电力系统分析第5章

第五章电力系统正常运行方式的

调整和控制内容提要概念电力系统的稳态：系统各个节点的负荷和电压、各个发电机的功率、系统的频率都保持不变的状态。相当于系统的平衡点。暂态过程：系统从一个稳态过渡到另外一个稳态的过程。第一节电力系统有功功率和频率的调整和控制频率稳态时，系统各点频率相等。发电机转速与频率之间的关系保持频率稳定的方法：调整原动机对发电机的输入功率，使输出功率与变化的系统负荷有功功率相适应。频率控制与负荷有功功率变化及其在发电机间的分配及发电机组功率控制有关。一、负荷的有功功率及其频率特性1、电力系统的综合用电负荷：系统中所有电力用户的用电设备所消耗的电功率总和。负荷类型：工业、农业、商业、居民用电。主要用电设备：异步机、同步机、电热装置、整流装置、照明设备等。电力系统的供电负荷：电力系统的综合用电负荷加上电力网的功率损耗。电力系统的发电负荷：电力系统的供电负荷再加上发电厂厂用电消耗的功率。2、负荷曲线日负荷曲线：描述一天24小时负荷的变化，

作用：安排日发电计划、确定运行方式。年最大负荷曲线：描述一年内每个月最大有功功率负荷变化。

作用：安排发电设备的检修计划。年持续负荷曲线：按一年中系统负荷的数值大小及其持续小时数顺序排列而绘制成。作用：安排发电计划、可靠性估算。3、负荷特性与负荷模型综合负荷的功率一般是要随运行参数（电压和频率）的变化而变化的，反映这种变化规律的曲线或数学表达式称为负荷特性。负荷特性包括：动态特性和静态特性；

频率特性和电压特性。负荷模型是指在电力系统分析计算中对负荷特性所作的物理模拟或数学描述。负荷模型分为：动态模型和静态静态；

频率特性和电压特性。如：负荷的电压静态特性常用二项式表示：4、负荷的频率特性负荷吸收的有功功率和无功功率与系统的频率有关。频率特性：负荷有功功率随系统频率变化的特性。电力系统综合负荷由各种各样的负荷组成。这些负荷吸取的有功功率有的与频率无关，有的与频率的一次方成正比，有的与频率的二次方成正比，有的与频率的更高次方成正比。近似为一般，为1～3PLOfPL1f1负荷的静态频率特性曲线的斜率称为负荷的频率调节效应系数二、频率调整必要性和有功功率平衡1、频率调整必要性用户：对频率敏感(1)

电力系统频率变化会引起异步电动机转速变化,这会使得电动机所驱动的加工工业产品的机械的转速发生变化,转速不稳定会影响产品质量,甚至会出现次品和废品。（2）电力系统频率波动会影响某些测量和控制用的电子设备的准确性和性能,频率过低时有些设备甚至无法工作。这对一些重要工业和国防是不能允许的。（3）电力系统频率降低将使电动机的转速和输出功率降低,导致其所带动机械的转速和出力降低,影响电力用户设备的正常运行。频率变化对电力系统的影响（1）频率下降时,汽轮机叶片的振动会变大,轻则影响使用寿命,重则可能产生裂纹。对于额定频率为50Hz的电力系统,当频率低到45Hz附近时,某些汽轮机的叶片可能因发生共振而断裂,造成重大事故。（2）频率下降到47-48Hz时,火电厂由异步电动机驱动的辅机（如送风机）的出力随之下降,从而使火电厂发电机发出的有功功率下降。这种趋势如果不能及时制止,就会在短时间内使电力系统频率下降到不能允许的程度。这种现象称为频率雪山崩。出现频率雪崩会造成大面积停电,甚至使整个系统瓦解。（3）在核电厂中,反应堆冷却介质泵对供电频率有严格要求。当频率降到一定数值时,冷却介质泵即自动跳开,使反应堆停止运行。（4）电力系统频率下降时,异步电动机和变压器的励磁电流增加,使无功消耗增加,引起系统电压下降,频率下降还会引起励磁机出力下降,并使发电机电势下降,导致全系统电压水平降低。如果电力系统原来的电压水平偏低,在频率下降到一定值时,可能出现所谓电压雪崩现象,出现电压雪崩也会造成大面积停电,甚至使系统瓦解。电力系统频率要求正常：49.8～50.2Hz频率自动调整装置动作时：误差不超过0.05～0.15系统自动低频减载，使系统尽快恢复到49.5Hz2、电力系统有功功率控制的必要性A 维持电力系统频率在允许范围之内

电力系统频率是靠电力系统内并联运行的所有发电机组发出的有功功率总和与系统内所有负荷消耗(包括网损)的有功功率总和之间的平衡来维持的。

但是电力系统的负荷是时刻变化的，从而导致系统频率变化。

为了保证电力系统频率在允许范围之内，就是要及时调节系统内并联运行机组有功功率。B 提高电力系统运行的经济性

当系统频率在额定值附近时，虽然频率满足要求，但没有说明哪些机组参与并联运行，并联运行的机组各应该发多少有功功率。

电力系统有功功率控制的任务之一就是要解决这个问题。

这就是电力系统经济调度问题。C 保证联合电力系统的协调运行

电力系统的规模在不断地扩大，已经出现了将几个区域电力系统联在一起组成的联合电力系统，有的联合电力系统实行分区域控制，要求不同区域系统间交换的电功率和电量按事先约定的协议进行。

这时电力系统有功功率控制要对不同区域系统之间联络线上通过的功率和电量实行控制。3、有功功率平衡和备用容量保持频率稳定的前提：有功功率平衡电力系统的频率水平由有功功率平衡决定，如果有功电源充足，能保证用户需要，且具有及时进行调整的能力，则能保证频率在合理的范围之内，反之，则将出现较大的频率偏移。备用容量：负荷备用、事故备用、检修备用、国民经济备用热备用、冷备用发电机组的功率频率静态特性OPGPG2PG1ff1f212当功率增加到其额定功率时，输出功率不随频率变化。4、发电机组和电力系统等效发电机组的

功率频率静态特性OPGPG2PG1ff1f212与发电机组的功率频率静态特性相似。等效发电机组的功率频率静态特性电力系统主要由发电机、输电网络和负荷组成。如果把输电网络的损耗看成负荷的一部分，则电力系统是由两个环节组成的闭环系统。发电机组的功率频率特性和负荷的功率频率特性的交点就是电力系统的频率的稳定运行点。5、电力系统的频率特性电力系统的频率特性

OPPL3PL1ff1f2abcPL2L1L2G1G2当等效发电机运行在特性G1，综合负荷特性为L1时，系统运行在a点，系统频率为f1。电力系统的频率特性OPPL3PL1ff1f2abcPL2L1L2G1G2当系统负荷增加，综合负荷特性为L2时，如果不改变发电机调速系统的设定值，等效发电机特性仍然为G1,系统运行在b点，系统频率为f2。电力系统的频率特性

OPPL3PL1ff1f2abcPL2L1L2G1G2如果当系统负荷增加，综合负荷特性变为L2时，改变发电机调速系统的设定值，等效发电机特性变为G2,则系统运行在c点，系统频率回到f1。6、电力系统频率的一次调整

OPPL3PL1ff1f2abcPL2L1L2G1G2当系统负荷增加，综合负荷特性为L2时，发电机调速系统的设定值不变，等效发电机特性仍然为G1,系统运行在b点，系统频率为f2。这种由发电机特性和负荷调节效应共同承担系统负荷变化使系统运行在另一频率的频率调整称为频率的一次调整。OPPL3PL1ff1f2abcPL2L1L2G1G2对于右图，频率一次调整的结果：发电机有功功率增加了PL2-PL1，负荷调节效应是负荷少吸收有功功率为PL3-PL2，系统频率降低到f2。

当系统负荷减少时，频率的一次调整过程与上述相反。

即系统频率升高，发电机有功功率减少，负荷调节效应使负荷吸取的有功功率相对于原频率下的功率有所增加。7、电力系统频率二次调整

OPPL3PL1ff1f2abcPL2L1L2G1G2

当系统负荷变化较大，频率的一次调整结果，系统频率过高或过低时，需要改变发电机调速系统的设定值，使系统频率恢复到规定范围内，称为频率的二次调整。对于右图，等效发电机特性变为G2,系统频率回到f1。

电力系统频率的二次调整任务是由调频发电厂中的发电机组承担的。在频率的三次调整之前，让我们先看看电力系统负荷的变化情况.8、电力系统有功功率调整（频率的三次调整）负荷总的变化情况随机分量脉冲分量持续分量由上图可见，总的负荷可分成三个部分：随机分量脉冲分量持续分量一次调频一、二次调频发电计划加二次调频电力系统有功功率调整（频率的三次调整）负荷的持续分量，调度部门用日负荷曲线来描述。日负荷曲线示例如下：

从日负荷曲线可看到，把负荷分成基荷和峰荷。相应地，调度部门把发电厂分为三类：带基荷发电厂调峰发电厂调频发电厂调度部门按日负荷曲线把发电计划下发到各类发电厂。计划发电计划与实际负荷不可能完全一致，其差值称为计划外负荷。计划外负荷由调频厂承担。调度部门使用发电计划来解决大部分有功功率平衡问题的。三、电力系统有功功率平衡及负荷的合理分配1、有功电源发电厂是目前电力系统唯一的有功功率电源。（1）火力发电厂：总容量一半以上。燃油火力发电厂燃汽火力发电厂燃烧火力发电厂效率高容量大低温低压（450℃，35大气压）中温中压（520℃，100大气压）高温高压（550℃，180大气压）超临界机组(575℃，200以上) （2）热力发电厂：发电+供热强迫出力：为保证供热而必须发出的有功功率。 （3）水力发电厂多年调节库容水力发电厂日调节库容水力发电厂径流式库容水力发电厂抽水蓄能库容水力发电厂 （4）核能发电厂水电厂强迫出力＋热电厂强迫出力核电厂高效率大机组火电厂中温中压凝气式火电厂中温中压火电厂水电厂可调功率抽头蓄能基荷峰荷2、 有功功率负荷①有功功率负荷随天气、季节、每天的时间、天气,人们的生活工作习惯等变化，以各种负荷曲线来反映，是电力调度部门的重要依据。②上图中基荷：日负荷曲线最低点以下部分，峰荷：基荷与最大负荷之间的部分。③实际负荷变化的特点实际负荷变化由三种成分构成：变化幅度很小，变化周期最短（一般为10S以内），一般由中小型用电设备的投入切除引起，带有很大的随机性。变化幅度较大，变化周期较短（10S-3m），一般为轧钢机等的较大的间断性负荷；变化缓慢权的持续变化部分，由人们的作息制度、生活习惯、天气等决定。3、两并联机组的有功功率分配基本原则：基荷由具有强迫功率、不可调功率或高效率的热电厂、发电厂、核能发电厂、迳流式水力发电厂、泄洪灌溉等水力发电厂等承担。峰荷由有调节水库的水力发电厂、燃气轮机发电厂和中温中压火力发电厂等承担。f1f2PG1PG2PG1PG2PG1P’G1PG2P’G2并联运行机组所调节的有功功率与频率变化和机组额定容量成正比，与机组调差系数成反比第二节电力系统无功功率和电压的调整和控制电压是衡量电能质量的一个重要指标。质量合格的电压应该在供电电压偏移，电压波动和闪变，电网谐波和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。概述电压合理的重要性引起效率下降、经济性能变差，影响生活质量：照明。②缩短寿命，甚至造成损坏：白炽灯、电动机、绝③降低生产率，出废品、次品④对电力系统，过低：使网络功率损耗加大，危及稳定运行，过高：绝缘，增加电晕损耗。概述严格保证电压经济上不可行，也没有必要，允许的电压偏移：

35kV及以上：

±5%10kV以下：

±7%低压照明：

+7%，-10%农村电网：+7.5%，-10%（+10%，-15%）概述允许合理的无功功率源配置是保证电压合理的关键

本节的基本内容①为什么V和Q联系起来②调压方法：规划电如何确定网络参数和结构：简单设计，复杂校核运行电优化利用已有资源隔出调压要求：复杂系统优化，基本概念③学习方法：注重基本概念，简单系统的解决思路。一、电力系统无功功率平衡无功功率平衡无功负荷与无功电源失去平衡时，会引起系统电压的升高或下降无功功率的平衡应本着分层、分区、就地平衡的原则无功电源的无功输出应能满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的需求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无功功率负荷ß=0.8ß=0.6ß=0.3QVβ是受载系数无功功率损耗变压器的无功损耗

输电线路的无功损耗

变压器的无功损耗无功功率损耗变压器的无功损耗

输电线路的无功损耗

输电线路的无功损耗无功功率电源

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

无功功率电源

发电机

发电机发电机是唯一的有功功率电源，又是最基本的无功功率电源QBDCAPOEjXdIN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

无功功率电源

同步调相机同步调相机相当于空载运行的同步发电机。在过励磁运行时，向系统供给无功功率，起无功电源的作用；在欠励磁运行时，它吸收感性无功功率，起无功负荷作用。由于相应速度较慢，难以适应动态无功控制的要求，20世纪70年代以来已逐渐被静止无功补偿装置所取代

同步调相机无功功率电源

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

无功功率电源

静电电容器

静电电容器

静电电容器供给的无功功率Qc与所在节点的电压V的平方成正比，即

Qc＝V2/Xc式中，Xc＝1/wc为静电电容器的电抗。当节点电压下降时，它供给系统的无功功率将减少。因此，当系统发生故障或由于其他原因电压下将时，电容器无功输出的减少将导致电压继续下降。换言之，电容器的无功功率调节性能比较差无功功率电源

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

无功功率电源

静止无功补偿器

静止无功补偿器

SVC由静电电容器与电抗器并联组成，SVC在我国电力系统中将得到广泛应用饱和电抗器型可控硅控制电抗器型(TCR)可控硅投切电容器型(TCR)TCR和TSC组合型无功功率电源

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

无功功率电源

静止无功发生器

静止无功发生器

它是一种更为先进的静止型无功补偿装置(SVG),它的主体是电压源型逆变器。适当控制逆变器的输出电压，就可以灵活地改变SVG地运行工况，使其处于容性负荷、感性负荷或零负荷状态。与SVC比较，SVG具有相应快、运行范围宽、谐波电流含量少等优点。尤其是电压较低时仍可向系统注入较大的无功电流。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

无功功率平衡无功功率平衡的基本要求无功电源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之和系统还必须配置一定的无功备用容量尽量避免通过电网元件大量的传送无功功率，应该分地区分电压级地进行无功功率平衡一般情况下按照正常最大和最小负荷的运行方式计算无功平衡，必要时还应校验某些设备检修时或故障后运行方式下的无功功率平衡无功功率平衡系统无功功率平衡关系式：

QGC－QLD－QL＝Qres

QGC为电源供应的无功功率之和，QLD为无功负荷之和，QL为网络无功功率损耗之和，Qres为无功功率备用

Qres>0表示系统中无功功率可以平衡且有适量的备用；Qres<0表示系统中无功功率不足，应考虑加设无功补偿装置无功功率平衡系统电源的总无功出力QGC包括发电机的无功功率QG∑和各种无功补偿设备的无功功率QC∑，即

QGC＝QG∑＋QG∑

总无功负荷QLD按负荷的有功功率和功率因数计算。

网络的总无功损耗QL包括变压器的无功损耗QLT∑、线路电抗的无功损耗ΔQL∑和线路电纳的无功功率ΔQB∑，即

QL＝QLT∑＋ΔQL∑＋ΔQB∑

总之，无功平衡是一个比有功平衡更复杂的问题。一方面，不仅要考虑总的无功功率平衡还要考虑分地区的无功平衡，还要计及超高压线路充电功率、网损、线路改造、投运、新变压器投运及大用户各种对无功平衡有影响的化

一般无功功率按照就地平衡的原则进行补偿容量的分配。小容量的、分散的无功补偿可采用静电电容器；大容量的配置在系统中枢点的无功补偿则宜采用同步调相机或SVC无功功率平衡的讨论：1、全局平衡和分地区平衡，保证满足以上总的平衡条件，不一定满足电压要求，还必需实现局部主功功率平衡，无功功率的分层次就地平衡是一个基本原则。2、任何时候网络中实际产生和消耗和无功功率相等。3、快速无功功率，无功功率动态平衡。无功功率对电压有决定性的影响无功功率是引起电压损耗的主要原因无功功率的远距离传输和就地平衡节点电压有效值的大小对无功功率分布起决定性作用无功功率和电压的关系无功功率平衡与电压水平的关系jXVIP+jQEIVjXIEδ

α无功功率平衡与电压水平的关系2'1'1a'ac2QVVa'VaO无功功率平衡与电压水平的关系实现无功功率在额定电压下的平衡是保证电压质量的基本条件讨论无功功率不能远距离传送，必须分区、分级（就地）平衡动态无功功率平衡无功功率平衡的双重含义：规划平衡和实际平衡，无功功率不够的含义无功功率平衡和电压水平的关系无功功率不能远距离传送，必须分区、分级（就地）平衡动态无功功率平衡无功功率平衡的双重含义：规划平衡和实际平衡，无功功率不够的含义无功功率平衡和电压水平的关系二、电压调整的基本概念电压是电能质量的重要指标之一。电压质量对电力系统的安全与经济运行，对保证用户安全生产和产品质量以及电气设备的安全与寿命有重要的影响。因此电压调整具有一定的重要性。电压偏移的危害各种用电设备都是按额定电压设计制造的。这些设备在额定电压下运行才能取得最佳效果电压降低

电压降低

电压过低电压过高会使网络中功率和能量的损耗加大电压偏移的危害各种用电设备都是按额定电压设计制造的。这些设备在额定电压下运行才能取得最佳效果电压降低电压过低

电压过低电压过高有可能危机电力系统运行稳定性电压偏移的危害各种用电设备都是按额定电压设计制造的。这些设备在额定电压下运行才能取得最佳效果电压降低电压过低电压过高

电压过高各种电气设备的绝缘可能受到损害，在超高压网络中还将增加电晕损耗等35KV及以上：±5％10KV及以下：±7％低压照明：+5％，-10％农村电网：+7.5％，-10％(+10％，-15％)允许电压偏移指标事故分析日本东京电力系统1987年7月23日发生电压崩溃造成大停电事故。起因是由于负荷增加过快，电压开始下降，最后发展到继电保护动作跳闸，导致三个变电所全停

美国于1965年11月9日发生东北部大面积停电事故，起因是线路过负荷使后备保护起动，导致系统解列

1982年8月7日，华中电网因220KV联络线A相对支路放电，继电保护动作跳闸，导致系统稳定破坏，各电厂和变电站电压大幅度下降，系统解环，电网失去大量无功电源，结果使湖北地区大面积停电，武汉钢铁公司等重要用户受到很大的损害，部分设备损坏

事故分析1972年7月20日，浙江电网因常湖线输送功率过大，导致发热弛度增大，而对低压线放电，继电保护动作跳闸造成系统稳定破坏，频率急剧下降，结果造成浙江电网全面瓦解，全省约71.5％的用户停电

1972年7月27日，湖北电网因继电保护误动作，武汉电网频率急剧下降，迫使青山、黄石两个电厂全停。

瑞典南部系统，于1983年12月27日因斯德哥尔摩西北部的海尔迈变电所进行倒闸操作时设备损坏造成单相接地故障，使几条线路切除造成电压大幅度降低。后来甚至发展到南北电网解列，频率和电压急剧下降，南部电网完全崩溃而大面积停电，事故损失达5000万美元

中枢点的定义电力系统中重要的电压支撑点电力系统中负荷点数目众多又很分散，有必要选择一些有代表性的负荷点这些点的电压质量符合要求，其它各点的电压质量也能基本满足要求中枢点的选择区域性水、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中枢点设置数量不少于全网220KV及以上电压等级变电所总数的7％

中枢点的电压管理

中枢点的电压允许变化范围的确定中枢点向两个负荷点供电中枢点向多个负荷点供电如果中枢点是发电机母线在任何时候，各个负荷点所要求的中枢点允许变化范围都有公共部分SABASBOSBmaxt/h

SSBminSAmax

SAmint/h

Vt/h

V

中枢点向两个负荷点供电

由图可见，尽管A、B两负荷点的电压有10％的变化范围，但是由于两处负荷大小和变化规律不同，两段线路的电压损耗值及变化规律亦不相同。为同时满足两负荷点的电压质量要求，中枢点电压的允许变化范围就大大缩小，最大时为7％，最小时仅有1％。

中枢点向两个负荷点供电

中枢点的电压允许变化范围的确定中枢点向两个负荷点供电中枢点向多个负荷点供电如果中枢点是发电机母线在任何时候，各个负荷点所要求的中枢点允许变化范围都有公共部分中枢点向多个负荷点供电

中枢点向多个负荷点供电

其电压允许变化范围可按两种极端情况确定：在地区负荷最大时，电压最低的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。

中枢点的电压允许变化范围的确定中枢点向两个负荷点供电中枢点向多个负荷点供电如果中枢点是发电机母线在任何时候，各个负荷点所要求的中枢点允许变化范围都有公共部分

如果中枢点是发电机母线

如果中枢点是发电机的电压母线

除了上述要求外，还应受厂用电设备与发电机的最高允许电压以及为保持系统稳定的最低允许电压的限制

中枢点的电压允许变化范围的确定中枢点向两个负荷点供电中枢点向多个负荷点供电如果中枢点是发电机母线如果在任何时候，各个负荷点所要求的中枢点允许变化范围都有公共部分

如果在任何时候，各个负荷点所要求的中枢点允许变化范围都有公共部分

如果在任何时候中枢点电压允许变化范围都有公共部分

那么，调整中枢点电压，使其在公共部分的允许范围内变动，就可以满足各负荷点的调压要求，而不必在各负荷点再装设调压设备中枢点允许变电范围确定1、弄清由中枢点调压的各负荷节点的负荷的变化和规律和电压允许的范围2、根据1，计算各负荷节点对中枢点的电压的要求3、各负荷对中枢点电压要求的公共区域，即为中枢点电压容许变化范围，反过来说，只要中枢点电压在这一范围内，即可以满足各点的调压要求中枢点调压模式

逆调压模式

顺调压模式

恒调压模式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

逆调压模式中枢点调压模式

逆调压模式

顺调压模式

恒调压模式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

顺调压模式中枢点调压模式

逆调压模式

顺调压模式

恒调压模式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％

恒调压模式

电压调整的基本原理R+jXP+jQ1:K1Vb1:K2VGVb=(VGk1－△V)/k2≈(VGk1－)/k2

式中k1和k2分别为升压和降压变压器的变比，R和X分别为变压器和线路的总电阻和总电抗

电压调整的基本原理由公式可见，为了调整用户端电压Vb可以采取以下措施（1）调节励磁电流以改变发电机机端电压Vg（2）适当选择变压器的变比（3）改变线路的参数（4）改变无功功率的分布电压调整措施发电机调压改变变压器变比调压利用无功功率补偿调压线路串联电容补偿调压电压调整措施发电机调压三、电压调整的措施

发电机调压对于不同类型的供电网络，发电机调压所起作用不同（1）由孤立的发电厂不经升压直接供电的小型电力网，改变发电机端电压就可以满足负荷点的电压质量要求，不必另外在增加调压设备。（2）对于线路较长、供电范围交大、有多级变压的供电系统，发电机调压主要是为了满足近处地方负荷的电压质量要求。电压调整措施发电机调压

发电机调压（3）对于由若干发电厂并列运行的电力系统，进行电压调整的电厂需有相当充裕的无功容量储备，一般不易满足。另外调整个别发电厂的母线电压，会引起无功功率重新分配，可能同无功功率的经济分配发生矛盾。所以在大型电力系统中发电机调压一般只作为一种辅助性的调压措施电压调整措施发电机调压改变变压器变比调压利用无功功率补偿调压线路串联电容补偿调压电压调整措施改变变压器变比调压

改变变压器变比调压改变变压器变比可以升高或降低次级绕组的电压。改变变压器的变比调压实际上就是根据调压要求适当选择分接头（1）降压变压器分接头的选择V2P+jQV1RT＋jXTV2P+jQV1RT＋jXT改变变压器变比调压△VT＝（PRT＋QXT）/V1V2＝(V1－△VT)/K式中，k＝V1t/V2N是变压器的变比，即高压绕组分接头电压V1t和低压绕组额定电压V2N之比。将k代入上式，得高压侧分接头电压

V1t＝[(V1－△VT)/V2]*V2N当变压器通过不同得功率时，可以通过计算求出在不同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（1）降压变压器分接头的选择（1）降压变压器分接头的选择改变变压器变比调压普通的双绕组变压器的分接头只能在停电得情况下改变，在正常的运行中无论负荷怎样变化只能使用一个固定的分接头。这样可以计算最大负荷和最小负荷下所要求的分接头电压V1tmax＝（V1max－△Vtmax）V2N/V2maxV1tmin＝（V1min－△Vtmin）V2N/V2min然后求取它们的算术平均值，即V1t.av＝（V1tmax

＋V1tmin）/2根据值可选择一个与它最接近的分接头。然后根据所选取的分接头校验最大负荷和最小负荷时低压母线电压上的实际电压是否符合要求（1）降压变压器分接头的选择

改变变压器变比调压当考虑负荷变化时，分别求出最大和最小负荷时的抽头选择，然后取其算术平均值，再进行校验是否满足电压要求，基本步骤如下：1、根据最大和最小负荷的运行情况，求出其一次侧电压和，以及通过变压器的负荷，求取变压器的电压损耗。2、套用公式计算最大负荷和最小负荷时的分接头选择（1）降压变压器分接头的选择

改变变压器变比调压4、选择邻近的接头作为所选择的接头3、取其算数平均值（1）降压变压器分接头的选择

改变变压器变比调压5、套用低压则电压计算公式进行验算（2）升压变压器分接头的选择改变变压器变比调压V2P+jQV1RT＋jXT电压调整措施选择升压变压器分接头的方法与选择降压变压器的基本相同（2）升压变压器分接头的选择改变变压器变比调压由于升压变压器中功率方向是从低压侧送往高压侧的，故公式中△VT前的符号应相反，即应将电压损耗和高压侧电压相加。因而有 V1t＝[(V1+△VT)/V2]*V2N式中，V2为变压器低压侧的实际电压或给定电压；V1为高压侧所要求的电压电压调整措施改变变压器变比调压总结（1）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次级电压的变化幅度；通过对变比的适当选择，只能把这一电压变化幅度对于次级额定电压的相对位置进行适当的调整。（2）如果计及变压器电压损耗在内的总损耗，最大负荷和最小负荷时的电压变化幅度超过了分接头的可能调整范围，或者调压要求的变化趋势与实际的相反，则此时要装设带负荷调压的变压器或采用其它调压措施。改变变压器变比调压三绕组变压器分接头的选择

①

将高低绕组看作双绕组，确定高绕组接头②将高中绕组看作双绕组，确定中绕组分接头位置。注意：功率分布电压调整措施发电机调压改变变压器变比调压利用无功功率补偿调压线路串联电容补偿调压电压调整措施利用无功功率补偿调压

利用无功功率补偿调压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。合理的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，从而改善用户处的电压质量

利用无功功率补偿调压1、并联无功补偿调压的基本原理

2、按调压要选择补偿量的基本原理

利用无功功率补偿调压第二项很小

利用无功功率补偿调压选择补偿容量的基本原则：在满足各种运行方式下的调压要求下，与其它调压方式配合，使补偿容量最小。有补偿的变压器选择的基本原则：在满足调压的要求下，使补偿容量最小。可见补偿容量与调压要求和降压变压器的变比选择均有关。电压调整措施

利用无功功率补偿调压（1）补偿设备为静电电容器通常在大负荷时降压变电所电压偏低，小负荷时电压偏高。电容器只能发出感性无功功率以提高电压，但电压过高时却不能吸收感性无功功率来使电压降低。为了充分利用补偿容量，在最大负荷时电容器应全部投入，在最小负荷时全部退出。电压调整措施

利用无功功率补偿调压（1）补偿设备为静电电容器

①根据调压要求，按最小负荷时没有补偿这样变压器变比

②按最大负荷时的调压要求选择补偿容量

③校验实际电压是否满足要求电压调整措施

利用无功功率补偿调压（2）补偿设备为同步调相机调相机的特点是既能过励磁运行，又能欠励磁运行。如果调相机在最大负荷时按额定容量过励磁运行，在最小负荷按（0.5～0.65）额定容量欠励磁运行，那么，调相机的容量将得到最充分的利用。电压调整措施

利用无功功率补偿调压（2）补偿设备为同步调相机同步调相机容量选择最大负荷时调相机发出全部容性无功，最小负荷时吸收感性无功，（），有：

两式相除：

电压调整措施

利用无功功率补偿调压（2）补偿设备为同步调相机按以上公式选择k和

电压调整措施利用无功功率补偿调压总结利用无功功率补偿调压（1）电压损耗△V＝（PR＋QX）/V

中包含两个分量：一个是有功负荷及电阻产生的PR/V分量；另一个是无功负荷及电抗产生的QX/V分量。利用无功补偿调压的效果与网络性质及符合情况有关（2）在低压电网中，△V中有功功率引起的PR/V分量所占的比重大；在高压电网中，△V中无功功率引起的QX/V分量所占比重大。在这种情况下，减少输送无功功率可以产生比较显著的调压效果。反之，对截面不大的架空线路和所有电缆线路，用这种方法调压就不合适。电压调整措施发电机调压改变变压器变比调压利用无功功率补偿调压线路串联电容补偿调压电压调整措施线路串联电容补偿调压

线路串联电容补偿调压在线路上串联接入静电电容器，利用电容器的容抗补偿线路的感抗，使电压损耗中QX/V分量减小，从而可提高线路末端电压电压调整措施线路串联电容补偿调压

1、根据调压要求选择串补

电压调整措施

线路串联电容补偿调压

2、电压减少百分比

定义补偿度

欠补偿过补偿全补偿电压调整措施线路串联电容补偿调压

线路串联电容补偿调压讨论：①

愈大，改善电压质量的效果愈好；②愈大（功率因数愈小）,效果愈好③

愈小,效果愈好电压调整措施线路串联电容补偿调压

线路串联电容补偿调压①串联补偿安装的位置单负荷时，安装于末端：避免始端的电压和大短路电流；多负荷时，安装于电压降落处。②串补的保护：自灭孤立放电间隙③串补带来的特殊问题：串补的过电压保护，继电保护的复杂化，投入有饱和铁芯设备的次谐波振荡，异步电动机的自励磁等问题。④运用，110kV以下电压等级，长度特别大，或有冲击负荷的架空线路上电压调整措施按调压要求选择导线截面1、适用：低压电力网，中分量较大。

2、单负荷时公式

对于给定电压等级，单位长度电抗相差不大

电压调整措施按调压要求选择导线截面3、几个负荷时4、讨论：等面积，等电流密度，金属消耗量最小4、复杂电力系统综合调压

以前讨论的均为简单补充，如假定端一电压恒定

1、复杂系统调压的复杂性：①各个负荷的变化规律不同，各变电所的电压变化情况也不一样；②相互影响③有功功率损耗随无功功率分布变化而变化。

2、充足的无功功率的重要性无功功率补偿使全系统感性无功功率补偿容量与系统最大负荷之比：0.7-0.8。

3、220kV以上的超高压电力网，低谷时无功功率平衡。充电电容所发生的感性无功功率大于线路电抗所消耗的Q，可能出现过电压，发电机允许运行高功率因数甚至进相运行，变电所装设同步调相机或5Vc，或并联电抗器。4、无功功率的分层就地平衡，避免无功功率的远距离传输l

不同电压等级间不交换无功功率；l

220kV，0.95~1.0l

110kV，0.9~1.0

5、综合考虑调压、经济分布，事故应对等措施，各种调压设备的综合控制。

6、调压目标不是单纯的：在电压安全的条件下经济性能最好。(手段众多)调压目标不是单纯的：在电压安全的条件下投资最少。(选点，选型)小结

1、基本概念：①

Q与V的关键、无功消耗元件及其特性，功发出元件及及其特性、无功功率平衡、中枢点、中枢点归

方式。(逆，顺，恒)

②

并补的适用场合。③

串补的适用场合。

2、基本计算：

①中枢点电压选择。②无功功率平衡计算③变压器抽头选择④并联电容补偿容量与变压器抽头的联合选择。⑤串补偿量选择。⑥导线截面选择。

第三节电力系统运行方式优化2、经济运行所研究的内容：运行费用主要体现在火电厂燃料成本等。负荷在火电厂间的合理分配降低网损在供应相同负荷和满足相同约束的条件下，采用优化系统中可能的所有手段使运行费用最小。1、重要意义：降低百分之一的费用则是节约了一笔非常可观的费用。

1.4亿kW1.4×0.11400万1400×1%=14万元×24=330万一、火电厂间有功功率的经济分配1、基本概念使燃料消耗最少。用煤吨数表示或MONEY表示。

燃料消耗成本:有功优化的目标函数：耗量特性:反映发电设备单位时间内能量输入和输出关系的曲线。耗量特性

锅炉的输入是燃料（t标准煤/h），

输出是蒸汽（t/h）；

汽轮发电机组的输入是蒸汽（t/h），输出是电功率（MW）；

水电厂输入是水（m3/h）。

耗量特性曲线上某点的纵横坐标之比，即输入与输出之比。耗量特性曲线上某点切线的斜率称为该点的耗量微增率。它表示在该点运行时输入增量对输出增量之比。比耗量:比耗量

倒数表示发电厂的效率耗量微增率:耗量特性

1、基本概念2、双机运行时的有功分配

两台机组并联运行已知两台机组的耗量性、和总的负荷功率。如何确定负荷功率在两机组间的分配，使总的燃料消耗最小？目标函数：

约束条件：

耗量特性：