电力系统无功平稳计算与分析Word文档下载推荐.docx

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无补偿的功率平稳计算....................................13

补偿后的功率平稳计算....................................15

5补偿结果分析..............................................15

6总就体会..................................................16

参考文献....................................................18

摘要

在电力系统整个运行进程中，电压始终是衡量电能质量的一个重要指标，质量合格的电压应该在以下四个方面都能知足有关国家标准规定的要求：

供电电压偏移；

电压波动和闪变；

电网谐波；

三相不对称程度。

电压若是不合理，对电气设备、生产运营等产生严峻阻碍，乃至有可能造成大面积停电，例如日本东京电力系统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，最后进展到继电爱惜动作跳闸，致使三个变电所全停。

而无功负荷与无功电源失去平稳时，会引发系统电压的升高或下降，可见实现无功功率在额定电压下的平稳是保证电压质量的大体条件。

无功功率对电压水平有决定性的阻碍，是引发电压损耗的重要因素，系统无功电源充沛，能够知足较高电压水平下的无功功率平稳，无功不足，那么运行电压水平较低。

本文针对电网无功功率平稳与电压调整的问题展开深切研究，设计使电网工作在无功功率平稳和电压合理的范围内。

关键词：

电压合理电能质量无功功率平稳电压调整

1大体原理

无功功率平稳的大体概念

电网中的许多用电设备是依照电磁感应原理工作的。

它们在能量转换进程中成立交变磁场，在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等，这种功率叫无功功率。

电力系统中，不但有功功率平稳，无功功率也要平稳。

有功功率、无功功率、视在功率之间的关系为：

（1）

图2各功率几何关系

其中：

S为视在功率，kVA；

P为有功功率，KW；

Q为无功功率，kVRA；

角为功率因数角，。

由功率三角形能够看出，在必然的有功功率下，功率因数越小，所需的无功功率越大。

若无功功率不是由电容器提供，那么须由输电系统供给，为知足用电的要求，供电线路和变压器的容量需要增大。

如此，不仅增加投资、降低设备的利用率，也将增加线路损耗。

因此，对无功功率进行自动补偿对节约电能，提高运行质量都具有超级重要的意义。

电力系统的电压运行水平取决于无功功率平稳，为了确保系统的运行电压具有正常水平，系统拥有的无功功率电源必需知足正常电压水平下的无功功率需求，并留有必要的备用容量。

无功功率平稳的大体原理是：

把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间彼此互换。

如此，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。

无功平稳是一个比有功平稳更复杂的问题。

一方面，不仅要考虑总的无功功率平稳还要考虑分地域的无功平稳，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等各类对无功平稳有阻碍的因素。

一样无功功率依照当场平稳的原那么进行补偿容量的分派。

小容量的、分散的无功补偿可采纳静电电容器；

大容量的配置在系统中枢点的无功补偿那么宜采纳同步伐相机或SVC。

无功功率与电压的关系

1无功功率对电压水平有决定性的阻碍，是引发电压损耗的重要因素。

由图可知：

2节点电压有效值的大小对无功功率散布起决定作用

由图中关系可知：

（忽略R）

在电力系统运行中，要求电源的无功出力在任何时刻都同负荷的无功功率和网络无功损耗之和相等。

即：

（3）

当电势为必然值是，同的关系是一条向下开口的抛物线。

负荷的要紧成份是异步电动机，其无功电压特性如图4中曲线2所示。

负荷增加时，其无功电压特性如曲线所示，若是系统的无功电源没有相应增加，电源的无功特性仍然是曲线1，这时曲线1和曲线的交点就代表了新的无功平稳点，并由此决定了负荷点的电压为，显然<

，这说明负荷增加后，系统的电源已不能知足在电压下无功平稳的需要，因此只好降低电压运行，以取得在较低电压下的无功平稳。

图4按无功功率平稳确信电压

若是发电机具有充沛的无功备用，通过调剂励磁电流增大发电机电势，那么发电机的无功特性曲线将上移到曲线的位置，从而使曲线与曲线的交点所确信的负荷节点电压达到或接近原先的数值。

一样，若是发电机的电势增大而负荷没有增加，那么由发电机的无功特性曲线与负荷无功特性曲线2的交点为，决定了负荷点的电压为，现在>

，负荷点的电压偏高。

由此可见，系统中无功电源对电压的阻碍为无功电源充沛时，能知足较高电压水平下的无功平稳需要，系统就有较高的运行电压水平；

反之，无功不足就反映为运行电压水平偏低。

因此，应该力求实此刻额定电压下的系统无功功率平稳。

无功功率负荷和损耗

异步电动机无功功率负荷QLD

异步电动机是电力系统要紧的无功负荷；

系统无功负荷的电压特性要紧由异步电动机决定。

Qm:

励磁功率。

当电压较高时，由于饱和的阻碍，Xm下降，Qm随V转变的曲线稍高于二次曲线。

Qσ:

漏抗Xσ的无功损耗，假设负载功率

为常数

当电压降低时，转差s增大，I增大，Qσ也增大。

如下图，在额定电压周围，电动机的无功功率随电压的增减而增减。

但当电压明显降低时，无功功率要紧由无功损耗决定，随电压下降反而上升。

β为受载系数＝实际负荷/额定负荷。

变压器的无功损耗

△Q0：

励磁损耗，与V2成正比

△QT：

漏抗损耗，当S不变时，与V2成反比

变压器的无功损耗电压特性与异步电动机类似

线路的无功损耗

依照图中关系可知：

△QL：

线路电抗的无功功率

△QB：

充电无功功率

35kV及以下输电线的充电功率小，线路消耗无功功率；

110kV及以上输电线，重载时是无功负载，轻载时能成为无功源。

无功功率电源

发电机

发电机是唯一的有功功率电源，又是最大体的无功功率电源。

如以下图所示：

C为额定运行点，AC正比于定子额定电流，以必然比例代表发电机的视在功率SGN，AD代表PGN，AB代表QGN，OC代表空载电势，正比于额定励磁电流（转子电流），改变φGN时，P、Q受定子额定电流（视在功率）、转子电流额定值（空载电势）、原动机出力（额定有功功率）的限制，以AC为半径的圆弧代表额定视在功率的限制，以OC为半径的圆弧代表额定转子电流的限制，DC为原动机出力的限制。

发电机只在额定电压、电流和功率因数下运行（C点）才能达到额定视在功率，使容量取得最充分利用。

降低功率因数运行时，无功受转子电流限制。

发电机一样以滞后功率因数运行，必要时能够减少励磁电流在超前功率因数下运行，即进相运行，以吸收系统多余的无功功率。

（系统低负荷运行时，线路电抗无功损耗明显减少，线路充电功率大量剩余，引发系统电压升高，发电机进相运行有利于调压）

同步伐相机

同步伐相机相当于空载运行的同步发电机，欠励磁时：

吸收感性无功，无功负荷，QL；

过励磁时：

供给感性无功，无功电源，QC。

QL=50―65%QC

装有自动励磁调剂装置的同步伐相机，能依照装设地址电压的数值滑腻改变输出（或吸取）的无功功率，进行电压调剂。

专门是有强行励磁装置时，在系统故障情形下，还能调整系统的电压，有利于提高系统的稳固性。

缺点是损耗较大：

%额定容量，是旋转机械，运行保护复杂，由于响应速度较慢，难以适应动态无功操纵的要求，已慢慢被静止无功补偿装置所取代。

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。

Qc=V2/Xc。

其损耗小，额定容量；

经济，保护方便；

装设简单，容量可大可小，可集中或分散，可通过度组，实现非持续调剂；

调剂性能比较差，电压下降时输出的无功功率减少

静止无功补偿器（SVC）

SVC由静电电容器与电抗器并联组成，电容器可发出无功功率，电抗器可吸收无功功率，二者结合起来，再配以适当的调剂装置，就成为能够滑腻地改变输出（或吸收）无功功率的静止补偿器。

静止补偿器有四种不同类型，即可控饱和电抗器型，自饱和电抗器型，可控硅操纵电抗器型，和可控硅操纵电抗器和可控硅投切电容器组合型静止补偿器。

在我国电力系统中慢慢取得了普遍应用。

它能快速、滑腻地调剂无功，能知足动态无功补偿的需要；

运行保护简单；

功率损耗小，响应时刻短

静止无功发生器（SVG）

SVG是一种更为先进的静止型无功补偿装置，其主体是电压源型逆变器。

适当操纵逆变器的输出电压，就能够够灵活地改变SVG的运行工况，使其处于容性负荷、感性负荷或零负荷状态。

与SVC比较，SVG具有响应速度更快、运行范围更宽、谐波电流含量更少等优势。

尤其是电压较低时仍可向系统注入较大的无功电流。

无功补偿方式

无功补偿就其补偿方式来讲分为高压补偿和低压补偿。

高压补偿一般是在变电所高压侧进行，仅能补偿补偿点前端的无功功率，对补偿点后的线路和负载的无功功率起不到补偿作用；

低压补偿可直接补偿配电线路和负载的无功功率，补偿成效较为理想。

高压无功补偿装置普遍地采纳高压并联电容器，装设在变电站主变压器的低压侧，作用是对电网无功进行补偿，改善电网的功率因数，提高变电所的母线电压，补偿变电所主变压器和高压线路的无功损耗，充分发挥供电设备的效率。

因此应依照负荷的增加，安排、设计好变电所的无功补偿容量，运行中在保证电压合格和无功补偿成效最正确的情形下，尽可能使电容器投切开关的操作次数减少。

低压补偿方式有三种：

集中补偿、分散补偿和当场补偿。

集中补偿是将电容器装设在用户专用变电所或配电室的低压母线上，对无功进行统一补偿。

这种补偿方式比较适合在负荷集中、离变电所较近，无功补偿容量较大的场合；

分散补偿是将电容器组按低压配电网的无功负荷散布分组装设在相应的母线上，或直接与低压