电气工程基础--第二节 电力系统的无功功率及电压控制.pptxVIP

第二节电力系统的无功功率及电压控制;;

照明负荷，尤其是白炽灯，对电压变化的反应最灵敏。电压过高，白炽灯的寿命将大为缩短；电压过低，亮度和发光效率又要大幅度下降，如图4-15(a)所示。日光灯的反应较迟钝，但电压偏离其额定值时，也将缩短其寿命，如图4-15(b)所示。;;

至于因系统中无功功率短缺，电压水平低下，某些枢纽变电站母线电压在微小扰动下顷刻之间的大幅度下降，即图4-16所示的“电压崩溃”现象，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。;;

二、电力系统的电压特性

1.电力系统综合负荷的无功功率电压静态特性

电力系统综合负荷包括各种不同的用电设备，主要有以下几类：

①用户与发电厂厂用电的无功负荷(主要是异步电动机)；

②线路和变压器的无功损耗；

③并联电抗器的无功损耗。所谓电力系统综合负荷的电压静态特性，是指各种用电设备所消耗的有功功率和无功功率随电压变化的关系，简称负荷电压特性。;

1)异步电动机

如图4-17所示为异步电动机的简化等效电路。由异步电动机的等值电路可知，它所消耗的无功功率为

式中，QM为异步电动机消耗的无功功率；Qm为励磁电抗Xm中的励磁功率；Qσ为漏磁电抗Xσ中的无功功率损耗。;;

综合Qm和Qσ的变化特点，可得异步电动机无功功率电压静态特性QM-U，亦即综合无功负荷电压静态特性QLD-U，如图4-18所示。;

2)变压器

变压器中的无功功率损耗也由两部分组成，即励磁损耗与绕组漏抗损耗，后者与负载大小有关，表达式为

变压器的无功损耗在系统中的无功需求中占有相当大的比重，从发电厂到用户，中间要经过多级变压，无功功率损耗可达用户负荷的50%~70%。;

3)并联电抗器

并联电抗器损耗的无功功率为;

2.发电机的无功功率电压静态特性

所谓发电机的无功功率电压静态特性，是指发电机向系统输出的无功功率与电压变化关系的曲线，简称电压静态特性。

某简单电力系统如图4-19所示。图4-19(a)中的发电机为隐极机，略去各元件电阻，用电抗X表示发电机电抗Xd与线路电抗Xl之和，则得到的等效电路如图4-19(b)所示。;;;;;

3.无功功率平衡对电力系统电压的影响

电力系统的电压运行水平取决于发电机和其他无功电源输送的无功功率QG和综合负荷无功功率QLD(含网络无功功率损耗)的平衡，如图4-21所示。;;

造成电力系统运行电压下降的主要原因是系统的无功电源运行能力不足。为了提高运行电压质量，减小电压偏移，必须使电力系统无功功率在额定电压或其允许电压偏移范围内保持平衡。;

三、电力系统的无功功率

1.无功负荷和无功损耗功率

电力系统的无功负荷功率由负荷的功率因数决定，提高负荷的功率因数可以降低无功负荷功率，一般综合负荷的功率因数为0.6~0.9。为了降低网损和便于调压，我国《电力系统电压和无功电力管理条例》规定：

①高压供电的工业企业及装有带负荷调整电压设备的用户，其功率因数应不低于0.95；

②其他电力用户的功率因数不低于0.9；

③趸售和农业用户功率因数为0.8以上。;

电力系统中的无功功率损耗主要包括变压器的无功功率损耗和线路的无功功率损耗。变压器的无功功率损耗由励磁损耗(ΔQ0)和绕组中的无功功率损耗(ΔQ)两部分组成。

由于励磁损耗占变压器额定容量(STN)的百分值ΔQ0%和空载电流的百分值I0%近似相等，故有

ΔQ0为变压器额定容量的1%~2%。;

变压器绕组中的无功功率损耗ΔQ0为

或;

2.无功功率的平衡方程

电力系统无功功率平衡是保证电压水平的必要条件，对其基本要求是：系统中的无功电源功率要大于或等于负荷所需的无功功率与网络中的无功功率损耗之和。为了保证系统

运行的可靠性和适应无功负荷的增长需要，还应留有一定的无功备用容量。;

无功备用容量一般为无功负荷的7%~8%。系统无功功率平衡方程式为

式中，∑QG为电力系统所有无功电源容量之和；∑QLD为电力系统无功负荷之和；∑QP为所有发电厂厂用无功负荷之和；∑ΔQG为电力系统无功功率损耗之和；∑Qre为无功备用容量之和。;

根据如上的平衡关系，定期做无功功率平衡计算的内容大体包括：

(1)参考累积的运行资料确定未来的、有代表性的预想有功功率日负荷曲线。

(2)确定出现无功功率日最大负荷时系统中有功功率负荷的分配。

(3)假设各无功功率电源的容量和配置情况以及某些枢纽点的电压水平。

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(4)计算系统中的潮