电力系统分析 教学课件 作者 孙秋野_ 电力系统分析第六章.ppt

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1、第六章电力系统的无功功率平衡和电压调整1.电力系统无功功率的平衡2.电力系统电压调整3.无功功率的经济分布NortheasternUniversity第六章电力系统的无功功率平衡和电压调整本章要点：NortheasternUniversity6.1电力系统无功功率的平衡电压是衡量电能质量的另一项重要指标。电力系统的电压和频率一样也需要经常调整。由于电压偏移过大时，会影响工农业生产产品的质量和产量，损坏设备，甚至引起系统性的“电压崩溃”，造成大面积停电。影响电力系统电压的主要因素是无功功率。6.1.1无功功率负荷在电力系统的各种用电设备中，除一小部分照明负荷消耗有功功率、为数不多的同步电动机发

2、出一部分无功功率外，大量的异步电动机消耗无功功率。异步电动机的等值电路如图6-1所示，其消耗的无功功率为：（6-1）其中为励磁电抗消耗的无功功率，与电压U近似成二次曲线关系(因为电压较高时，由于磁饱和使有所下降)，为漏抗消耗的无功功率，随着电压的降低而增大(因为电压降低，负载功率不变的情况下，电流增大)。第六章电力系统的无功功率平衡和电压调整NortheasternUniversity对应的负荷的无功功率--电压特性如图6-2所示。图中，为电动机的受载系数(实际负荷与额定负荷之比)。由图可见，在额定电压附近，电动机的无功功率随电压的升高或降低而增大或减小；当电压明显低于额定值时，无功功率随电

3、压的下降而增大(起主要作用)。第六章电力系统的无功功率平衡和电压调整NortheasternUniversity6.1.2无功功率损耗电力系统的无功损耗包括变压器和线路的无功损耗。变压器的无功损耗包括励磁损耗和漏抗中的损耗，即（6-2）可见，变压器的无功损耗一电压特性与异步电动机类似。线路的无功损耗包括线路串联电抗中的无功损耗与线路电容的充电功率，即（6-3）对35kV及以下的线路，充电功率甚小，线路消耗无功功率。对110kV及以上线路，当线路传输功率较大时，线路电抗消耗的无功功率大于充电功率，线路无功损耗成为无功负载；当传输功率较小(小于自然功率)时，充电功率大于线路电抗消耗的无功，线路无

4、功损耗成为无功电源。第六章电力系统的无功功率平衡和电压调整NortheasternUniversity6.1.3无功功率电源电力系统的无功电源，除发电机外，还有同步调相机、静电电容器、静止无功补偿器及近年来发展起来的静止无功发生器。后四种装置又称无功补偿装置。1.发电机发电机既是惟一的有功功率电源，又是最基本的无功功率电源。发电机在额定状态下运行时，可发出无功功率为：（6-4）式中——发电机的额定视在功率、额定有功功率和额定功率因数角。图6-3示出了发电机的运行相量图(额定运行条件下的)，图中相量正比于定子额定电流，也可按比例表示发电机的额定视在功率，其在纵、横轴上的投影即为；相量比于转子额

5、定电流。第六章电力系统的无功功率平衡和电压调整NortheasternUniversity据此相量图作出了发电机的运行极限图。运行极限图表明在不同功率因数下，受发电机定子额定电流(额定视在功率)、转子额定电流(空载电势)、原动机出力(额定有功功率)等的限制，发电机应发有功功率和无功功率的限额。图中，以A为圆心，以AC为半径的圆弧表示定子额定电流的限制；以O为圆心，OC为半径的圆弧表示转子额定电流的限制；水平线DC表示原动机出力的限制。此外，曲线DF表示当发电机超前功率因数运行即进相运行时，发电机静态稳定性和定子端部温升的限制。发电机应发有功功率、无功功率的限额在图中体现为曲线段AB、BC、C

6、D、DF包围的面积。第六章电力系统的无功功率平衡和电压调整NortheasternUniversity2.同步补偿机（调相机）它是专门用来生产无功功率的一种同步电机。在过励磁、欠励磁的不同情况下，它可分别发出或吸收感性无功功率。而且，只要改变它的励磁，就可以平滑地调节无功功率输出，单机容量也可以做得较大。通常，它可以直接装设在用户附近就近供应无功功率，从而减少输送过程中的损耗。但由于它是旋转电机，故有功功率损耗较大。3.并联电容器静电电容器可按三角形和星形接法连接在变电所母线上。它供给的无功功率QC值与所在节点电压的平方成正比，即：第六章电力系统的无功功率平衡和电压调整Northeaster

7、nUniversity缺点：电容器的无功功率调节性能比较差。优点：静电电容器的装设容量可大可小，既可集中使用，又可以分散安装。且电容器每单位容量的投资费用较小，运行时功率损耗亦较小，维护也较方便。4.静止补偿器静止补偿器是20世纪60年代起发展起来的一种新型可控的静止无功补偿装置，它简称为SVC。其特点是：利用晶闸管电力电子元件所组成的电子开关来分别控制电容器组与电抗器的投切，这样它的性能完全可以做到和同步补