第四章电力系统的无功功率平衡及电压调整 41什么是电力系统综合负荷及同步发电机的电压静态特性： 42电力系统中用户端电压下降的主要犀因是什么？低压运行对用户及电力系统有什 么影响？ 43电力系统无功功率的平衡方程式是什么？无功备用容量一般为多大？提供无功功 率除同步发电机外还有螺些主要设备 44电力系统的无功电源有哪几类？各类无功电源有哪些特征？ 4-5什么是电压中枢点？中枢点如何确定？中枢点调压有哪几种方式？各有什么特 点？各适用于何种情况 46电力系统调压的基本措随是什么？其中哪些措能优先考虑？ 4子有载调压变压器有哪两种方式？各有哪些优缺点？ 8利用电容器补偿无功时，申服和并服电容酒两种方法各有哪些优缺点？为什么？ 49改变电力网的参数调压时会带米哪些去缺点？ 410什么是串联电容补整无功的补怪度？为什么实际中不能用过补偿？ 4-11某发电厂有一台变比为121/63张V,容量31.5WA的升压变压器峨，折算至121kW 侧的阻抗Z=29奶+48,80，变压器高压侧最大负荷为3就WA,cos网=08，最小负荷 为1WA,,为了满足电力网调压要求，在最大负载时，电厂高压母线应保持11Y,而最 小负我时型降为113kW。根据发电机电压负我的调压要求，希望发电机母线电压在最大、最 小负找时与发电机的额定电压有相同的电压偏移，试选择变压器的分接头。 4-12某升压变压器的容量是10wA。变比是121士2×25%/63k,最大负荷时，变压 器的电压损托为4.2%，在最小负荷时，变压器的电压损柜为1.9%：，高压侧要求的 电压为巧=118跳，血=112kW,发电机电压侧实行逆调压，试选择变压器的分接头。 4-13某降压变压器的变比是110土2×2.5%11比厂，最大负药时。变压器低压侧归算 到高压侧的电压为108账k￥，在最小负转时，归算到高压侧的电压为11张V,变压器低压厚线 要求顺调压时，试选择普通变压器的分接头电压。 容案： 4~】电力系统综合负荷的电压静态特性，是指在系统顿率等于额定值且负荷连接容量不
第四章 电力系统的无功功率平衡及电压调整 4-1 什么是电力系统综合负荷及同步发电机的电压静态特性？ 4-2 电力系统中用户端电压下降的主要原因是什么？低压运行对用户及电力系统有什 么影响？ 4-3 电力系统无功功率的平衡方程式是什么？无功备用容量一般为多大？提供无功功 率除同步发电机外还有哪些主要设备？ 4-4 电力系统的无功电源有哪几类？各类无功电源有哪些特征？ 4-5 什么是电压中枢点？中枢点如何确定？中枢点调压有哪几种方式？各有什么特 点？各适用于何种情况？ 4-6 电力系统调压的基本措施是什么？其中哪些措施优先考虑？ 4-7 有载调压变压器有哪两种方式？各有哪些优缺点？ 4-8 利用电容器补偿无功时，串联和并联电容器两种方法各有哪些优缺点？为什么？ 4-9 改变电力网的参数调压时会带来哪些去缺点？ 4-10 什么是串联电容补偿无功的补偿度？为什么实际中不能用过补偿？ 4-11 某发电厂有一台变比为 121/6.3kV，容量 31.5MVA 的升压变压器哦，折算至 121kV 侧的阻抗 。变压器高压侧最大负荷为 30MVA， ；最小负荷 为 15MVA，。为了满足电力网调压要求，在最大负载时，电厂高压母线应保持 117kV，而最 小负载时应降为 113kV。根据发电机电压负载的调压要求，希望发电机母线电压在最大、最 小负载时与发电机的额定电压有相同的电压偏移，试选择变压器的分接头。 4-12 某升压变压器的容量是 10MVA，变比是 kV，最大负荷时，变压 器的电压损耗为 ，在最小负荷时，变压器的电压损耗为 1.9% ，高压侧要求的 电压为 ，发电机电压侧实行逆调压，试选择变压器的分接头。 4-13 某降压变压器的变比是 ，最大负荷时，变压器低压侧归算 到高压侧的电压为 108kV，在最小负荷时，归算到高压侧的电压为 112kV，变压器低压母线 要求顺调压时，试选择普通变压器的分接头电压。 答案： 4-1 电力系统综合负荷的电压静态特性，是指在系统频率等于额定值且负荷连接容量不
变时，综合负荷无功功率与电压的关系由线。 42: 1,用户电压（的原因，无功电源不足和电压损耗过大 2、低压运行对用户及电力系统的影响： 县明设客：电压的变动对腦明设备的亮度和寿命都有根大影响 异步电动机：对于占负荷比重最大的异步电动机，当端电压变化时，电动机的转矩电流 和频卓要变化对带机城负载的异步电动机：电压过低，则转矩太小而造成停转或不能启动。 如果加在异步电动机上的电压过高，则对绕组绝缘不利 电子设备：电压过高，会降低设备的寿命且影响安全。电压过低，电子设备的工作不稳 定，失真严重，甚至无法正常工作 -3: ∑ea+∑ec=∑2+∑2.+∑△Q 无功备用容量一般为无功负荷的7%一8%。 提供无功功率除同步发电机外还有并联电容器、同步调相机、静止补传器。 4-4: 1,电力系饶中，无功电源包括发电机的无功出力、线路的充电功率、无功补鬓设备的 容性无功容量等，其中具有容性无功容量的无功补德设备主要有并联电容器、同步调相机、 静止补偿器 2、问步发电机是电力系统中唯一的有功功率电源，又是最基本的无功功率电源，调节 同步发电机的扇磁电流就可以改变发电机发出的无功功率，增加励磁，就可以增加无功出力 反之，就减少无功出力。 并联电容器是目前应用最的无功补偿设备，其有功功率视耗较小，约为额定容量的 0,05%一0,5路。它既可装在电力网中也可装在用户侧：既可集中安装又可分酸安装。 同步调相机是专门生产无功功率的一种电机，实质上是空载运行同步发电机或同步电动 机。在正常局磁情况下，既不吸收无功功单，也不爱出无功功率。在过动磁情况下，向系统 发出感性无功功率。在欠材磁情况下，从系统吸收感性无功功率。因此，同步调相机慨可作 为无功电源，爱出无功功率，提高母线电压：又可作为无功货荷，吸收无功功率，降低母线 电压， 月步调相机宜安装在大重变电站中，出力范国在N过时强)一(50%60⅓)N(欠
变时，综合负荷无功功率与电压的关系曲线。 4-2： 1、用户电压低的原因：无功电源不足和电压损耗过大 2、低压运行对用户及电力系统的影响： 照明设备：电压的变动对照明设备的亮度和寿命都有很大影响 异步电动机：对于占负荷比重最大的异步电动机，当端电压变化时，电动机的转矩电流 和频率要变化对带机械负载的异步电动机：电压过低，则转矩太小而造成停转或不能启动。 如果加在异步电动机上的电压过高，则对绕组绝缘不利 电子设备：电压过高，会降低设备的寿命且影响安全。电压过低，电子设备的工作不稳 定，失真严重，甚至无法正常工作 4-3： 无功备用容量一般为无功负荷的 7％～8％。 提供无功功率除同步发电机外还有并联电容器、同步调相机、静止补偿器。 4-4： 1、电力系统中，无功电源包括发电机的无功出力、线路的充电功率、无功补偿设备的 容性无功容量等，其中具有容性无功容量的无功补偿设备主要有并联电容器、同步调相机、 静止补偿器 2、同步发电机是电力系统中唯一的有功功率电源，又是最基本的无功功率电源。调节 同步发电机的励磁电流就可以改变发电机发出的无功功率，增加励磁，就可以增加无功出力 反之，就减少无功出力。 并联电容器是目前应用最广的无功补偿设备，其有功功率损耗较小，约为额定容量的 0.05%～0.5%。它既可装在电力网中也可装在用户侧；既可集中安装又可分散安装。 同步调相机是专门生产无功功率的一种电机，实质上是空载运行同步发电机或同步电动 机。在正常励磁情况下，既不吸收无功功率，也不发出无功功率。在过励磁情况下，向系统 发出感性无功功率。在欠励磁情况下，从系统吸收感性无功功率。因此，同步调相机既可作 为无功电源，发出无功功率，提高母线电压；又可作为无功负荷，吸收无功功率，降低母线 电压。 同步调相机宜安装在大型变电站中，出力范围在 QN(过励磁)～(50％～60％)QN（欠励
磁)之间，其有功功率损耗约为额定容量的1.8%~55%。 静止补供器由电容器和可调电抗器组成，并暖在降压变压器的低压母找上。电容器吸收 容性无功功率，静止补偿器根据母线电压的高低自动控制可调电抗器吸收的感性无功功率的 大小，从而控制装置发出或吸收的感性无功功半的大小，进而达到稳定母线电压的目的。 静止补偿器调节无功功率的速度很快，能通速跟踪补楼无功功率突然面顿繁的变化，特 别适用于补偿冲击无功负荷。且调节平滑，并能消除高次谐波对负荷的干扰。与同步调相机 相比，它运行维推护简单，功率损耗小，对负荷变动有较高的补挂能力，可以做到分散补偿，？ 4-5 电力系统中监视、控制和调整电压的母线，称为电压中枢点。 通常选择下列碍线作为电压中框点： ()区域性发电厂和枢组变电所的高压母线： 2)重要变电所的6一10kW电压母线： 3)有大量地方负荷的发电机电压母线。 电压中枢点的调压方式，按电力网的性质和用电设备对电压的要求不可而有所不同，通 常的调压方式有逆调压、恒调压和顺调压三种类型。 1、逆调压：对于负荷变动较大，距电压中框点较远，而电压质量要求又较高的电力网， 一般规定在中枢点实行逆调压。即在最大负背时，把中枢点电压提高到线路颗定电压的 105%,在最小负荷时，把中都点电压减小到线路的额定电压， 2、顺调压：对于线路电压损耗较小，负葡变动不大。或用户允许的电压偏移较大的电 力网，一般在中都点实行顺调压。即在最大负荷时，保持中枢点电压不板于线路额定电压的 102.5%,在最小负荷时，保持中枢点电压不超过线路额定电压的107.5%。 3,恒调压：对于某生电力系饶，线路长度介于上述两种电力系统之间，负荷变动较小， 主要负荷对电压质量要求也一般时，一般规定在中松点实行恒调压或常调压。即在最大负荷 和最小负荷时，均保持中枢点的电压为线路额定电压的105%。 4-6 为调整用户端电压b,可以采取以下调压精薰 (》改变发电机的局磁电流米博节发电机的端电压G: 2)改变变压器的分接头米调节变压器的变比1，K (3》系统中设置无功补偿设备来改变电力网中输送的无功 ()改变电力网的参数R、X,主要是减少线路的电抗：
磁）之间，其有功功率损耗约为额定容量的 1.8％～5.5％。 静止补偿器由电容器和可调电抗器组成，并联在降压变压器的低压母线上。电容器吸收 容性无功功率，静止补偿器根据母线电压的高低自动控制可调电抗器吸收的感性无功功率的 大小，从而控制装置发出或吸收的感性无功功率的大小，进而达到稳定母线电压的目的。 静止补偿器调节无功功率的速度很快，能迅速跟踪补偿无功功率突然而频繁的变化，特 别适用于补偿冲击无功负荷。且调节平滑，并能消除高次谐波对负荷的干扰。与同步调相机 相比，它运行维护简单，功率损耗小，对负荷变动有较高的补偿能力，可以做到分散补偿。? 4-5： 电力系统中监视、控制和调整电压的母线，称为电压中枢点。 通常选择下列母线作为电压中枢点： (1)区域性发电厂和枢纽变电所的高压母线； (2)重要变电所的 6～10kV 电压母线； (3)有大量地方负荷的发电机电压母线。 电压中枢点的调压方式，按电力网的性质和用电设备对电压的要求不同而有所不同，通 常的调压方式有逆调压、恒调压和顺调压三种类型。 1、逆调压：对于负荷变动较大，距电压中枢点较远，而电压质量要求又较高的电力网， 一般规定在中枢点实行逆调压。即在最大负荷时，把中枢点电压提高到线路额定电压的 105％，在最小负荷时，把中枢点电压减小到线路的额定电压。 2、顺调压：对于线路电压损耗较小，负荷变动不大，或用户允许的电压偏移较大的电 力网，一般在中枢点实行顺调压。即在最大负荷时，保持中枢点电压不低于线路额定电压的 102.5％，在最小负荷时，保持中枢点电压不超过线路额定电压的 107.5％。 3、恒调压：对于某些电力系统，线路长度介于上述两种电力系统之间，负荷变动较小， 主要负荷对电压质量要求也一般时，一般规定在中枢点实行恒调压或常调压。即在最大负荷 和最小负荷时，均保持中枢点的电压为线路额定电压的 105％。 4-6： 为调整用户端电压 ub，可以采取以下调压措施： (1)改变发电机的励磁电流来调节发电机的端电压 uG； (2)改变变压器的分接头来调节变压器的变比 K1、K (3)系统中设置无功补偿设备来改变电力网中输送的无功 (4)改变电力网的参数 R、X，主要是减少线路的电抗
应优先采用改变发电机切磁调压，改变变压器分接头调压。 4-7: 有载调压变压器有两种型式：本身具有调压绕组的有载变压器：广泛应用于新建电厂及 变电所中：等有加压调压器的有我变压器：主要用于现登普通变压器的技术改透中 4-8: (1)为减少同样大小的电压损耗，需设置串联电容墨的容量仅为并联电容器的容量的 10%~15%.(2/2a-4Q/Q) (2)由式(4一33)可知。串联电容补整的调压效果与无功负蒋的大小有关。 (3)串联电容补整一般适用于负荷变动较大且规薯。功率因数又比较低的配电线路上 而对于负荷功率因数在095以上或导线截面较小的线溶，由于此时电压损耗中与电阳有美 的分量较小，使得审联电容补德的效果不显著。 ()并联电容补墙可以减少电力线路所流过的无功功率，从而可直接减少线路上的有 功功率损耗。串联电容补偿则只能通过补饶后使电压提高，从而间接地减少线路的有功功率 损耗。如设置的电容器容量相等的话，则并联电容补偿对减少线路的有功功率损耗的效果比 串联电容补偿显著。 49: 增大导线截面，需要换原导线，停电时间长，投资大，需经过技术经济论证，认为必要 时，才允许采用。增大导线的载面减少电阻调压，不适用于3kY及以上线路。因为35kW 及以上的线路。由于原导线截面一般较大，且R占总阻抗中的比例较小，电压损耗中然起 主导作用。增大导线截面，不相增大了授赏，而且对减小电阻降低电压损耗的效果不大。 4-10: 所罚补怪度，是指串联电容器的容抗X与线路感抗L的比值，用是K表示。则 ko=×10% X: 实际中不能用过补德，原因是线路末端电压可能高于线路首端电压的值，使末瑞节点电 压偏移过大。 411: 解：高压侧最大负背为30*0.8+j300.6-21+j18WA 高压侧最小负荷为150.8+j150.6=12+j9mA
应优先采用改变发电机励磁调压、改变变压器分接头调压。 4-7： 有载调压变压器有两种型式：本身具有调压绕组的有载变压器：广泛应用于新建电厂及 变电所中；带有加压调压器的有载变压器：主要用于现役普通变压器的技术改造中 4-8： （1）为减少同样大小的电压损耗，需设置串联电容器的容量仅为并联电容器的容量的 10％～15％。( ) （2）由式（4－33）可知，串联电容补偿的调压效果与无功负荷的大小有关。 （3）串联电容补偿一般适用于负荷变动较大且频繁，功率因数又比较低的配电线路上， 而对于负荷功率因数在 0.95 以上或导线截面较小的线路，由于此时电压损耗中与电阻有关 的分量较小，使得串联电容补偿的效果不显著。 （4）并联电容补偿可以减少电力线路所流过的无功功率，从而可直接减少线路上的有 功功率损耗。串联电容补偿则只能通过补偿后使电压提高，从而间接地减少线路的有功功率 损耗。如设置的电容器容量相等的话，则并联电容补偿对减少线路的有功功率损耗的效果比 串联电容补偿显著。 4-9： 增大导线截面，需要换原导线，停电时间长，投资大，需经过技术经济论证，认为必要 时，才允许采用。增大导线的截面减少电阻调压，不适用于 35kV 及以上线路。因为 35kV 及以上的线路，由于原导线截面一般较大，且 R 占总阻抗中的比例较小，电压损耗中 QX 起 主导作用。增大导线截面，不但增大了投资，而且对减小电阻降低电压损耗的效果不大。 4-10： 所谓补偿度，是指串联电容器的容抗 Xc 与线路感抗 XL 的比值，用是 Kc 表示，则 实际中不能用过补偿，原因是线路末端电压可能高于线路首端电压的值，使末端节点电 压偏移过大。 4-11： 解：高压侧最大负荷为 30*0.8+j30*0.6=24+j18MVA 高压侧最小负荷为 15*0.8+j15*0.6=12+j9MVA
△U-m8,+0-24295+18*488-811T Uium 117 △Uh-4,+0&-12*25+9*488.42k7 U中 113 Un-+0w=17+8l63=1251x7 6*1.05 U-+△鱼w-3t263=1295K s 095*6 0,-=+0.1251+12954 127.325K 2 透标准分接头电压为：127.05kT 校验： Um 117+8.11*63=62K7 e-+a0题*ww12705 m%m=-z*100=62-6*100=3355 Ux 6 U+A0w-3tg63=58v Um 127.05 =“--10=58-6100=-332-5 %= UN 6 因此分接头选择合适。 4-12 .+4sw18+4%21✉63-123082KW Uneor e 6*1.05 U.+AU*w12+19%12l*63-120K7 6 U,-=+迪-123082+120-12154gw 2 2 选标准分接头电压为：121W 校验
选标准分接头电压为：127.05KV 校验： 因此分接头选择合适。 4-12： 选标准分接头电压为：121KV 校验：
4-=+aw-18+4%*12163=64gw 121 w%-亚10=546100=6725 6 +a0±4w-12+1%*12163=56Rv Um 121 m%-5-100=56-6-10=-083u0 UN 6 因此分接头选择不合适： 4-13 U3题4g Uno 103 10*1.025 *11■115.9V u -生w 112 11=114.6K7 n 1.075*10 ,=e+=1159+146 115.25KV 2 选标准分接头电压为115,5K 校验： 2g4w=1155 28= -108*11=1029kW m%=2-010=1029-10-10=29225 10 U题*w5 _11211-10.67KV -010 %= UN 1067-10100=6.7≤7.5 10 因此分接头选择合适
因此分接头选择不合适。 4-13 选标准分接头电压为：115.5KV 校验： 因此分接头选择合适