以看出，线路轻载时，线路的无功总损耗为负，电路变为了无功电源，这就是晚高峰过后，二滩电厂机组需深度进相运行的原因。 从以上几个典型的无功损耗元件的无功损耗特性可以看出，电压与无功成在一定的关系。 系统中的无功电源 1.发电机 发电机即是唯一的有功电源，又是最基本的无功功率电源，二滩电厂发电机在额定状态下可以发出无功功率为：VAR，发电机不仅能发出无功，也能吸收系统过剩的无功。现用于系统无功的调节。 2.同步调相机 相当于空载运行的同步电动机，过励磁时，向系统提供感性无功，欠励磁时，从系统吸收感性无功。 3.静电电容器和静止补偿器 电容器向系统提供的无功功率，由该式可知，供出的无功功率与系统电压的平方成正比，所以，在系统发生故障，电压比较低，系统需要无功功率时，电容器反而不能提供，调节性能差。 静止补偿器是由电容和电抗并联组成，调节性能比电容器好。 电压调节 电压的调整，一般采用就地调整，因为无功在线路上的传输会既增加电压损耗，又增加有功损耗。 电压的调压方式：逆调压、顺调压、常调压。 大负荷时升高电压、小负荷时降低电压，这种调压方式称为“逆调压”。 大负荷时允许电压低运行，但不能低于额定值的2.5%；小负荷时允许电压高一些，但不超过额定电压的