電力系統(tǒng)有功無功及調(diào)整

第一節(jié)功率三角形

一、概述

1.有功和無功的概念

電力系統(tǒng)無論是發(fā)電廠發(fā)出的電能還是消費的電能，其電功率都可分為有功

功率和無功功率。有功功率就是指電能轉(zhuǎn)化為熱能或者機械能等形式被人們使用

或消耗的能量，有功電能是我們最直接能感受到的電功率；而無功功率比較抽象,

它是指用于建立電場能和磁場能相互交換所必須的、并用來在電氣設(shè)備中建立和

維持磁場的那部分電功率。它不對外作功，而是轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?，凡是?/p>

電磁線圈的電氣設(shè)備要建立磁場，都要消耗無功功率。

無功功率決不是無用的功率，它的作用很大.電動機需要建立和維持旋轉(zhuǎn)磁

場，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動而帶動機械運動的轉(zhuǎn)子磁場就是靠從電源取得無功功率建立的；

變壓器也同樣需要無功功率在變壓器的一次線圈建立磁場,進而才能在二次線圈

感應(yīng)出電壓。因此沒有無功功率，電動機就不會轉(zhuǎn)動，變壓器也不能變壓,交流接

觸器也不會吸合.

無功功率的符號用Q表示，單位為乏(Var)或干乏(kVar)o

發(fā)電廠(站)擔(dān)負著向用戶提供安全優(yōu)質(zhì)電能的任務(wù)，由于電能不能儲存，因此發(fā)

電廠(站)必須按照用戶的需求向系統(tǒng)實時送出經(jīng)濟安全優(yōu)質(zhì)足量的有功和無功

電能，確?？偘l(fā)出電能與總需求電能的平衡。

2.電能質(zhì)量的兩個重要指標

電壓和頻率是衡量電能質(zhì)量的兩個重要指標，有功功率充足與否直接影響是

頻率的變動，而影響電壓質(zhì)量的直接因素就是無功功率。

電力系統(tǒng)中各種用電設(shè)備只有在電壓和頻率為額定值時才能有安全運行和最好

的經(jīng)濟指標。但是在電力系統(tǒng)的止常運行中，用電負荷和系統(tǒng)運行方式都是經(jīng)常

變化的，也由此引起電壓和頻率發(fā)生變化,不可避免地出現(xiàn)電壓和頻率偏移。

電力系統(tǒng)運行中,頻率的穩(wěn)定與否取決于有功功率的平衡，電壓水平高低取決F

無功功率的平衡。系統(tǒng)中的仃功電源和各種無功電源的功率輸出必須能滿足系統(tǒng)

負荷和網(wǎng)絡(luò)損耗在額定狀態(tài)下對行功功率和無功功率的需求，否則就會偏離額定

值，系統(tǒng)的安全和經(jīng)濟運行指標就不可能實現(xiàn)。

二、功率三角形

1.有功功率

在交流電路中，凡是消耗在電阻元件上、功率不能可逆轉(zhuǎn)換的那部分功率

（如轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?、光能或機械能）稱為有功功率，簡稱有功用“P”表示，單位

是瓦（W）或千瓦（KW）o

它反映了交流電源在電阻元件上做功的能力大小，或單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌?/p>

量形式的電能數(shù)值.實際上它是交流電在一個周期內(nèi)瞬時轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌芰啃问降?/p>

電能數(shù)值，故又稱平均功率。它的大小等于瞬時功率最大值的1/2,就是等于

電阻元件兩端電壓有效值與通過電阻元件中電流有效值的乘積。

2.無功功率

無功功率比較抽象，它不對外作功。在交流電路中，凡是具有電感性或電容

性的元件，在通過后便會建立起電感線圈的磁場或電容器極板間的電場。因此,

在交流電每個周期內(nèi)的上半部分（瞬時功率為正值）時間內(nèi)，它們將會從電源吸收

能量用建立磁場或電場；而下半部分（瞬時功率為負值）的時間內(nèi)，其建立的磁

場或電場能量又返回電源。因此,在整個周期內(nèi)這種功率的平均值等于零。就是

說，電源的能量與磁場能量或電場能量在進行著可逆的能量轉(zhuǎn)換，而并不消耗

功率。為了反映以上事實并加以表示,將電感或電容元件與交流電源往復(fù)交換的

功率稱之為無功功率，簡稱無功用“Q”表示。單位是乏（Var）或千乏（KVar）。

無功功率是交流電路中由于電抗性元件（指純電感或純電容）的存在而進行

可逆性轉(zhuǎn)換的那部分電功率，它表達了交流電源能量與磁場或電場能量交換的

最大速率。

實際工作中，凡是有線圈和鐵芯的感性負載，它們在工作時建立磁場所消耗的

功率即為無功功率。無功功率決不是無用功率，它的用處很大。電動機需要建立

和維持旋轉(zhuǎn)磁場,使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，從而帶動機械運動，電動機的轉(zhuǎn)子磁場就是靠從

電源取得無功功率建立的；變壓器也同樣需要無功功率，才能使變壓器的一次線

圈產(chǎn)生磁場，在二次線圈感應(yīng)出電壓。因此，沒有無功功率，電動機就不會轉(zhuǎn)動，

變壓器也不能變壓，交流接觸器不會吸合。

在正常情況下，用電設(shè)備不但要從電源取得有功功率，同時還需要從電

源取得無功功率。如果電網(wǎng)中的無功功率供不應(yīng)求,用電設(shè)備就沒有足夠的元功

功率來建立正常的電磁場，這些用電設(shè)備就不能鏤持在額定情況下工作，用電設(shè)

備的端電壓就要下降，用電設(shè)備就不能正常運行。

無功功率不足對供電、用電產(chǎn)生的不良影響主要表現(xiàn)在：

⑴降低發(fā)電機有功功率的輸出。

⑵降低輸、變電設(shè)備的供電能力。

⑶造成線路電壓損失增大和電能損耗的增加。

⑷造成低功率因數(shù)運行和電壓下降，使電氣設(shè)備容量得不到充分發(fā)揮.

從發(fā)電機通過高壓輸電線供給的無功功率，遠遠滿足不了負荷的需要，所以在

電網(wǎng)中需要添置一些無功補償裝置來補充無功功率,以保證用戶對無功功率的需

要，使用電設(shè)備在額定電壓下T作c

3.視在功率

交流電源所能提供的總功率，稱之為視在功率，在數(shù)值上是交流電路中電

壓與電流的乘積。

視在功率用S表示.單位為伏安（VA）或千伏安（KVA）o它通常用來表示交

流電源設(shè)備（如變壓器）的容量大小.

視在功率既不等于有功功率，也不等于無功功率，但它既包括有功功率，又包

括無功功率。能否使視在功率100KVA的變壓器輸出100KW的有功功率，主要取

決于負載的功率因數(shù)。

4.功率三角形

視在功率（S）、有功功率（P）及無功功率（Q）之間的關(guān)系，可以用功率

二角形來表示，如下圖所示.它是一個直角二角形，兩直角邊分別為Q與P,斜邊

為S。S與P之間的夾角①為功率因數(shù)它反映了該交流電路中電壓與電流之間的

相位差（角）。

圖1功率三角形

各種功率有如下關(guān)系式:

第二節(jié)有功功率和頻率調(diào)整

一、頻率隨負荷的變化與影響

1.頻率不穩(wěn)的影響頻率是衡量電能質(zhì)量的一個重要指標，工業(yè)中普遍應(yīng)用

的是異步電動機，其轉(zhuǎn)速和輸出有功均與頻率有關(guān)，頻率的變化直接影響到產(chǎn)

品的質(zhì)量,頻率的變化也影響電子設(shè)備的精確性。

頻率不光是影響工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品，對電力系統(tǒng)的正常運行也是十分有害的。汽輪發(fā)

電機在額定頻率下運行時效率最佳，頻率偏高或偏低對葉片都有影響；電廠的給

排水泵、風(fēng)機等在頻率降低時都要減小出力，直接威脅到電力生產(chǎn)的安全；頻率

降低時，異步電動機和變壓器的勵磁電流增大，無功功率損耗增加，這些會使

電力系統(tǒng)無功平衡和電壓調(diào)整增加困難。

2、頻率偏差范圍由于系統(tǒng)中的負荷隨時在變動，發(fā)電機的電磁功率存在機械

慣性，頻率是不可能絕對平衡的，因此電力系統(tǒng)中的頻率隨時都在變化。為了

滿足用戶的需要，頻率的變化有個允許范圍，電力工業(yè)技術(shù)管理法規(guī)中規(guī)定的

頻率偏差范圍為：

±0.2~±0。5電一些二業(yè)發(fā)達國家系統(tǒng)頻率偏移大致控制在不超過土0.1Hz

3.系統(tǒng)負荷的分類根據(jù)負荷的變化規(guī)律，系統(tǒng)負荷可以分為三種，第一

種是變化幅度小，變化周期較短；第二種是變化周期較長，屬于此類負荷的主要

有電爐，電氣機車等;第三種是變化緩慢的持續(xù)變動負荷。引起負荷變化的原

因主要是工廠的作息制度、人民的生活規(guī)律等.

當然負荷的變化將引起頻率的相應(yīng)的變化.第一和變化負荷引起的頻率偏移將由

發(fā)電機組的調(diào)速器進行調(diào)整，這種調(diào)整通常稱為頑率的一次調(diào)整;第二種負荷引

起的頻率變動僅靠調(diào)速器的作用往往不能將頻率偏移限制在容許范圍之內(nèi)：這

時必須有調(diào)頻器參與頻率調(diào)整，這種調(diào)整通常稱為頻率的二次調(diào)整.

二、有功功率與頻率的關(guān)系

1.負荷的有功功率與頻率的關(guān)系

當頻率變化時，系統(tǒng)中的有功負荷也將發(fā)生變化，系統(tǒng)中有功負荷隨頻率

的變化特性稱為負荷的靜態(tài)頻率特性。

根據(jù)所需的有功功率與頻率的關(guān)系可將負荷分成以下幾種:

1）與頻率的變化無關(guān)的負荷，如照明、整流負荷。

2）與頻率的一次方成正比的負荷

3）與頻率的二次方成正比的負荷

4）與頻率的高次方成正比的負荷.

整個系統(tǒng)的負荷有功與頻率的關(guān)系式：

當頻率偏離額定值不大時，負荷的靜態(tài)頻率特性常用一條直線近似表示。

斜率稱為負荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)，由全系統(tǒng)各類負荷比重.決定，不同系統(tǒng)或

同一系統(tǒng)不同時刻值都不同，它是不能整定的。

2.發(fā)電機組的有功功率與頻率的關(guān)系

當系統(tǒng)有功功率平衡遭到破壞，引起頻率變化,原動機的調(diào)速系統(tǒng)將自動改

變原動機的進水量,相應(yīng)增加或減少發(fā)電機出力，這種有功出力同頻率之間的關(guān)

系稱為調(diào)速器的功-頻率靜態(tài)特性。

機組的靜態(tài)調(diào)差系數(shù)

上式與系統(tǒng)的負荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)公式互為倒數(shù)，但區(qū)別在多了一個負號，

原因是系統(tǒng)中的有功功率是與頻率成正比變化：有功多了，頻率自然升高。發(fā)電

機的有功與頻率成反比變化，并且符號相反。

靜態(tài)調(diào)差系數(shù)的倒數(shù)就是機組的單位調(diào)節(jié)功率。由靜態(tài)調(diào)差系數(shù)公式可以看出,

調(diào)差系數(shù)愈小，頻率的偏移亦愈小，但是因受機組調(diào)速機構(gòu)的限制，調(diào)差系數(shù)

的調(diào)整范圍是有限的.通常水輪機組取0.02飛.04o

3.電力系統(tǒng)的有功功率與頻率調(diào)節(jié)關(guān)系

要確定電力系統(tǒng)的負荷變化引起的頻率波動，需要同時考慮負荷及發(fā)電機組

兩者的調(diào)節(jié)效應(yīng)。為簡單起見只考慮一臺機組和一個負荷的情況.把負荷和發(fā)

電機的靜態(tài)特性畫在一張圖上。

圖2發(fā)電機組的p—f曲線

現(xiàn)假定系統(tǒng)負荷增加了△PD0,其特性曲線變?yōu)镻2（f）,發(fā)電機組仍是原來的特

性，那么新的穩(wěn)態(tài)運行點將由P2⑴和發(fā)電機組的靜態(tài)特性的交點B決定，與此相

應(yīng)的系統(tǒng)頻率為f2,由圖可見，由于頻率變化了△工且△仁f2—fl<0

此時發(fā)電機的功率輸出的增量

△PG=—KGAf

由于負荷的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)所產(chǎn)生的負荷功率變化為“

△PD=KDAf

當頻率下降時，4PD是負的。故負荷功率的實際增量為：

△PD+APDO=APDO+KDAf

它應(yīng)同發(fā)電機組的功率增量相平衡，即

△PD+APDO=APG△PDO=一(KG+KD)Af=-kAf

根據(jù)上式可知：系統(tǒng)負荷增加時，在發(fā)電機組功率頻率特性和負荷本身的調(diào)節(jié)

效應(yīng)共同作用下又達到了新的功率平衡，即：一方面，負荷增加，頻率下降，發(fā)電

機按有差調(diào)節(jié)特性增加輸出；另一方面負荷實際取用的功率也因頻率的下降而有

所減小.

根據(jù)圖可知：發(fā)電機組已經(jīng)滿載運行，即運行到D點，在D點以后，發(fā)電機組的靜

態(tài)特性將是一條與縱軸平行的直線，在這段KG=O。當系統(tǒng)的負荷再增加時，由于

發(fā)電機已沒有可調(diào)節(jié)的容量，不能再增加輸出了，只有靠頻率下降后負荷本身

的調(diào)節(jié)效應(yīng)的作用來取得新的平衡，但由于負荷的調(diào)節(jié)效應(yīng)數(shù)值比較小，所以

負荷增加所引起的頻率下降就相當嚴重了。

三、電力系統(tǒng)的頻率調(diào)整

L自動發(fā)電控制AGC系統(tǒng)

利用調(diào)度監(jiān)控計算機、通道、遠方終端、執(zhí)行裝置、發(fā)電機組自動化裝置等

組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，監(jiān)測、調(diào)整電力系統(tǒng)的頻率來控制發(fā)電機出力。它是電力

系統(tǒng)調(diào)度自動化的主要內(nèi)容之一。

(1)簡介AGC是發(fā)電機組在規(guī)定的出力調(diào)整范圍內(nèi)，跟蹤電力調(diào)

度下發(fā)的指令，按照一定調(diào)節(jié)速率實時調(diào)整發(fā)電出力滿足電力系統(tǒng)頻率和

聯(lián)絡(luò)線功率控制要求的操作，或者說自動發(fā)電控制是對電網(wǎng)部分機組出力

進行調(diào)整，以滿足控制目標要求。

基本功能是：負荷頻率控制(LFC)、經(jīng)濟調(diào)度控制(EDC)、備用容量監(jiān)視

(RM)、AGC性能監(jiān)視(AGCPM)、聯(lián)絡(luò)線偏差控制(TBC)等.

基本目標是：保證發(fā)電出力與負荷平衡，保證系統(tǒng)頻率為額定值。電力系統(tǒng)

的供電頻率是系統(tǒng)正常運行的主要參數(shù)之一，若總輸出功率與總功率消耗

之間失去平衡時頻率就發(fā)生波動，嚴重.時會出現(xiàn)頻率崩潰，要保證電能的質(zhì)

量，就必須對電力系統(tǒng)頻率進行監(jiān)視和調(diào)整.當頻率偏離額定值后，就調(diào)節(jié)

發(fā)電機的I"力以使電力系統(tǒng)的有功功率達到新的平衡。所以，自動發(fā)電控制

是通過對供電頻率的監(jiān)測、調(diào)整實現(xiàn)的。

一個大的電力系統(tǒng)是由兒個區(qū)域電力系統(tǒng)通過聯(lián)絡(luò)線互聯(lián)構(gòu)成。各區(qū)

域電力系統(tǒng)按預(yù)定計劃進行功率交換。每一個區(qū)域電力系統(tǒng)的負荷、線路

損耗與聯(lián)絡(luò)線凈交換功率之和必須與該地區(qū)的發(fā)電出力相等。

（2）控制指標

自動發(fā)電控制的功能指標為

1）電力系統(tǒng)頻密偏差（△￡）小于±0.1Hz,

2）與鄰區(qū)電力系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)線凈交換功率保持在計劃值。

（3）調(diào)頻廠與非調(diào)頻廠

參加調(diào)頻的發(fā)電廠稱為調(diào)頻廠，對調(diào)頻廠的要求為：

1）所有調(diào)頻廠的調(diào)速系統(tǒng)均應(yīng)符合自動控制的要求，調(diào)整靈敏，死區(qū)小

等；

2）水電廠的機組自動裝置和火電廠的常規(guī)熱工自動裝置應(yīng)完好地投用；

3）水電站的機組可調(diào)容量應(yīng)滿足0?100%的要求；

4）火電廠的可調(diào)容量要求滿足50~100%額定范圍內(nèi)調(diào)整。負荷變動速度

要求最大為每分鐘3%額定值。

2.頻率調(diào)整和電壓的關(guān)系

電力系統(tǒng)中的有功功率和無功功率需求既同電壓有關(guān)，也同頻率有關(guān)：頻

率或電壓的變化都將通過系統(tǒng)的負荷特性同時影響到有功功率和無功功率的平

衡。

當系統(tǒng)中的頻率下降時，無功需求略有增加,頻率高時，無功需求略有減少.

當電網(wǎng)中的電壓提高時，負荷所需的有功功率將要增加，電網(wǎng)中的損耗略

有減少，系統(tǒng)總的有功功率需求有所增加。如果有功電源不充裕，將引起頻率的

下降；當電壓降低時，系統(tǒng)總的有功需求將要減少，從而導(dǎo)致頻率的升高。

當系統(tǒng)由于有功和無功不足引起頻率和電壓都偏低時，應(yīng)該首先

解決有功功率平衡的問題，因為頻率的提高能減少無功功率的缺額，這對于調(diào)

整電壓是有利的；但如果首先去提高電壓，就會擴大有功的缺額，導(dǎo)致頻率更加

下降，因而無助于改善系統(tǒng)的運行條件。

調(diào)頻和調(diào)壓的區(qū)別，全系統(tǒng)的頻率是統(tǒng)一的，調(diào)頻涉及整個系統(tǒng),

而無功功率平衡和電壓調(diào)整則有可能按地區(qū)解決。

第三節(jié)無功功率與電壓調(diào)整

一、電壓的變化與影響

1.電壓不穩(wěn)的影響

電壓是衡量電能質(zhì)量的又一個重要指標，電壓過高或過低都會對用戶造成不良

的影響：

(1)、低電壓的危害：

在電力系統(tǒng)中最常見的用電設(shè)備是異步電動機、各種電熱設(shè)備、照明用具以

及家用電器。這些設(shè)備與電壓的關(guān)系十分密切。電動機的轉(zhuǎn)矩是與電壓的平方成

正比，當電壓下降時轉(zhuǎn)矩也下降，如果電動機所知的機械負荷不變，電動機的轉(zhuǎn)

差增大，定子電流也隨之增大，發(fā)熱加劇繞組溫度增高，加速絕緣老化，當電壓再

低時，電動機將停轉(zhuǎn);電壓降低,照明燈不亮，電爐冶煉時間長，降低效率;電壓降

低，會使網(wǎng)絡(luò)中的功率損耗和能量損耗將加大，電壓過低還可能危及電力系統(tǒng)運

行穩(wěn)定。

(2)、電壓高的危害：

電壓偏高，用電設(shè)備的使用壽命將縮短，加在設(shè)備上的電場變強，使介質(zhì)中

的局部產(chǎn)生放電就是電老化，在超高壓網(wǎng)絡(luò)中還將增加電暈損耗等。

2.電壓偏差允許范圍

電力系統(tǒng)根據(jù)電壓等級的不同，制定了各類用戶的電壓偏差允許范

圍：

l)35kV及以上用戶供電電壓正負偏差絕對值之和不超過額定電壓的19%0

2)10kV用戶的電壓允許偏差值，為系統(tǒng)額定電壓的土7%.

3)380V用戶的電壓允許偏差值，為系統(tǒng)額定電壓的±7%。

二、4)220V用戶的電壓允許偏差值，為系統(tǒng)額定電壓的+5%?TO%。

三、事故后考慮時間較短，事故又不經(jīng)常發(fā)生，電壓偏移容許比正常值再

多5%。

四、無功功率與電壓的關(guān)系

L負荷的無功與電壓的關(guān)系

電力系統(tǒng)負荷中,大部分是感性負荷，需要消耗無功功率，現(xiàn)在以幾個典型

的無功負荷研究無功功率與電壓的關(guān)系。

1）異步電動機

異步電動機是電力系統(tǒng)中的主要無功負荷，占了比較大的比重。根據(jù)異步

電動機的等值電路，列出它所消耗的無功功率為：

為勵磁功率同電壓平方成正比，實際上當電壓較

高時，由于飽和影響，勵磁電抗還將下降,所需的無功會更多；為漏抗所需的無

功損耗，如果負載功率不變，當電壓降低時，轉(zhuǎn)差將增大，定子電流隨之增大，相

應(yīng)地在漏抗中的無功損耗也要增大。

綜合這兩部分無功功率的變化特點，可得異步電

機的無功功率與端電壓的關(guān)系曲線如圖。

圖3電動機的Q—v曲線

可見，在額定電壓附近，電動機的無功功率隨電壓的升降而增減，當電壓明

顯地低于額定值時,無功功率主要由漏抗中的無功損耗決定，隨電壓下降具有上

升的性質(zhì)。

2）變壓器的無功損耗

變壓器無功損耗包括勵磁損耗和漏抗損耗。

勵磁功率大致與電壓平方成在正比，當通過變壓器的視在功率不變時，漏抗

中損耗的無功功率與電壓平方正反比，變壓器的無功損耗電壓特性也與異步電

動機的相似。由于變壓器的、數(shù)值比較大，變壓器在額定情況下，消耗的無功功

率的數(shù)值相當可觀，因此變壓器空載運行也要消耗電能。

3）輸電線路的無功損耗輸電線路用口形等值電路表示

線路串聯(lián)電抗中的無功功率損耗與所通過電流的平方成正比：

即

線路電容的充電功率

線路的無功功率總損耗為+=

從線路的無功功率總損耗可以看出，線路輕載時，線路的無功總損耗為負,

電路變?yōu)榱藷o功電源，因此晚高峰過后，有的電廠機組需深度進相運行。

從以上幾個典型的無功損耗元件的無功損耗特性可以看出，電壓與無功成在

緊密的關(guān)系.

2.無功電源與電壓的關(guān)系

電壓是電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的乂一個重要指標，系統(tǒng)中的無功電源出力應(yīng)滿足

系統(tǒng)所有無功負荷加網(wǎng)絡(luò)損耗的需求，否則電壓就會偏離額定值。

電壓偏低時，系統(tǒng)中的功率損耗和能量損耗就會加

大,電壓過低時還可能危及系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，甚至引起電壓崩潰；電壓過高時,

各種電氣設(shè)備的絕緣可能受到損害，只仃通過合理的無功補償才能使電壓水平達

到額定運行的標準和滿足用戶的要求。

在電力系統(tǒng)運行中，無功電源在任何時刻都應(yīng)司負

荷的無功功率加電網(wǎng)的無功損耗之和（及總的無功負載）相等，也就是說無論何

時電網(wǎng)中的無功總是平衡的，問題在于無功的這種平衡是在什么樣的電壓水平

下實現(xiàn)的。

圖4無功電源與電壓的關(guān)系曲線

系統(tǒng)總的無功電源包括發(fā)電機輸出的無功功率和各種無功補償設(shè)備的無功

功率.上圖所示的無功電源與電壓的關(guān)系曲線中，1.3是系統(tǒng)（無功電源）的無

功電壓曲線,2.4是負荷的無功電壓曲線。

五、如果此時系統(tǒng)的無功功率是平衡的，那么曲線1與曲線2的交點a,即為

額定電壓下的無功平衡點，對應(yīng)的電壓就是額定電壓Ue；當負荷無功增

加時，負荷的無功一電壓特性如曲線4,如果此時系統(tǒng)的無功沒有相應(yīng)

的增加，電源的電壓一無功特性曲線仍為曲線1,這時曲線1與曲線4的

交點c就代表了新的無功平衡點，并由此決定了負荷電壓為Ua,顯然Ua

<Le,這說明負荷無功增加后，系統(tǒng)的無功總電源已不能滿足在額定電壓

Ue下無功平衡的需要，因此，只好降低電壓運行，以取得在較低電壓Ua

下的無功功率平衡.如果此時系統(tǒng)內(nèi)發(fā)電機又無充足的無功備用，我們只

有通過投入無功補償電容器，使系統(tǒng)的無功一電壓特性曲線上移到曲線

3,從而使曲線3與曲線4的交點b所確定的電壓接近額定電壓Ueo

六、所以，投切無功補償裝置可以補償系統(tǒng)無功、穩(wěn)定和提高系統(tǒng)電壓水平，

確保在額定電壓Ue下的無功平衡。

七、電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整

1.電壓的調(diào)整概述

電壓的調(diào)整，一般采用就地調(diào)整，因為在線路上傳輸無功既增加電壓損耗,

又增加有功損耗。

調(diào)壓方式：逆調(diào)壓、順調(diào)壓、常調(diào)壓。

大負荷時升高電壓、小負荷時降低電壓，這種調(diào)壓方式稱為“逆調(diào)壓〃。

大負荷時允許偏低電壓運行，但不能低于額定值的205%；小負荷時允許

偏高一些運行，但不超過額定電壓的7。5%,這種方式成為順調(diào)壓.

介于逆調(diào)壓和順調(diào)壓之間的調(diào)壓叫常調(diào)壓，即在任何負荷下，中樞點電壓

保持為恒定的數(shù)值。

逆調(diào)壓方式用于遠距離、負荷波動大的中樞點；順調(diào)壓方式用于離負荷中

心近、或負荷波動小的中樞點。

實現(xiàn)電壓調(diào)整的方法：

1）發(fā)電機調(diào)壓

改變發(fā)電機勵磁電流的大小進行調(diào)壓。

2）改變變壓的分接頭進行調(diào)壓

一般廠站的主變壓器高壓側(cè)都有分接頭，能改變分接頭進行調(diào)壓。變壓器調(diào)

壓是有級調(diào)壓，變化幅度比較大。

變壓器調(diào)壓分為：有栽調(diào)壓和無載調(diào)壓。

3）改變網(wǎng)絡(luò)的無功功率分配

各電力網(wǎng)的網(wǎng)點采用無功補償設(shè)備進行補償。

4）改變線路參數(shù)

在線路上串接電容器。利用電容器的容抗補償線路的感抗，使電壓損耗中分

量減小，從而提高線路末端電壓.

木串前：串后：

以上兩式電壓損耗之差，使線路末端電壓提高的數(shù)值

串聯(lián)接入的電容器安裝地點與負荷和電源的分布有關(guān)，地點選擇的原則是:使沿

線電壓盡可能均勻，各負荷點電壓都在允許范圍內(nèi)。電容的串接要根據(jù)網(wǎng)絡(luò)來定,

對單電源線路,要求到線路末端安裝，這樣可以避免始端電壓過高和通過電容器

的短路電流過大；對沿線有若干個負荷，安裝在補償前產(chǎn)生二分之一線路電壓損

耗之處。

串補一般用于35KV、10KV、負荷波動大而頻繁、功率因數(shù)又很低的配電線路上，

補償所需要的容抗值XC和被補償線路原來的感抗值XL之比稱為補償度一般選在

廣4之間。對超高壓輸電線路加上串補，其作用在于提高輸送容量和提高系統(tǒng)運

行的穩(wěn)定性，其補償度也不一致。

2.自動電壓控制AVC系統(tǒng)介紹

電網(wǎng)自動無功電壓閉環(huán)控制系統(tǒng)(簡稱AVC系統(tǒng))是通過監(jiān)視關(guān)口的無功和變

電站母線電壓，保證關(guān)口無功和母線電壓合格的條件下進行無功電壓優(yōu)化計算,

通過改變電網(wǎng)中可控?zé)o功電源的出力，無功補償設(shè)備的投處變壓器分接頭的調(diào)

整來滿足安全經(jīng)濟運行條件?，提高電壓質(zhì)量，降低網(wǎng)損。系統(tǒng)優(yōu)化的口標為關(guān)U

無功合格，母線電壓合格，網(wǎng)損最優(yōu).

圖5為AVC系統(tǒng)的原理框圖.現(xiàn)根據(jù)圖5對系統(tǒng)簡單介紹如下：

(1)AVC系統(tǒng)接口與SCADA系統(tǒng)的的連接

它是通過地區(qū)變電站內(nèi)的RTU與系統(tǒng)服務(wù)器及SCADA工作站通信的，所以每

個變電站內(nèi)都要有遠方終端，它是電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的重要組成部分，它的主

要任務(wù)是將變電站的實時運行信息送給調(diào)度控制中心，把調(diào)度的控制、調(diào)節(jié)等命

令送給廠站執(zhí)行。

(2)AVC系統(tǒng)接口與省網(wǎng)主站AVC系統(tǒng)的連接

通過與省網(wǎng)主站AVC系統(tǒng)的連接通信，地區(qū)電網(wǎng)可根據(jù)省局下發(fā)的無功指令

對電容器和變壓器分接頭進行調(diào)節(jié),對各變電站進行電壓無功的調(diào)整，進而實現(xiàn)

對地區(qū)電網(wǎng)的無功優(yōu)化控制。

(3)系統(tǒng)的基本功能

①全網(wǎng)電壓優(yōu)化功能：當無功功率流向合理，某

變電站10kV側(cè)母線電壓越上限或越下限運行，處在不合理范圍時,分析同電源、

同電壓等級變電站和上級變電站電壓情況，決定是調(diào)節(jié)本變電站有載主變分接

頭開關(guān)還是調(diào)節(jié)上級電源變電

站有載主變分接頭開關(guān)檔位，實現(xiàn)全網(wǎng)調(diào)節(jié)電壓,

可以達到以盡可能少的有載調(diào)壓變壓器分接開關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)，達到最大范圍地提

高電壓水平，同時避免了多變電站多主變同時調(diào)節(jié)主變分接開關(guān)可能引起的調(diào)

節(jié)振蕩。

圖5自動電壓無功控制系統(tǒng)原理框圖

全網(wǎng)調(diào)節(jié)電壓，可以達到以盡可能少的有載調(diào)壓變壓器分接開關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)，

達到最大范圍地提高電壓水平，同時避免了多變電站多主變同時調(diào)節(jié)主變分接

開關(guān)可能引起的調(diào)節(jié)振蕩。

實施有載調(diào)壓變壓器分接開關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)優(yōu)化分配，保證了電網(wǎng)有載調(diào)壓變壓

器分接開關(guān)動作安全和減少日常維護工作量。

實現(xiàn)熱備用有載調(diào)壓變壓器分接開關(guān)檔位聯(lián)調(diào)，使熱備用有載調(diào)壓變壓器

分接開關(guān)檔位與運行有載調(diào)壓變壓器分接開關(guān)檔位一致調(diào)節(jié)，可迅速完成熱備

用變壓器的并聯(lián)運行。

②全網(wǎng)無功優(yōu)化功能：當電網(wǎng)內(nèi)各級變電站電壓處在合格范圍內(nèi)時，可控

制本級電網(wǎng)內(nèi)無功功率流向，使其更為合理，達到無功功率分層就地平衡，提

高受電功率因數(shù)。

依據(jù)電網(wǎng)對電壓、無功變化的需要，計算并決策同電壓等級不同變電站電容

器組、同變電站不同容量電容器組誰優(yōu)先投入。省網(wǎng)關(guān)口功率因數(shù)不合格時，優(yōu)

化220kV及其下級變電所的電容器組的投切.

③無功電壓綜合優(yōu)化功能：當變電站10kV母線電壓越上限時，先降低主變

分接開關(guān)檔位,如達不到要求,再切除電容器。當變電站10kV母線電壓超下限時，

先投入電容器，達不到要求時,再提高主變分接開關(guān)檔位,盡可能做到電容器投

入量達到最合理。預(yù)測10kV母線電壓和負荷變化，防止無功補償設(shè)備投切振蕩.

第四節(jié)④網(wǎng)損的優(yōu)化：在電壓和功率都合格的情況下，通

過設(shè)備的電壓、網(wǎng)損靈敏度分析和綜合的調(diào)整費用

來進行排隊選擇控制的設(shè)備。對設(shè)備的控制保證電

壓合格，同時不引起電壓的太大變化。通過定義設(shè)

備的調(diào)整費用來控制調(diào)整頻度和調(diào)整優(yōu)先級。

第五節(jié)⑤實現(xiàn)逆調(diào)壓：軟件系統(tǒng)可以根據(jù)當前的負荷水平,

自動實現(xiàn)高峰負荷電壓偏上限運行，低谷負荷電

壓偏下限運行的逆調(diào)壓功能。電壓校正、功率因數(shù)

校正、網(wǎng)損優(yōu)化這三個功能的優(yōu)先級根據(jù)用戶考核

和管理的規(guī)定設(shè)定。

第六節(jié)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定簡介

一、概述

1.何謂電力系統(tǒng)穩(wěn)定問題

把電力系