1、2000-10-9河海大學, 潘學萍 第二篇 電力系統穩態 Part 2 Steady analysis 電力系統計算的標么制 電力系統潮流 電力系統頻率 電力系統電壓2000-10-9河海大學, 潘學萍第四章 電力系統的無功功率和電壓調整2000-10-9河海大學, 潘學萍4-1 概述無功電源：發電機，調相機、電容器、靜止補償器特點：種類多，分散安裝電壓質量的保證：首先應有充足的無功電源； 無功電源的配置要合理； 必要的電壓調整措施2000-10-9河海大學, 潘學萍4-2 電力系統無功功率的平衡LLGQQQ無功功率負荷和無功功率損耗1、無功負荷 2000-10-9河海大學, 潘學萍系統中主

2、要的負荷（特別是無功負荷）是異步電動機，異步電動機吸收無功。2000-10-9河海大學, 潘學萍變壓器無功功率損耗 1）勵磁支路損耗，近似為I0，約為12SN； 2）繞組漏抗中的損耗，變壓器通過額定負荷時，基本上與短路電壓的百分值相等，約10 SN；因此一臺變壓器總的無功損耗，在變壓器滿載時約為1112%SN，對多電壓級網絡，其值更是可觀。2000-10-9河海大學, 潘學萍其典型計算結果為： 所有變壓器都滿載 半載變壓器勵磁支路損耗 7% 7%變壓器繞組中漏抗損耗 50% 12.5%變壓器總無功損 57% 19.5%變壓器總損耗/變壓器負荷 57/100 39/100因此，變壓器的無功損耗占

3、總負荷的比例相當高。比有功損耗大得多。（有功損耗一般10%左右）例：2000-10-9河海大學, 潘學萍3 電力線路的無功功率損耗1U2U11jQP 2Y2YXUQPUUcQQQZYL22222111212一般35kv及以下架空線充電功率很小，這種線路吸收無功。110kv及以上線路當傳輸功率較大時，電抗中消耗的無功功率大于充電功率，因而吸收無功；當線路負載較輕時，充電功率大于電抗中消耗的無功功率，線路成為無功電源。2000-10-9河海大學, 潘學萍無功功率電源1、發電機NGNNGNGNtgPSQsin2000-10-9河海大學, 潘學萍2 調相機過激（勵）運行：提供無功功率欠激（勵）運行：吸

4、收無功功率，欠激時的最大容量為過激容量的5065%，一般：缺點： 旋轉設備運行維護比較復雜； 有功損耗較大，P=1.55%額定容量； 增大系統短路時的短路電流； 投資大。我國調相機一般裝在大型樞紐變電所，以便平滑調節電壓和提高系統穩定性。NNQQQ%502000-10-9河海大學, 潘學萍3. 靜電電容器22UXUQCCC缺點：缺點：電容器的無功功率調節性能較差， 優點：優點： 裝設容量可大可小，既可集中，又可分散就地供應無功； 運行時功率損耗也小，約為額定容量的0.30.5%； 由于無旋轉設備，維護方便； 實際運行時可根據系統負荷的變化，分組的投入或切除。CQU2000-10-9河海大學,

5、潘學萍4. 靜電補償器2000-10-9河海大學, 潘學萍比較：1、同步調相機調節性能好，但其投資維護費用高；2、電容器電壓調節性能稍差，投資、運行費用小，裝設靈活、方便；3、靜止補償器介于兩者之間。 目前，國外許多發達國家已不使用同步調相機，我國還較重視。電容器使用最普遍。2000-10-9河海大學, 潘學萍三三 無功功率的平衡無功功率的平衡 所謂無功功率平衡，就是要使系統的無功電源所發出的無功功率與系統的無功負荷和無功損耗相平衡。同時，為了運行的可靠性及適應系統負荷的發展，還要求有一定的無功備用。QQQQLGCR321CCCGCGGCQQQQQQQ發電機提供補償設備提供調相機電容器靜止補償

6、器QR無功功率的備用容量，可取78%最大無功負荷2000-10-9河海大學, 潘學萍式中： QL按負荷的功率因數計算，一般未經補償的無功負荷功率因數較低， 即0.60.9。而我國規程規定，以35kv及以上電壓直接供電的工業負荷，功率因數不得低于0.9，對其它 負荷功率因數不得低于0.85。因此作無功平衡時，要先補償，提高負荷的功率因數。 QG按其額定功率因數計算發電機發出的無功。這樣，發電機還可作為無功備用。QC調相機、電容器等的無功功率按其額定容量計算。無功損耗由三部分組成：變壓器中的無功損耗 ，線路電抗中的損耗 ，線路電納中的無功功率損耗 ，（吸收容性無功）TQXQbQ2000-10-9河

7、海大學, 潘學萍無功功率平衡工作，不需要每時每刻做，可以間隔一段時間（如一天、一月、一季度或一年）進行一次。 當然，進行無功功率計算的前提是電壓水平正常，這與有功平衡系統頻率正常一樣。電壓水平不正常時的無功平衡也就沒有意義。QGCNQGCQUNUQU QQL2000-10-9河海大學, 潘學萍4-3 電力系統中無功功率的最優分布（經濟分布）無功功率電源的最優分布無功功率負荷的最優補償先提高負荷的功率因數2000-10-9河海大學, 潘學萍無功功率電源的最優分布： 等網損微增率 目標：有功網損最小 有功網損：與各節點無功功率電源QGi有關。 目標函數：)QQ(QPQPGn,G,GGi 21min

8、0QQQLn1iGi等式約束：2000-10-9河海大學, 潘學萍建立拉格朗日函數。maxGiGiminGiQQQmaxiiminiUUUQQQQPCLn1iGiGi*不等式約束：0QQ1QQPQCGiGiGiGi*0QQQLn1iGi求解：2000-10-9河海大學, 潘學萍 GnGn2G2G1G1GQQ11QPQQ11QPQQ11QP0QQQLn1iGi結果：2000-10-9河海大學, 潘學萍與前述有功功率最優分配關系：網損微增率 耗量微增率無功功率網損修正系數 有功網損修正系數GiGiPFQPGiGiPP11QQ112000-10-9河海大學, 潘學萍4-4 電力系統的電壓調整一 調整

9、電壓的必要性1. 對用戶的影響（1）對照明設備的影響2000-10-9河海大學, 潘學萍（）異步電動機 PMU PM81. 0U9 . 0NNU（）電爐負荷電爐等電熱設備的出力大致與電壓的平方成正比，電壓降低就會延長電爐的冶煉時間，降低生產率。2000-10-9河海大學, 潘學萍.對系統本身的影響電壓偏移過大，除影響用戶的正常工作外，對電力系統本身也有不利影響。網絡損耗 電壓過低時,某些樞紐變電所電壓再受到微小擾動,有可能頃刻之間電壓大幅度下降,造成系統“電壓崩潰”，這就使電力系統由于電壓而失去穩定，導致各電廠之間解列，系統解體。電壓過高時，各種電氣設備的絕緣可能受到損害，在超高壓電網中還將增

10、加電暈損耗等。UPRUQPP2222000-10-9河海大學, 潘學萍 綜上所述，在系統無功功率平衡的基礎上，合理地調整電壓，使它們的偏移量不超過允許范圍是十分重要的。2000-10-9河海大學, 潘學萍電壓波動和電壓管理1.電壓波動 周期長、涉及面大、變化幅度大，主要由生產、生活和氣象變化引起的負荷和電壓變動習慣稱電壓調整周期相對較短，涉及面也較小，變化幅度較小的由沖擊性或間歇性負荷引起的電壓波動電壓波動2000-10-9河海大學, 潘學萍限制電壓波動的措施：最常用的就是由大容量變電所設專用母線或專線向這類負荷供電，并采取一些補償措施。2000-10-9河海大學, 潘學萍 （1）在線路上串聯

11、電容器 （2）設置調相機 用電容器調無功不如此兩種 （3）裝設靜止補償器 靈活，故不用（沖擊負荷一 會兒上來，一會兒下去）抵償線路的電抗，減少線提供負荷波動的無功，路電壓損失，從而限制電保持母線電壓相對平壓波動的幅度衡2000-10-9河海大學, 潘學萍下面具體說明一下自飽和電抗器型靜止補償器消除波動負荷引起電壓偏移的原理。靜止補償器有兩個支路，一條支路C、Lf呈容性，為系統提供感性無功當系統中有高次諧波時可將它們濾掉；支路Cs，L呈感性且當流過其電流達到一定值時呈飽和。(d)補償器電路UI1I2I2000-10-9河海大學, 潘學萍如圖(e)所示,兩個支路的電流一個滯后電壓、一個超前電壓 正

12、常時， 當的相位將趨于超前，即C、Lf支 路占主導，向系統提供無功，從而輸電線路上的電壓降減少， ，從而保持電壓基本恒定。 0III2121LIIUPU（可能工作在A點）2000-10-9河海大學, 潘學萍電壓管理電壓變動： 由于生產、生活、氣象條件等變化引起的變動 由于系統中元件故障或其它原因引起網絡阻抗變化。 由上述原因引起的電壓變動相當大，在大型電力系統中，最大電壓損耗可達2030%以上。因此必須對由此引起的電壓變動進行調整。2000-10-9河海大學, 潘學萍中樞點電壓的確定 區域性水火電廠的高壓母線； 樞紐變電所的二次母線； 有大量地方負荷的發電機電壓母線。2000-10-9河海大學

13、, 潘學萍例如：確定中樞點電壓允許范圍，即系統如圖 （a）網絡 （b）日負荷曲線 （c）日負荷曲線maxiiminiUUUiijUikUkjminjSmaxjSminkSmaxkS2000-10-9河海大學, 潘學萍（d） 的變化曲線 （e） 變化 （f）ikUNU01. 0NU03. 0NU05. 1NU95. 0NU04. 0NU10. 0ijUijUikU 負荷在線路上流動時引起的電壓損耗分別如圖（d）,（e），負荷j、k允許的電壓偏移均為5%UN，如圖（f）2000-10-9河海大學, 潘學萍NNNijjU15. 105. 1U10. 0U05. 195. 0UUj對i點電壓的要求：0

14、8時為NNNijjU09. 199. 0U04. 0U05. 195. 0UU824時，i點應維持的電壓2000-10-9河海大學, 潘學萍k對i點電壓的要求：016時，i點應維持的電壓：NNNikkU06. 196. 0U01. 0U05. 195. 0UU1624時，i點應維持的電壓：NNNikkU08. 198. 0U03. 0U05. 195. 0UU2000-10-9河海大學, 潘學萍NU09. 1NU99. 0NUNU15. 1NU05. 1NU06. 1NU96. 0NU98. 0NU08. 1(a) j對i電壓的要求 (b) k對i電壓的要求2000-10-9河海大學, 潘學萍

15、綜合j、k對i點電壓的要求，可得i點電壓允許的變化范圍為如圖（a）陰影所示NU99. 0NU06. 1NU08. 1NU05. 1NUiU （Uimin 跑到Uimax上面去了）（a）能同時滿足j、k的要求 （b）不能同時滿足j、k的要求NU99. 0NU07. 1NU08. 1iU2000-10-9河海大學, 潘學萍 由圖可知，中樞點電壓允許變化的范圍大大縮小了。最大為7%，最小只有1%。 一般按兩種極端情況確定：在地區負荷最大時，電壓最低負荷點的允許電壓下限加上到中樞點的電壓損耗等于中樞點的最低電壓；在地區負荷最小時，電壓最高負荷點的允許電壓上限加上到中樞點的電壓損耗等于中樞點的最高電壓。

16、即當地區負荷最大時Pmaxmaxmaxminminmin,minixkjiUUUU minminmaxmaxmax,maxiykjiUUUU 當P=Pmin2000-10-9河海大學, 潘學萍（2）電力系統調壓方式：1）逆調壓 高峰負荷：中樞點電壓保持105%UN 低谷負荷： 中樞點電壓保持UN逆調壓一般適用于供電線路較長、負荷變動較大的中樞點調壓。中樞點采用逆調壓可以改善負荷點的電壓質量。2000-10-9河海大學, 潘學萍2）順調壓 高峰負荷：中樞點電壓不低于1.025UN 低谷負荷： 中樞點電壓不高于1.075UN逆調壓一般適用于供電線路不長、負荷變動較小，線路上電壓損耗小的中樞點調壓。

17、3）常調壓常調壓：在任何負荷下，中樞點電壓保持一基本數值不變。一般取102105%UN2000-10-9河海大學, 潘學萍（3）電壓調整的基本原理 擁有充足的無功功率電源是保證電力系統有較好的運行電壓水平的必要條件，但要使所有用戶的電壓質量都符合要求，還必須采用各種調壓手段。 調節發電機勵磁電流以改變發電機端電壓UG； 適當選擇變壓器的變比； 改變線路的參數； 改變無功功率的分布2000-10-9河海大學, 潘學萍1） 發電機調壓 當然，在各種調壓手段中，首先應考慮發電機調壓，因為它不需要花費額外的投資。a. 完全靠發電機調壓 孤立發電廠（或發電機母線直接供電）不經升壓直接供電的小型電力網，因

18、供電線路不長，線路上電壓損耗小，故可改變發電機母線電壓，實行逆調壓以滿足負荷對電壓質量的要求。2000-10-9河海大學, 潘學萍%4U%10Uminmax%6 . 1U%4Uminmax%4 . 2U%6Uminmax最大負荷時最小負荷時2000-10-9河海大學, 潘學萍b. 發電機輔助調壓當發電機經多級網絡向負荷供電時，僅靠發電機調壓往往不能滿足電壓要求。minmaxUU最大負荷時，線路末端的電壓損耗為： 相差21%最小負荷時，線路末端的電壓損耗為： %35Umax%14Umin2000-10-9河海大學, 潘學萍 對有若干發電廠并列運行的電力系統，利用發電機調壓會出現新問題。節點的無功

19、功率與節點電壓有密切的關系。 如圖為兩個電廠并列運行的情況，若要發電廠G1的高壓母線A的電壓提高5%，大約該電廠要多發25MVAR的無功功率。因而要求進行電壓調整的電廠具有相當充裕的無功功率容量儲備，而這很難做到。另外，調整個別電廠的無功出力，會引起系統中無功的重新分配，還有可能與無功的經濟分配發生矛盾。所以在大型電力系統中借助發電機調壓只是一種輔助調壓措施。1G1GU2GU2G2000-10-9河海大學, 潘學萍2） 改變變壓器變比的調壓方式1. 變壓器分接頭的選擇 6300KVA及以下的變壓器有三個分接頭為 UN5% 1.05UN UN 0.95UN 分接頭電壓 8000KVA及以上的變壓

20、器有五個分接頭為 UN2*2.5% 變壓器低壓側不設分接頭。對三繞組變壓器，一般在高 、中壓繞組設分接頭。2000-10-9河海大學, 潘學萍 下雙繞組變壓器分接頭的選擇：降壓變壓器分接頭的選擇 如圖為一降壓變壓器。若通過功率為P+jQ，高壓側實際電壓為U1，低壓側實際電壓為U2，歸算到高壓側的變壓器阻抗為RT+jXT，歸算到高壓側的變壓器電壓損耗為 。顯然有TU1TTTUQXPRUkUUUT12TTjXR jQP2000-10-9河海大學, 潘學萍式中： 是變壓器的變比 U1t高壓繞組分接頭電壓 U2N低壓繞組額定電壓若將k代入，即可得U1t為 當變壓器通過不同的功率時，高壓側電壓U1，電壓

21、損耗 以及低壓側所要求的的實際電壓U2都要發生變化。通過計算可求出在不同的負荷下為滿足低壓側調壓要求所應選擇的高壓側分接頭電壓。 普通的雙繞組變壓器的分接頭只能在停電的情況下改變。在正常的運行中無論負荷怎樣變化只能有一個固定的NtUUk21N22T1t 1UUUUUTU2000-10-9河海大學, 潘學萍分接頭。為此可以分別求出最大負荷和最小負荷下所要求的分接頭電壓，然后取它們的平均值，最后選擇一個與平均值最接近的分接頭。最大負荷：（6-14）（6-15）其算術平均值為： 選擇與U1tav最接近的分接頭，然后校驗最大負荷和最小負荷時低壓母線上的實際電壓是否符合要求。例：降壓變壓器及等值電路如圖

22、所示。歸算到高壓側的阻抗為RT+jXT=2.44+j40。最大負荷和最小負荷時通過變壓器max2N2maxTmax1maxt 1UUUUUmin2N2minTmin1mint 1UUUUU2UUUmint 1maxt 1avt 12000-10-9河海大學, 潘學萍的功率分別為Smax=28+j14MVA和Smin=10+j6MVA，高壓側的電壓分別為U1max=110kv和U1min=113kv（順調壓）。要求低壓母線的電壓變化不超過6.06.6kv的范圍，試選擇分接頭。 31.5MVA （b） （a）解：先計算最大負荷和最小負荷時變壓器的電壓損耗 kv3 . 6%5 . 2211040j4

23、4. 2kv7 . 5110401444. 228UmaxT2000-10-9河海大學, 潘學萍kv34. 211040644. 210UminT假定最大負荷和最小負荷時低壓側的電壓分別取U2max=6.0kv,U2min=6.6kv,則取平均值：選最接近的分接頭U1t=107.25kv按所選分接頭校驗低壓母線的實際電壓。kv4 .1090 . 63 . 67 . 5110Umaxt 1kvUt6 .1056 . 63 . 634. 2113min1kv5 .10726 .1054 .109Uavt 1kv6kv13. 625.1073 . 67 . 5110Umax22000-10-9河海大

24、學, 潘學萍kv6 . 6kv5 . 625.1073 . 634. 2113Umin2因此所選分接頭能滿足調壓要求。（2）升壓變壓器分接頭的選擇 選擇升壓變壓器分接頭的方法基本與降壓變壓器相同。所不同的是升壓變壓器中功率方向是從低壓側送往高壓側（如圖），因此有 升壓變壓器而 ，從而有1TTTUQXPRUkUUUT121U2UTTjXR jQPNtUUk21N22T1t 1UUUUU2000-10-9河海大學, 潘學萍式中 U2：變壓器低壓側實際電壓或給定電壓 U1：高壓側所要求電壓 這里要注意升壓變壓器與降壓變壓器繞組的額定電壓略有差別。另外發電機端電壓不能超過其允許電壓。例：升壓變壓器容量

25、為31.5MVA，變比為12122.5/6.3kv,歸算到高壓側的阻抗為3+j48。最大負荷、最小負荷時通過變壓器的功率分別為Smax=25+j18MVA，Smin=14+j10MVA，高壓側的要求電壓分別為U1max=120kv和U1min=114kv。發電機電壓的調整范圍是6.06.6kv。試選擇分接頭。解：kv825. 71204818325UmaxT2000-10-9河海大學, 潘學萍kv579. 41144810314UminT最大負荷時U2max=6.6kv,最小負荷時U2min=6kv選最接近的分接頭U1t=124.025kv。驗算發電機端電壓的實際要求：kv015.1226 .

26、 63 . 6825. 7120Umaxt 1kv508.1240 . 63 . 6579. 4114Umint 1kv262.1232508.124015.122Uavt 1kv493. 6825. 7120025.1243 . 6UUUUUmaxTmax1t 1N2max22000-10-9河海大學, 潘學萍kv023. 6579. 4114025.1243 . 6UUUUUminTmin1t 1N2min2經驗證，滿足要求。（3）三繞組變壓器分接頭的選擇 上述選擇雙繞組變壓器分接頭的計算公式也適用于三繞組變壓器的分接頭選擇，但需要根據變壓器的運行方式分別地或依次地逐個進行。 通過以上例題

27、可以看到，采用固定分接頭的變壓器進行調壓，不可能改變電壓損耗的數值，也不能改變負荷變化時副方電壓變化幅度；通過對變比的適當選擇，只能把這一電壓變化幅度對副方額定電壓的相對位置進行適當的調整（升高或降低）。2000-10-9河海大學, 潘學萍Nmin2Nmax2UUU1%5U1U2U1:k重新選擇 變比 若計及變壓器電壓損耗在內的總電壓損耗，最大負荷和最小負荷時的電壓變化幅度（如12）超過了分接頭可能調整范圍（如5）；或者調壓要求的變化趨勢與實際的相反（如逆調壓時），則靠選普通變壓器的分接頭的方法就無法滿足調壓要求。這時可采用裝設帶負荷調壓的 變壓器或采用其它調壓措施。1U2U1: kNmin2

28、Nmax2UUU%105U2000-10-9河海大學, 潘學萍帶負荷調壓變壓器有兩種 本身就具有調壓繞組的有載調 壓變壓器 帶有附加調壓器的調壓變壓器2. 有載調壓變壓器 有載調壓變壓器可以在帶負荷的條件下切換分接頭，而且調節范圍也較大，一般在15以上。 目前我國暫定：110kv的調壓變壓器有7個分接頭，即 UN32.5 220kv的調壓變壓器有9個分接頭，即 UN42 采用有載調壓變壓器時，可以根據最大負荷算得的U1tmax值和最小負荷算得的U1tmin來分別選擇各自合適的分接頭。2000-10-9河海大學, 潘學萍這樣就能縮小副方繞組電壓的變化幅度，甚至改變電壓變化的趨勢。 一般，如系統中

29、無功功率不缺乏，凡采用普通變壓器不能滿足調壓要求的場合，采用有載調壓器后，都可滿足調壓要求。 具體有載調壓變壓器的接線圖這里不再介紹了。2000-10-9河海大學, 潘學萍6-5 電力系統的電壓調整利用無功功率 補償調壓 對于無功功率較充足的系統，通過發電機和變壓器調壓基本上可使各負荷點的電壓保持在允許范圍內，但當系統中無功電源不夠充足時，就必須采用無功功率補償調壓。前者不須附加設備，而后者必須借助于無功電源。無功功率的產生基本上不消耗能源，但是無功功率沿電力網傳送卻要引起有功功率損耗和電壓損耗。合理地配置無功功率補償容量，以改變電力網的無功潮流分布，可以減少網絡中的有功功率損耗和電壓損耗，從

30、而改善用戶的電壓質量。本節主要從調壓要求的角度來討論無功功率補償容量的選擇問題。這類補償設備大致可分為：2000-10-9河海大學, 潘學萍 并聯電容器并聯補償 調相機 并聯在主電路中，提供感性無功功率 靜止補償器串聯補償：串聯在主電路中的電容器。抵償線路中的感抗。6-5-1 并聯補償設備調壓1.各種補償設備的調壓方式 不管哪種補償設備，其工作原理都是在高峰負荷（重負荷）時發感性無功功率，補償負荷所需無功，從而減少這部分感性無功在線路上產生的電壓降落，以提高負荷的端電壓。不同的補償設備其調壓方式不盡相同。2000-10-9河海大學, 潘學萍（1）調相機 改變勵磁電流if來調節其供應或吸收的感性

31、無功功率。若其安裝處端電壓恒定，則無功功率與勵磁電流之間有線性關系。 隨著勵磁電流if的增加，其發出的感性無功隨之增加。（2）靜止補償器靜止補償器有多種形式，最典型的形式有： 調相機調節性能自飽和電抗器：不可控，其工作原理同前。主要用于限制 電壓波動。直流助磁飽和電抗器：改變直流助磁電流iclc改變電抗器吸2000-10-9河海大學, 潘學萍取的感性無功功率，從而改變補償器供應或吸取的感性無功功率。高端電壓恒定時,其發出的（或吸收）無功功率與idc基本成線性關系。如圖所示： 直流助磁 可控硅控制電抗器型靜止補償器1投入全部電容器 2投入部分電容器 3不投入電容器t2000-10-9河海大學,

32、潘學萍（3）并聯電容器 只能吸取容性無功功率，不能調節，只能成組投入以改變其供應的感性無功功率。 由于調節方式的不同，從而補償設備的運行方式也不相同。若補償后負荷點在任何情況下其感性無功功率為定值（實際上電容器無法達到此要求）。 下面僅以調相機為例來說明。1補償前 2補償后 （a）負荷功率（b） 調相機功率 并聯設備的運行方式2000-10-9河海大學, 潘學萍 上圖（a）中相對線2的正負功率正好由調相機來提供。 有關靜止補償器的運行方式大家自己看，在此不再介紹。可以想象由于電容不能吸收感性無功，所以用電容進行補償后不能使無功負荷保持恒定。2. 按調壓要求選擇無功補償設備容量如圖為一簡單網絡，

33、供電點的電壓U1和負荷功率P+jQ已給定，線路電容和變壓器的勵磁功率略去不計。 簡單電力網的無功功率補償1U2UjXR jQPCjQ2000-10-9河海大學, 潘學萍未加補償設備之前，若不計電壓降的橫分量有：U2歸算到高壓側的變電所低壓母線電壓。在變電所低壓側設置容量QC無功補償裝置后，網絡傳送到負荷點的無功功率為（Q-QC），這時低壓側歸算到高壓側的電壓相應變為U2 c，故有：若補償前后U1保持不變，則有：由此可求得將變電所低壓母線電壓歸算值由U2 U2C時所需要的無功補償容量為：221UQXPRUUC2CC21UXQQPRUUC2CC222UXQQPRUUQXPRU2000-10-9河海

34、大學, 潘學萍上式方括號中第二項值很小，故可略去，從而 （6-18）如果變壓器的變比為k，經補償后變電所低壓側要求保持的實際電壓為U2C，則U2C=kU2C。將其代入式（6-18）得： （6-19）由上式知補償容量QC與調壓要求（U2C為多少）和變壓器的變比選擇有關。k的選擇原則是：在滿足調壓的要求下，使無功補償容量為最小。2C22C2C2CUQXPRUQXPRUUXUQ2C2C2CUUXUQkUUXUkUkUXkUQ2C2C222C2C2C2000-10-9河海大學, 潘學萍 下面就補償設備為靜止電容器、調相機為例分別闡述變比的選擇及無功補償容量的選擇。（1）補償設備為靜止電容器 一般而言，

35、大負荷時降壓變電所電壓偏低，小負荷時電壓偏高。而電容器只能發感性無功以提高電壓，不能吸收無功以降低電壓。為了充分利用補償容量，最大負荷時電容器應全部投入，最小負荷時全部退出。具體計算步驟如下： 根據調壓要求，按最小負荷時沒有補償的情況確定變壓器的分接頭。設U2min最小負荷時低壓母線歸算到高壓側的電壓U2min最小負荷時低壓母線要求保持的實際電壓2000-10-9河海大學, 潘學萍則 ，由此可求出降壓變壓器的分接頭電壓Ut為：再按最大負荷時的調壓要求計算補償容量。即（6-20）式中 U2Cmax低壓母線補償后要求保持的實際電壓 U2max補償前低壓母線歸算到高壓側的電壓 由式（6-20）計算求

36、得QC后，從產品目錄（手冊）中選擇合適的設備。最后根據確定的變比和選定的容量，校驗實際的電壓變化。N2tmin2min2UUUUmin2min2N2tUUUU 2max2maxC2maxC2CkkUUXUQ2000-10-9河海大學, 潘學萍（2）補償設備為同步調相機 同步調相機過激運行，發出感性無功功率使電壓升高，欠激運行吸收感性無功功率使電壓降低。若最大負荷時，調相機按額定容量過激運行，在最小負荷時按二分之一額定容量欠激運行，則調相機的容量將得到充分利用。 根據以上條件可確定變比k。最大負荷時，同步調相機容量為：（6-21）最小負荷時調相機容量為：（6-22）2max2maxC2maxC2

37、CkkUUXUQ2min2minC2minC2CkkUUXUQ5 . 02000-10-9河海大學, 潘學萍兩式相除得：由此可得： 按上式求得的k，選擇一個最接近的U1t，確定實際變比k=U1t/U2 N,將此k代入式（6-21）可求出需要的調相機容量。根據手冊選擇容量最接近的調相機。并校驗電壓。 靜止補償器的容量選擇同調相機，這里不再累述。 電壓消耗 中兩個分量：和：由有功和電阻產生。低壓電網中，導線截面小，R較大，因此這部分比重較大。min2minC2minC2max2maxC2maxC2UkUUUkUU22minC22maxC2min2minC2max2maxC2U2UUU2UUkUQX

38、PRUUPRUQXUPR2000-10-9河海大學, 潘學萍UQX：由無功和電抗產生。高壓電網中，XR，這部分大于前一部分。 所以在高壓電網中，減小輸送的無功功率可產生比較顯著的調壓效果。在低壓電網中這種調壓方法就不太合適。例題：P.2712000-10-9河海大學, 潘學萍6-5-2 通過串聯補償電容器調壓 串聯電容器抵償線路中的感抗，既可用于調壓，也可提高電力系統運行的穩定性。 調壓：用于電壓等級較低如10kv、35kv、110kv串聯電容 提高系統穩定性：電壓等級較高的輸電系統如 220kv及以上。其作用在于提高輸送容量，從而 提高系統穩定性。電力系統暫態分析中介紹。 現在，我們主要討論

39、串聯電容器用于調壓。 設簡單系統如圖所示。1U2UjXR LLjQP 2000-10-9河海大學, 潘學萍1UC2ULLjQP CjX 串聯電容器補償未加串聯電容器補償前，有串聯電容器后就變成串聯電容器后電壓損耗之差為22212UXQRPUC2C22C12U)XX(QRPUC2C22222C121212UXXQRPUXQRPUUU2000-10-9河海大學, 潘學萍U2、U2C：串聯前后負荷端的電壓若近似認為它們都等于線路額定電壓UN，則由上式可得： U：為線路末端電壓要提高的數值 求得XC后就可選擇串聯電容器的容量。 線路上串聯接入的電容器是由許多單個電容器并聯組成，如圖。2N12CQUUX

40、CI2000-10-9河海大學, 潘學萍 若每臺電容器的額定電流為INC，額定電壓為UNC，額定容量為QNCUNCINC，則可根據通過的最大負荷電流Icmax和所需的容抗值XC分別計算電抗器串、并聯的臺數n、m以及三相電容器的總容量QC： （6-25） 三相總共需要的電容器臺數為3mn。安裝時全部電容器串、并聯后裝在絕緣平臺上。 串聯接入的電容器安裝的地點與負荷和電源的分布有關。地點選擇的原則時：使沿線電壓盡可能均勻，且各負荷點電壓均在允許范圍內。 在單電源線路上，當負荷集中在線路末端時，可將串NCNCNCCCmaxCNCmaxCNCImnU3mnQ3QXInUImI2000-10-9河海大學

41、, 潘學萍聯電容器安裝在線路末端，以免始端電壓過高和通過電容器的短路電流過大；若沿線有若干負荷時，可安裝在未加串聯電容補償前二分之一線路電壓損耗處。（a）負荷集中在線路末端 （b）沿線有若干負荷 串聯電容器提高的末端電壓數值 （即調壓效果）隨無功負荷Q2的大小而變化，負荷大時增大，負荷小時減小，恰與調壓的要求一致。這是串聯電容器調壓CX12UCX2U12NC212UXQU2000-10-9河海大學, 潘學萍的一個顯著優點，它適用于負荷變化較頻繁的場合。 但對負荷功率因數高（如cos 0.95）或導線截面小的線路，由于 分量的比重較大，串聯補償的調壓效果就很小。故串聯電容器調壓一般用在供電電壓為35kv或10kv、負荷波動大而頻繁、功率因數又很低的配電線路上。 補償度：補償所需的容抗值XC和被補償線路原來的感抗值X2之比。即k=XC/XL 在配電網絡中以調壓為目的串聯電容補償，其補償度接近于1或大于1，一般在14