II-4+电力系统无功功率和电压调整1_潘=32

1、2000-10-9河海大学, 潘学萍 第二篇 电力系统稳态 Part 2 Steady analysis 电力系统计算的标么制 电力系统潮流 电力系统频率 电力系统电压2000-10-9河海大学, 潘学萍第四章 电力系统的无功功率和电压调整2000-10-9河海大学, 潘学萍4-1 概述无功电源：发电机，调相机、电容器、静止补偿器特点：种类多，分散安装电压质量的保证：首先应有充足的无功电源； 无功电源的配置要合理； 必要的电压调整措施2000-10-9河海大学, 潘学萍4-2 电力系统无功功率的平衡LLGQQQ无功功率负荷和无功功率损耗1、无功负荷 2000-10-9河海大学, 潘学萍系统中主

2、要的负荷（特别是无功负荷）是异步电动机，异步电动机吸收无功。2000-10-9河海大学, 潘学萍变压器无功功率损耗 1）励磁支路损耗，近似为I0，约为12SN； 2）绕组漏抗中的损耗，变压器通过额定负荷时，基本上与短路电压的百分值相等，约10 SN；因此一台变压器总的无功损耗，在变压器满载时约为1112%SN，对多电压级网络，其值更是可观。2000-10-9河海大学, 潘学萍其典型计算结果为： 所有变压器都满载 半载变压器励磁支路损耗 7% 7%变压器绕组中漏抗损耗 50% 12.5%变压器总无功损 57% 19.5%变压器总损耗/变压器负荷 57/100 39/100因此，变压器的无功损耗占

3、总负荷的比例相当高。比有功损耗大得多。（有功损耗一般10%左右）例：2000-10-9河海大学, 潘学萍3 电力线路的无功功率损耗1U2U11jQP 2Y2YXUQPUUcQQQZYL22222111212一般35kv及以下架空线充电功率很小，这种线路吸收无功。110kv及以上线路当传输功率较大时，电抗中消耗的无功功率大于充电功率，因而吸收无功；当线路负载较轻时，充电功率大于电抗中消耗的无功功率，线路成为无功电源。2000-10-9河海大学, 潘学萍无功功率电源1、发电机NGNNGNGNtgPSQsin2000-10-9河海大学, 潘学萍2 调相机过激（励）运行：提供无功功率欠激（励）运行：吸

4、收无功功率，欠激时的最大容量为过激容量的5065%，一般：缺点： 旋转设备运行维护比较复杂； 有功损耗较大，P=1.55%额定容量； 增大系统短路时的短路电流； 投资大。我国调相机一般装在大型枢纽变电所，以便平滑调节电压和提高系统稳定性。NNQQQ%502000-10-9河海大学, 潘学萍3. 静电电容器22UXUQCCC缺点：缺点：电容器的无功功率调节性能较差， 优点：优点： 装设容量可大可小，既可集中，又可分散就地供应无功； 运行时功率损耗也小，约为额定容量的0.30.5%； 由于无旋转设备，维护方便； 实际运行时可根据系统负荷的变化，分组的投入或切除。CQU2000-10-9河海大学,

5、潘学萍4. 静电补偿器2000-10-9河海大学, 潘学萍比较：1、同步调相机调节性能好，但其投资维护费用高；2、电容器电压调节性能稍差，投资、运行费用小，装设灵活、方便；3、静止补偿器介于两者之间。 目前，国外许多发达国家已不使用同步调相机，我国还较重视。电容器使用最普遍。2000-10-9河海大学, 潘学萍三三 无功功率的平衡无功功率的平衡 所谓无功功率平衡，就是要使系统的无功电源所发出的无功功率与系统的无功负荷和无功损耗相平衡。同时，为了运行的可靠性及适应系统负荷的发展，还要求有一定的无功备用。QQQQLGCR321CCCGCGGCQQQQQQQ发电机提供补偿设备提供调相机电容器静止补偿

6、器QR无功功率的备用容量，可取78%最大无功负荷2000-10-9河海大学, 潘学萍式中： QL按负荷的功率因数计算，一般未经补偿的无功负荷功率因数较低， 即0.60.9。而我国规程规定，以35kv及以上电压直接供电的工业负荷，功率因数不得低于0.9，对其它 负荷功率因数不得低于0.85。因此作无功平衡时，要先补偿，提高负荷的功率因数。 QG按其额定功率因数计算发电机发出的无功。这样，发电机还可作为无功备用。QC调相机、电容器等的无功功率按其额定容量计算。无功损耗由三部分组成：变压器中的无功损耗 ，线路电抗中的损耗 ，线路电纳中的无功功率损耗 ，（吸收容性无功）TQXQbQ2000-10-9河

7、海大学, 潘学萍无功功率平衡工作，不需要每时每刻做，可以间隔一段时间（如一天、一月、一季度或一年）进行一次。 当然，进行无功功率计算的前提是电压水平正常，这与有功平衡系统频率正常一样。电压水平不正常时的无功平衡也就没有意义。QGCNQGCQUNUQUQQL2000-10-9河海大学, 潘学萍4-3 电力系统中无功功率的最优分布（经济分布）无功功率电源的最优分布无功功率负荷的最优补偿先提高负荷的功率因数2000-10-9河海大学, 潘学萍无功功率电源的最优分布： 等网损微增率 目标：有功网损最小 有功网损：与各节点无功功率电源QGi有关。 目标函数：)QQ(QPQPGn,G,GGi 21min0

8、QQQLn1iGi等式约束：2000-10-9河海大学, 潘学萍建立拉格朗日函数。maxGiGiminGiQQQmaxiiminiUUUQQQQPCLn1iGiGi*不等式约束：0QQ1QQPQCGiGiGiGi*0QQQLn1iGi求解：2000-10-9河海大学, 潘学萍 GnGn2G2G1G1GQQ11QPQQ11QPQQ11QP0QQQLn1iGi结果：2000-10-9河海大学, 潘学萍与前述有功功率最优分配关系：网损微增率 耗量微增率无功功率网损修正系数 有功网损修正系数GiGiPFQPGiGiPP11QQ112000-10-9河海大学, 潘学萍4-4 电力系统的电压调整一 调整电

9、压的必要性1. 对用户的影响（1）对照明设备的影响2000-10-9河海大学, 潘学萍（）异步电动机 PMU PM81. 0U9 . 0NNU（）电炉负荷电炉等电热设备的出力大致与电压的平方成正比，电压降低就会延长电炉的冶炼时间，降低生产率。2000-10-9河海大学, 潘学萍.对系统本身的影响电压偏移过大，除影响用户的正常工作外，对电力系统本身也有不利影响。网络损耗 电压过低时,某些枢纽变电所电压再受到微小扰动,有可能顷刻之间电压大幅度下降,造成系统“电压崩溃”，这就使电力系统由于电压而失去稳定，导致各电厂之间解列，系统解体。电压过高时，各种电气设备的绝缘可能受到损害，在超高压电网中还将增加

10、电晕损耗等。UPRUQPP2222000-10-9河海大学, 潘学萍 综上所述，在系统无功功率平衡的基础上，合理地调整电压，使它们的偏移量不超过允许范围是十分重要的。2000-10-9河海大学, 潘学萍电压波动和电压管理1.电压波动 周期长、涉及面大、变化幅度大，主要由生产、生活和气象变化引起的负荷和电压变动习惯称电压调整周期相对较短，涉及面也较小，变化幅度较小的由冲击性或间歇性负荷引起的电压波动电压波动2000-10-9河海大学, 潘学萍限制电压波动的措施：最常用的就是由大容量变电所设专用母线或专线向这类负荷供电，并采取一些补偿措施。2000-10-9河海大学, 潘学萍 （1）在线路上串联电

11、容器 （2）设置调相机 用电容器调无功不如此两种 （3）装设静止补偿器 灵活，故不用（冲击负荷一 会儿上来，一会儿下去）抵偿线路的电抗，减少线提供负荷波动的无功，路电压损失，从而限制电保持母线电压相对平压波动的幅度衡2000-10-9河海大学, 潘学萍下面具体说明一下自饱和电抗器型静止补偿器消除波动负荷引起电压偏移的原理。静止补偿器有两个支路，一条支路C、Lf呈容性，为系统提供感性无功当系统中有高次谐波时可将它们滤掉；支路Cs，L呈感性且当流过其电流达到一定值时呈饱和。(d)补偿器电路UI1I2I2000-10-9河海大学, 潘学萍如图(e)所示,两个支路的电流一个滞后电压、一个超前电压 正常

12、时， 当的相位将趋于超前，即C、Lf支 路占主导，向系统提供无功，从而输电线路上的电压降减少， ，从而保持电压基本恒定。 0III2121LIIUPU（可能工作在A点）2000-10-9河海大学, 潘学萍电压管理电压变动： 由于生产、生活、气象条件等变化引起的变动 由于系统中元件故障或其它原因引起网络阻抗变化。 由上述原因引起的电压变动相当大，在大型电力系统中，最大电压损耗可达2030%以上。因此必须对由此引起的电压变动进行调整。2000-10-9河海大学, 潘学萍中枢点电压的确定 区域性水火电厂的高压母线； 枢纽变电所的二次母线； 有大量地方负荷的发电机电压母线。2000-10-9河海大学,

13、 潘学萍例如：确定中枢点电压允许范围，即系统如图 （a）网络 （b）日负荷曲线 （c）日负荷曲线maxiiminiUUUiijUikUkjminjSmaxjSminkSmaxkS2000-10-9河海大学, 潘学萍（d） 的变化曲线 （e） 变化 （f）ikUNU01. 0NU03. 0NU05. 1NU95. 0NU04. 0NU10. 0ijUijUikU 负荷在线路上流动时引起的电压损耗分别如图（d）,（e），负荷j、k允许的电压偏移均为5%UN，如图（f）2000-10-9河海大学, 潘学萍NNNijjU15. 105. 1U10. 0U05. 195. 0UUj对i点电压的要求：08

14、时为NNNijjU09. 199. 0U04. 0U05. 195. 0UU824时，i点应维持的电压2000-10-9河海大学, 潘学萍k对i点电压的要求：016时，i点应维持的电压：NNNikkU06. 196. 0U01. 0U05. 195. 0UU1624时，i点应维持的电压：NNNikkU08. 198. 0U03. 0U05. 195. 0UU2000-10-9河海大学, 潘学萍NU09. 1NU99. 0NUNU15. 1NU05. 1NU06. 1NU96. 0NU98. 0NU08. 1(a) j对i电压的要求 (b) k对i电压的要求2000-10-9河海大学, 潘学萍综

15、合j、k对i点电压的要求，可得i点电压允许的变化范围为如图（a）阴影所示NU99. 0NU06. 1NU08. 1NU05. 1NUiU （Uimin 跑到Uimax上面去了）（a）能同时满足j、k的要求 （b）不能同时满足j、k的要求NU99. 0NU07. 1NU08. 1iU2000-10-9河海大学, 潘学萍 由图可知，中枢点电压允许变化的范围大大缩小了。最大为7%，最小只有1%。 一般按两种极端情况确定：在地区负荷最大时，电压最低负荷点的允许电压下限加上到中枢点的电压损耗等于中枢点的最低电压；在地区负荷最小时，电压最高负荷点的允许电压上限加上到中枢点的电压损耗等于中枢点的最高电压。即

16、当地区负荷最大时Pmaxmaxmaxminminmin,minixkjiUUUU minminmaxmaxmax,maxiykjiUUUU 当P=Pmin2000-10-9河海大学, 潘学萍（2）电力系统调压方式：1）逆调压 高峰负荷：中枢点电压保持105%UN 低谷负荷： 中枢点电压保持UN逆调压一般适用于供电线路较长、负荷变动较大的中枢点调压。中枢点采用逆调压可以改善负荷点的电压质量。2000-10-9河海大学, 潘学萍2）顺调压 高峰负荷：中枢点电压不低于1.025UN 低谷负荷： 中枢点电压不高于1.075UN逆调压一般适用于供电线路不长、负荷变动较小，线路上电压损耗小的中枢点调压。3

17、）常调压常调压：在任何负荷下，中枢点电压保持一基本数值不变。一般取102105%UN2000-10-9河海大学, 潘学萍（3）电压调整的基本原理 拥有充足的无功功率电源是保证电力系统有较好的运行电压水平的必要条件，但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。 调节发电机励磁电流以改变发电机端电压UG； 适当选择变压器的变比； 改变线路的参数； 改变无功功率的分布2000-10-9河海大学, 潘学萍1） 发电机调压 当然，在各种调压手段中，首先应考虑发电机调压，因为它不需要花费额外的投资。a. 完全靠发电机调压 孤立发电厂（或发电机母线直接供电）不经升压直接供电的小型电力网，因供

18、电线路不长，线路上电压损耗小，故可改变发电机母线电压，实行逆调压以满足负荷对电压质量的要求。2000-10-9河海大学, 潘学萍%4U%10Uminmax%6 . 1U%4Uminmax%4 . 2U%6Uminmax最大负荷时最小负荷时2000-10-9河海大学, 潘学萍b. 发电机辅助调压当发电机经多级网络向负荷供电时，仅靠发电机调压往往不能满足电压要求。minmaxUU最大负荷时，线路末端的电压损耗为： 相差21%最小负荷时，线路末端的电压损耗为： %35Umax%14Umin2000-10-9河海大学, 潘学萍 对有若干发电厂并列运行的电力系统，利用发电机调压会出现新问题。节点的无功功

19、率与节点电压有密切的关系。 如图为两个电厂并列运行的情况，若要发电厂G1的高压母线A的电压提高5%，大约该电厂要多发25MVAR的无功功率。因而要求进行电压调整的电厂具有相当充裕的无功功率容量储备，而这很难做到。另外，调整个别电厂的无功出力，会引起系统中无功的重新分配，还有可能与无功的经济分配发生矛盾。所以在大型电力系统中借助发电机调压只是一种辅助调压措施。1G1GU2GU2G2000-10-9河海大学, 潘学萍2） 改变变压器变比的调压方式1. 变压器分接头的选择 6300KVA及以下的变压器有三个分接头为 UN5% 1.05UN UN 0.95UN 分接头电压 8000KVA及以上的变压器

20、有五个分接头为 UN2*2.5% 变压器低压侧不设分接头。对三绕组变压器，一般在高 、中压绕组设分接头。2000-10-9河海大学, 潘学萍 下双绕组变压器分接头的选择：降压变压器分接头的选择 如图为一降压变压器。若通过功率为P+jQ，高压侧实际电压为U1，低压侧实际电压为U2，归算到高压侧的变压器阻抗为RT+jXT，归算到高压侧的变压器电压损耗为 。显然有TU1TTTUQXPRUkUUUT12TTjXR jQP2000-10-9河海大学, 潘学萍式中： 是变压器的变比 U1t高压绕组分接头电压 U2N低压绕组额定电压若将k代入，即可得U1t为 当变压器通过不同的功率时，高压侧电压U1，电压损

21、耗 以及低压侧所要求的的实际电压U2都要发生变化。通过计算可求出在不同的负荷下为满足低压侧调压要求所应选择的高压侧分接头电压。 普通的双绕组变压器的分接头只能在停电的情况下改变。在正常的运行中无论负荷怎样变化只能有一个固定的NtUUk21N22T1t 1UUUUUTU2000-10-9河海大学, 潘学萍分接头。为此可以分别求出最大负荷和最小负荷下所要求的分接头电压，然后取它们的平均值，最后选择一个与平均值最接近的分接头。最大负荷：（6-14）（6-15）其算术平均值为： 选择与U1tav最接近的分接头，然后校验最大负荷和最小负荷时低压母线上的实际电压是否符合要求。例：降压变压器及等值电路如图所

22、示。归算到高压侧的阻抗为RT+jXT=2.44+j40。最大负荷和最小负荷时通过变压器max2N2maxTmax1maxt 1UUUUUmin2N2minTmin1mint 1UUUUU2UUUmint 1maxt 1avt 12000-10-9河海大学, 潘学萍的功率分别为Smax=28+j14MVA和Smin=10+j6MVA，高压侧的电压分别为U1max=110kv和U1min=113kv（顺调压）。要求低压母线的电压变化不超过6.06.6kv的范围，试选择分接头。 31.5MVA （b） （a）解：先计算最大负荷和最小负荷时变压器的电压损耗 kv3 . 6%5 . 2211040j44

23、. 2kv7 . 5110401444. 228UmaxT2000-10-9河海大学, 潘学萍kv34. 211040644. 210UminT假定最大负荷和最小负荷时低压侧的电压分别取U2max=6.0kv,U2min=6.6kv,则取平均值：选最接近的分接头U1t=107.25kv按所选分接头校验低压母线的实际电压。kv4 .1090 . 63 . 67 . 5110Umaxt 1kvUt6 .1056 . 63 . 634. 2113min1kv5 .10726 .1054 .109Uavt 1kv6kv13. 625.1073 . 67 . 5110Umax22000-10-9河海大学

24、, 潘学萍kv6 . 6kv5 . 625.1073 . 634. 2113Umin2因此所选分接头能满足调压要求。（2）升压变压器分接头的选择 选择升压变压器分接头的方法基本与降压变压器相同。所不同的是升压变压器中功率方向是从低压侧送往高压侧（如图），因此有 升压变压器而 ，从而有1TTTUQXPRUkUUUT121U2UTTjXR jQPNtUUk21N22T1t 1UUUUU2000-10-9河海大学, 潘学萍式中 U2：变压器低压侧实际电压或给定电压 U1：高压侧所要求电压 这里要注意升压变压器与降压变压器绕组的额定电压略有差别。另外发电机端电压不能超过其允许电压。例：升压变压器容量为

25、31.5MVA，变比为12122.5/6.3kv,归算到高压侧的阻抗为3+j48。最大负荷、最小负荷时通过变压器的功率分别为Smax=25+j18MVA，Smin=14+j10MVA，高压侧的要求电压分别为U1max=120kv和U1min=114kv。发电机电压的调整范围是6.06.6kv。试选择分接头。解：kv825. 71204818325UmaxT2000-10-9河海大学, 潘学萍kv579. 41144810314UminT最大负荷时U2max=6.6kv,最小负荷时U2min=6kv选最接近的分接头U1t=124.025kv。验算发电机端电压的实际要求：kv015.1226 .

26、63 . 6825. 7120Umaxt 1kv508.1240 . 63 . 6579. 4114Umint 1kv262.1232508.124015.122Uavt 1kv493. 6825. 7120025.1243 . 6UUUUUmaxTmax1t 1N2max22000-10-9河海大学, 潘学萍kv023. 6579. 4114025.1243 . 6UUUUUminTmin1t 1N2min2经验证，满足要求。（3）三绕组变压器分接头的选择 上述选择双绕组变压器分接头的计算公式也适用于三绕组变压器的分接头选择，但需要根据变压器的运行方式分别地或依次地逐个进行。 通过以上例题可

27、以看到，采用固定分接头的变压器进行调压，不可能改变电压损耗的数值，也不能改变负荷变化时副方电压变化幅度；通过对变比的适当选择，只能把这一电压变化幅度对副方额定电压的相对位置进行适当的调整（升高或降低）。2000-10-9河海大学, 潘学萍Nmin2Nmax2UUU1%5U1U2U1:k重新选择 变比 若计及变压器电压损耗在内的总电压损耗，最大负荷和最小负荷时的电压变化幅度（如12）超过了分接头可能调整范围（如5）；或者调压要求的变化趋势与实际的相反（如逆调压时），则靠选普通变压器的分接头的方法就无法满足调压要求。这时可采用装设带负荷调压的 变压器或采用其它调压措施。1U2U1: kNmin2N

28、max2UUU%105U2000-10-9河海大学, 潘学萍带负荷调压变压器有两种 本身就具有调压绕组的有载调 压变压器 带有附加调压器的调压变压器2. 有载调压变压器 有载调压变压器可以在带负荷的条件下切换分接头，而且调节范围也较大，一般在15以上。 目前我国暂定：110kv的调压变压器有7个分接头，即 UN32.5 220kv的调压变压器有9个分接头，即 UN42 采用有载调压变压器时，可以根据最大负荷算得的U1tmax值和最小负荷算得的U1tmin来分别选择各自合适的分接头。2000-10-9河海大学, 潘学萍这样就能缩小副方绕组电压的变化幅度，甚至改变电压变化的趋势。 一般，如系统中无

29、功功率不缺乏，凡采用普通变压器不能满足调压要求的场合，采用有载调压器后，都可满足调压要求。 具体有载调压变压器的接线图这里不再介绍了。2000-10-9河海大学, 潘学萍6-5 电力系统的电压调整利用无功功率 补偿调压 对于无功功率较充足的系统，通过发电机和变压器调压基本上可使各负荷点的电压保持在允许范围内，但当系统中无功电源不够充足时，就必须采用无功功率补偿调压。前者不须附加设备，而后者必须借助于无功电源。无功功率的产生基本上不消耗能源，但是无功功率沿电力网传送却要引起有功功率损耗和电压损耗。合理地配置无功功率补偿容量，以改变电力网的无功潮流分布，可以减少网络中的有功功率损耗和电压损耗，从而

30、改善用户的电压质量。本节主要从调压要求的角度来讨论无功功率补偿容量的选择问题。这类补偿设备大致可分为：2000-10-9河海大学, 潘学萍 并联电容器并联补偿 调相机 并联在主电路中，提供感性无功功率 静止补偿器串联补偿：串联在主电路中的电容器。抵偿线路中的感抗。6-5-1 并联补偿设备调压1.各种补偿设备的调压方式 不管哪种补偿设备，其工作原理都是在高峰负荷（重负荷）时发感性无功功率，补偿负荷所需无功，从而减少这部分感性无功在线路上产生的电压降落，以提高负荷的端电压。不同的补偿设备其调压方式不尽相同。2000-10-9河海大学, 潘学萍（1）调相机 改变励磁电流if来调节其供应或吸收的感性无

31、功功率。若其安装处端电压恒定，则无功功率与励磁电流之间有线性关系。 随着励磁电流if的增加，其发出的感性无功随之增加。（2）静止补偿器静止补偿器有多种形式，最典型的形式有： 调相机调节性能自饱和电抗器：不可控，其工作原理同前。主要用于限制 电压波动。直流助磁饱和电抗器：改变直流助磁电流iclc改变电抗器吸2000-10-9河海大学, 潘学萍取的感性无功功率，从而改变补偿器供应或吸取的感性无功功率。高端电压恒定时,其发出的（或吸收）无功功率与idc基本成线性关系。如图所示： 直流助磁 可控硅控制电抗器型静止补偿器1投入全部电容器 2投入部分电容器 3不投入电容器t2000-10-9河海大学, 潘

32、学萍（3）并联电容器 只能吸取容性无功功率，不能调节，只能成组投入以改变其供应的感性无功功率。 由于调节方式的不同，从而补偿设备的运行方式也不相同。若补偿后负荷点在任何情况下其感性无功功率为定值（实际上电容器无法达到此要求）。 下面仅以调相机为例来说明。1补偿前 2补偿后 （a）负荷功率（b） 调相机功率 并联设备的运行方式2000-10-9河海大学, 潘学萍 上图（a）中相对线2的正负功率正好由调相机来提供。 有关静止补偿器的运行方式大家自己看，在此不再介绍。可以想象由于电容不能吸收感性无功，所以用电容进行补偿后不能使无功负荷保持恒定。2. 按调压要求选择无功补偿设备容量如图为一简单网络，供

33、电点的电压U1和负荷功率P+jQ已给定，线路电容和变压器的励磁功率略去不计。 简单电力网的无功功率补偿1U2UjXR jQPCjQ2000-10-9河海大学, 潘学萍未加补偿设备之前，若不计电压降的横分量有：U2归算到高压侧的变电所低压母线电压。在变电所低压侧设置容量QC无功补偿装置后，网络传送到负荷点的无功功率为（Q-QC），这时低压侧归算到高压侧的电压相应变为U2 c，故有：若补偿前后U1保持不变，则有：由此可求得将变电所低压母线电压归算值由U2 U2C时所需要的无功补偿容量为：221UQXPRUUC2CC21UXQQPRUUC2CC222UXQQPRUUQXPRU2000-10-9河海大

34、学, 潘学萍上式方括号中第二项值很小，故可略去，从而 （6-18）如果变压器的变比为k，经补偿后变电所低压侧要求保持的实际电压为U2C，则U2C=kU2C。将其代入式（6-18）得： （6-19）由上式知补偿容量QC与调压要求（U2C为多少）和变压器的变比选择有关。k的选择原则是：在满足调压的要求下，使无功补偿容量为最小。2C22C2C2CUQXPRUQXPRUUXUQ2C2C2CUUXUQkUUXUkUkUXkUQ2C2C222C2C2C2000-10-9河海大学, 潘学萍 下面就补偿设备为静止电容器、调相机为例分别阐述变比的选择及无功补偿容量的选择。（1）补偿设备为静止电容器 一般而言，大

35、负荷时降压变电所电压偏低，小负荷时电压偏高。而电容器只能发感性无功以提高电压，不能吸收无功以降低电压。为了充分利用补偿容量，最大负荷时电容器应全部投入，最小负荷时全部退出。具体计算步骤如下： 根据调压要求，按最小负荷时没有补偿的情况确定变压器的分接头。设U2min最小负荷时低压母线归算到高压侧的电压U2min最小负荷时低压母线要求保持的实际电压2000-10-9河海大学, 潘学萍则 ，由此可求出降压变压器的分接头电压Ut为：再按最大负荷时的调压要求计算补偿容量。即（6-20）式中 U2Cmax低压母线补偿后要求保持的实际电压 U2max补偿前低压母线归算到高压侧的电压 由式（6-20）计算求得

36、QC后，从产品目录（手册）中选择合适的设备。最后根据确定的变比和选定的容量，校验实际的电压变化。N2tmin2min2UUUUmin2min2N2tUUUU 2max2maxC2maxC2CkkUUXUQ2000-10-9河海大学, 潘学萍（2）补偿设备为同步调相机 同步调相机过激运行，发出感性无功功率使电压升高，欠激运行吸收感性无功功率使电压降低。若最大负荷时，调相机按额定容量过激运行，在最小负荷时按二分之一额定容量欠激运行，则调相机的容量将得到充分利用。 根据以上条件可确定变比k。最大负荷时，同步调相机容量为：（6-21）最小负荷时调相机容量为：（6-22）2max2maxC2maxC2C

37、kkUUXUQ2min2minC2minC2CkkUUXUQ5 . 02000-10-9河海大学, 潘学萍两式相除得：由此可得： 按上式求得的k，选择一个最接近的U1t，确定实际变比k=U1t/U2 N,将此k代入式（6-21）可求出需要的调相机容量。根据手册选择容量最接近的调相机。并校验电压。 静止补偿器的容量选择同调相机，这里不再累述。 电压消耗 中两个分量：和：由有功和电阻产生。低压电网中，导线截面小，R较大，因此这部分比重较大。min2minC2minC2max2maxC2maxC2UkUUUkUU22minC22maxC2min2minC2max2maxC2U2UUU2UUkUQXP

38、RUUPRUQXUPR2000-10-9河海大学, 潘学萍UQX：由无功和电抗产生。高压电网中，XR，这部分大于前一部分。 所以在高压电网中，减小输送的无功功率可产生比较显著的调压效果。在低压电网中这种调压方法就不太合适。例题：P.2712000-10-9河海大学, 潘学萍6-5-2 通过串联补偿电容器调压 串联电容器抵偿线路中的感抗，既可用于调压，也可提高电力系统运行的稳定性。 调压：用于电压等级较低如10kv、35kv、110kv串联电容 提高系统稳定性：电压等级较高的输电系统如 220kv及以上。其作用在于提高输送容量，从而 提高系统稳定性。电力系统暂态分析中介绍。 现在，我们主要讨论串

39、联电容器用于调压。 设简单系统如图所示。1U2UjXR LLjQP 2000-10-9河海大学, 潘学萍1UC2ULLjQP CjX 串联电容器补偿未加串联电容器补偿前，有串联电容器后就变成串联电容器后电压损耗之差为22212UXQRPUC2C22C12U)XX(QRPUC2C22222C121212UXXQRPUXQRPUUU2000-10-9河海大学, 潘学萍U2、U2C：串联前后负荷端的电压若近似认为它们都等于线路额定电压UN，则由上式可得： U：为线路末端电压要提高的数值 求得XC后就可选择串联电容器的容量。 线路上串联接入的电容器是由许多单个电容器并联组成，如图。2N12CQUUXC

40、I2000-10-9河海大学, 潘学萍 若每台电容器的额定电流为INC，额定电压为UNC，额定容量为QNCUNCINC，则可根据通过的最大负荷电流Icmax和所需的容抗值XC分别计算电抗器串、并联的台数n、m以及三相电容器的总容量QC： （6-25） 三相总共需要的电容器台数为3mn。安装时全部电容器串、并联后装在绝缘平台上。 串联接入的电容器安装的地点与负荷和电源的分布有关。地点选择的原则时：使沿线电压尽可能均匀，且各负荷点电压均在允许范围内。 在单电源线路上，当负荷集中在线路末端时，可将串NCNCNCCCmaxCNCmaxCNCImnU3mnQ3QXInUImI2000-10-9河海大学,

41、 潘学萍联电容器安装在线路末端，以免始端电压过高和通过电容器的短路电流过大；若沿线有若干负荷时，可安装在未加串联电容补偿前二分之一线路电压损耗处。（a）负荷集中在线路末端 （b）沿线有若干负荷 串联电容器提高的末端电压数值 （即调压效果）随无功负荷Q2的大小而变化，负荷大时增大，负荷小时减小，恰与调压的要求一致。这是串联电容器调压CX12UCX2U12NC212UXQU2000-10-9河海大学, 潘学萍的一个显著优点，它适用于负荷变化较频繁的场合。 但对负荷功率因数高（如cos 0.95）或导线截面小的线路，由于 分量的比重较大，串联补偿的调压效果就很小。故串联电容器调压一般用在供电电压为35kv或10kv、负荷波动大而频繁、功率因数又很低的配电线路上。 补偿度：补偿所需的容抗值XC和被补偿线路原来的感抗值X2之比。即k=XC/XL 在配电网络中以调压为目的串联电容补偿，其补偿度接近于1或大于1，一般在14之