电力系统分析第十二章 电力系统的无功功率平衡和电压调整n.pptVIP

第十二章 电力系统的无功功率平衡和电压调整 电压是衡量电能质量的一个重要指标。 质量合格的电压包括四个指标: 电压偏移 电压波动和闪变; 电网谐波 三相不对称程度 这四个方面都能满足有关国家标准规定的要求。 影响电压指标的主要因素是电力系统各元件的无功功率电压特性、无功功率平衡和各种调压手段等。 12-1 电力系统的无功功率平衡 本节主要内容 一、无功功率负荷和无功功率损耗 二、无功功率电源 三、无功功率平衡 四、无功功率平衡和电压水平的关系 一、无功功率负荷和无功功率损耗 1．无功功率负荷 1．无功功率负荷 异步电动机是电力系统主要的无功负荷. 系统无功负荷的电压特性主要由异步电动机决定. 异步电动机的简化等值电路示于图12-1: 1．无功功率负荷 1．无功功率负荷 异步电动机消耗的无功功率为: 其中， 为励磁功率，它同电压平方成正比:当电压较高时，由于饱和影响，励磁电抗 的数值还有所下降，因此，励磁功率 随电压变化的曲线稍高于二次曲线； 为漏抗 中的无功损耗，如果负载功率不变，则 常数. 1．无功功率负荷 当电压降低时，转差将要增大，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，可得图12-2所示的曲线，其中β为电动机的实际负荷同它的额定负荷之比，称为电动机的受载系数。 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，因此，随电压下降反而具有上升的性质。 2．变压器的无功损耗 2．变压器的无功损耗 变压器的无功损耗 包括励磁损耗 和漏抗中的损耗 。 (12-2) 励磁功率大致与电压平方成正比。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成反比。因此，变压器的无功损耗电压特性也与异步电动机的相似。 变压器的无功功率损耗在系统的无功需求中占有相当的比重。 2．变压器的无功损耗 假定一台变压器的空载电流 ，短路电压 ，由式(12-2)可知，在额定满载下运行时，无功功率的消耗将达额定容量的12％。如果从电源到用户需要经过好几级变压，则变压器中无功功率损耗的数值是相当可观的。 3．输电线路的无功损耗 3．输电线路的无功损耗 输电线路用 形等值电路表示(见图12-3). 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: 3．输电线路的无功损耗 线路电容的充电功率 与电压平方成正比，当作无功损耗时应取负号。 为 型电路中的等值电纳。线路的无功总损耗为: (12-3) 35kV及以下的架空线路的充电功率甚小，一般说，这种线路都是消耗无功功率的。 3．输电线路的无功损耗 110kV及以上的架空线路当传输功率较大时，电抗中消耗的无功功率将大于电纳中产生的无功功率，线路成为无功负载；当传输的功率较小(小于自然功率)时，电纳中产生的无功功率，除了抵偿电抗中的损耗以外，还有多余，这时线路就成为无功电源。 为吸收超高压输电线路充电功率而装设的并联电抗器也属于系统的无功负荷。 二、无功功率电源 二、无功功率电源 电力系统的无功功率电源: 发电机; 同步调相机; 静电电容器; 静止无功补偿器 静止无功发生器. 后四种装置又称无功补偿装置。 静电电容器只能吸收容性无功功率(即发出感性无功功率)，其余几类补偿装置既能吸收容性无功，亦能吸收感性无功。 1．发电机 1．发电机 发电机既是唯一的有功功率电源，又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: (12-4) 式中， 、 、 分别为发电机的额定视在功率，额定有功功率和额定功率因数角。 1．发电机 下面讨论发电机在非额定功率因数下可能发出的无功功率。