電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整與無功補(bǔ)償電力系統(tǒng)分析引例-電壓與功率傳輸?shù)年P(guān)系在電力系統(tǒng)中，功率的傳輸會導(dǎo)致輸電元件兩端產(chǎn)生電壓差。下面以一個的簡單110kV點(diǎn)對點(diǎn)供電系統(tǒng)為例，來說明電壓與功率傳輸?shù)南嗷ビ绊憽Ｈ艚o定電源側(cè)電壓U1恒定（取值115kV），負(fù)荷側(cè)有功功率變化為P2(t)；對于無功負(fù)荷，分別做出如下假定，并分別對應(yīng)負(fù)荷側(cè)電壓U2(t)、U‘2(t)、U’‘2(t)：(1)恒定功率因數(shù)(cosφ=0.8)對應(yīng)的無功負(fù)荷Q2(t)；(2)恒定無功負(fù)荷為40Mvar；(3)無功負(fù)荷為0Mvar。簡單供電系統(tǒng)在相同的有功功率輸送條件下，通過輸電線傳送的無功功率越小，線路上的壓降越低，受端節(jié)點(diǎn)電壓就會維持在較高水平。引例-電壓與功率傳輸?shù)年P(guān)系負(fù)荷有功、無功功率的變化和負(fù)荷側(cè)電壓波動如圖a、b所示。表1為三種受端電壓的最大、最小值和電壓質(zhì)量合格情況a有功、無功負(fù)荷隨時間變化b負(fù)荷側(cè)的電壓波動

U2(t)U’2(t)U’’2(t)最高電壓值/kV107.5105.9112.8最低電壓值/kV101.1103.2109.1電壓質(zhì)量越下限越下限合格表1三種無功負(fù)荷下受端電壓的最大、最小值和電壓質(zhì)量合格情況引例-電壓與功率傳輸?shù)年P(guān)系由于電力系統(tǒng)的負(fù)荷是變化的，各輸電元件上的電壓降也是隨時間變化的，在這樣變化的條件下，如何能始終保持各節(jié)點(diǎn)電壓均不超出規(guī)定的范圍，是一個有挑戰(zhàn)的問題。電力系統(tǒng)電壓調(diào)整的必要性1PART問題什么是電壓偏移？電壓偏移有何影響？允許的電壓范圍？電壓偏離的允許范圍電壓是衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。電力系統(tǒng)電壓調(diào)整就是采用各種必要的調(diào)控手段確保在任何運(yùn)行方式下所有節(jié)點(diǎn)電壓值均在規(guī)定的合格范圍內(nèi)。我國標(biāo)準(zhǔn)《GB/T12325-2008電能質(zhì)量供電電壓偏差》規(guī)定了電壓偏差的定義：

國標(biāo)還規(guī)定了各電壓等級的允許電壓偏移。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：“35kV及以上供電電壓正、負(fù)偏差絕對值之和不超過標(biāo)稱電壓的10%”。電網(wǎng)額定電壓電壓允許偏移35kV及以上±5%10kV及以下±7%事故時再加5%，正偏移不能超過10%我國規(guī)定的允許偏移電壓偏離的危害除了有效值之外，衡量交流電壓質(zhì)量有三相對稱性、平穩(wěn)波形質(zhì)量（諧波含量）、瞬態(tài)波形質(zhì)量（電壓閃變、電壓陷落）等方面的指標(biāo)。對于電力用戶而言，各種用電設(shè)備都是按相應(yīng)電壓等級的標(biāo)稱電壓來設(shè)計制造的，供電電壓偏離額定值，將影響設(shè)備的性能或運(yùn)行品質(zhì)。（1）電壓偏高將可能造成設(shè)備額外的發(fā)熱，導(dǎo)致設(shè)備壽命的降低或絕緣損壞。（2）對于電阻性負(fù)載（電加熱爐等），電壓偏低將導(dǎo)致發(fā)熱量降低，影響產(chǎn)品質(zhì)量；（3）對于電力系統(tǒng)而言，偏低的電壓增加了發(fā)生電壓失穩(wěn)的風(fēng)險。全系統(tǒng)普遍的低電壓運(yùn)行將導(dǎo)致網(wǎng)損的增大。過高的電壓使電力設(shè)備面臨過電壓損壞的風(fēng)險。電力系統(tǒng)的電壓波動按照節(jié)點(diǎn)電壓是否易變的屬性，電力系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)可以分為有連續(xù)可調(diào)節(jié)無功支撐、可以指定電壓的恒壓節(jié)點(diǎn)和沒有連續(xù)可調(diào)節(jié)無功支撐的電壓隨動節(jié)點(diǎn)。（1）有連續(xù)可調(diào)節(jié)無功支撐的恒壓節(jié)點(diǎn)：可以指定電壓參考值并在一定范圍內(nèi)松弛無功功率的節(jié)點(diǎn)；（2）沒有連續(xù)可調(diào)節(jié)無功支撐的電壓隨動節(jié)點(diǎn)，該類節(jié)點(diǎn)的電壓隨其有功、無功負(fù)荷的波動而變化。恒壓節(jié)點(diǎn)電壓隨動節(jié)點(diǎn)輸出無功超過上下限裝設(shè)連續(xù)可調(diào)的無功電源控制節(jié)點(diǎn)電壓屬性電力系統(tǒng)的電壓波動由于各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷處于由高峰到低谷的往復(fù)變化中，會使得電壓隨動節(jié)點(diǎn)的電壓隨之發(fā)生由低到高的變化。恒壓節(jié)點(diǎn)電壓負(fù)荷電壓隨動節(jié)點(diǎn)電壓不變高峰電壓較低不變低谷電壓較高為了應(yīng)對運(yùn)行方式變化帶來的電壓波動，就需要有針對性地進(jìn)行電壓調(diào)整，使所有節(jié)點(diǎn)電壓在各種運(yùn)行方式下都處于合格范圍。對于負(fù)荷功率變化幅度較大、所連接輸電線路較長的電壓隨動節(jié)點(diǎn)，在負(fù)荷高峰時可能發(fā)生電壓偏差超限的問題。為了避免過多的調(diào)壓動作，應(yīng)該協(xié)調(diào)考慮最大、最小運(yùn)行方式，盡量找到同時滿足兩種運(yùn)行方式的同一種恒壓節(jié)點(diǎn)電壓/無功補(bǔ)償設(shè)定方式。當(dāng)最大、最小運(yùn)行方式的調(diào)壓方案無交集時，應(yīng)尋求需要較少調(diào)壓操作的過渡運(yùn)行方案。更精細(xì)的電壓調(diào)整可以通過自動電壓控制（AVC）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。電壓調(diào)整的主要原則電力系統(tǒng)電壓調(diào)整的定量關(guān)系2PART問題影響電壓隨動節(jié)點(diǎn)電壓的主要關(guān)聯(lián)因素是什么？調(diào)壓手段和電壓隨動節(jié)點(diǎn)電壓之間的定量關(guān)系？如何協(xié)調(diào)不同運(yùn)行方式下的調(diào)壓問題？以簡單電力系統(tǒng)為例，節(jié)點(diǎn)1為發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，可視為恒壓節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)2帶有有功和無功負(fù)荷，是電壓隨動節(jié)點(diǎn)。簡單電力系統(tǒng)中電壓調(diào)整的定量關(guān)系忽略線路的電容功率、變壓器的勵磁功率。變壓器的參數(shù)已歸算到高壓側(cè)。電壓隨動節(jié)點(diǎn)的電壓UⅡ

與包括發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)電壓在內(nèi)的各變量之間的基本關(guān)系如下：式中，UⅠ為恒壓節(jié)點(diǎn)電壓；UⅡ?yàn)殡妷弘S動節(jié)點(diǎn)電壓；ΔU為電壓降落縱分量（假設(shè)忽略電壓降落橫分量）。

（1）簡單電力系統(tǒng)中電壓調(diào)整的定量關(guān)系通常滿足條件R<<X，UⅡ與線路上傳輸?shù)臒o功功率Q的大小強(qiáng)相關(guān)。電壓隨動節(jié)點(diǎn)的電壓與恒壓節(jié)點(diǎn)電壓、變壓器變比（k1、k2）、輸電線路傳輸?shù)挠泄β蔖、無功功率Q以及線路阻抗參數(shù)均有關(guān)。求解一元二次方程可得輸電路徑上的總電壓降落通常不超過10%簡化得簡單電力系統(tǒng)中電壓調(diào)整的定量關(guān)系（1）改變發(fā)電機(jī)電壓調(diào)壓的定量關(guān)系暫不考慮變比的影響，設(shè)k1=k2=1.0若負(fù)荷功率和元件參數(shù)不變，且發(fā)電機(jī)電壓指定值的上調(diào)空間大于εU，則只要將發(fā)電機(jī)指定電壓上調(diào)εU，就可以校正此電壓越限。設(shè)UⅡ低于下限ULB的值εU。簡單電力系統(tǒng)中電壓調(diào)整的定量關(guān)系（2）無功功率補(bǔ)償調(diào)壓的定量關(guān)系考慮R<<X，在節(jié)點(diǎn)2補(bǔ)償ΔQ校正電壓越限εU，則補(bǔ)償?shù)碾娙菪詿o功功率應(yīng)為簡單電力系統(tǒng)中電壓調(diào)整的定量關(guān)系假設(shè)k1*k2=1.0，則有校正后末端節(jié)點(diǎn)電壓為令可得假設(shè)UⅠ

=1.05，若εU=0.05，只要取k1>=1.024,k2<=0.977，即可將UⅡ校正至電壓下限ULB。（3）改變變壓器變比調(diào)壓的定量關(guān)系仍以UⅡ低于下限ULB為例，即εU>0。當(dāng)兩變壓器變比（k1=k2=1.0）均在標(biāo)準(zhǔn)分接頭時，末端節(jié)點(diǎn)電壓為若要通過調(diào)整變比校正末端節(jié)點(diǎn)電壓越限量εU，應(yīng)使k1>1.0,k2<1.0。

復(fù)雜電力系統(tǒng)中電壓調(diào)整的定量關(guān)系復(fù)雜電力系統(tǒng)，依然可以將節(jié)點(diǎn)劃分為恒壓節(jié)點(diǎn)和電壓隨動節(jié)點(diǎn)兩類。原則上，任一復(fù)雜電力系統(tǒng)均可表示為下圖的抽象形式。復(fù)雜電力系統(tǒng)示意圖復(fù)雜電力系統(tǒng)中電壓調(diào)整的定量關(guān)系改變恒壓節(jié)點(diǎn)電壓和變壓器變比調(diào)壓的定量關(guān)系發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)均為電壓恒定節(jié)點(diǎn)，可以用向量表示負(fù)荷節(jié)點(diǎn)均為電壓隨動節(jié)點(diǎn)，可表示為一個列向量建立節(jié)點(diǎn)電壓方程將電流和電壓取增量形式:此時假設(shè)負(fù)荷不變，則的第二式可以寫作由于含非標(biāo)準(zhǔn)變比的變壓器可以通過Π形等值模型轉(zhuǎn)化為阻抗和導(dǎo)納的連接，因此變壓器變比對電壓隨動節(jié)點(diǎn)電壓的影響就包含在節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣中，即復(fù)雜電力系統(tǒng)中電壓調(diào)整的定量關(guān)系改變恒壓節(jié)點(diǎn)電壓和變壓器變比調(diào)壓的定量關(guān)系以恒壓節(jié)點(diǎn)電壓為自變量，電壓隨動節(jié)點(diǎn)電壓為因變量的關(guān)系式無功功率補(bǔ)償調(diào)壓的定量關(guān)系無功補(bǔ)償量對電壓隨動節(jié)點(diǎn)電壓的定量關(guān)系可以轉(zhuǎn)化為求取各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷無功功率的變化量與UⅡ變化量的關(guān)系。潮流的無功功率約束方程為：將上式化簡并在當(dāng)前狀態(tài)點(diǎn)泰勒展開并舍去高次項(xiàng)，則電壓調(diào)整后各變量變化量之間的關(guān)系為：

（13）

（14）復(fù)雜電力系統(tǒng)中電壓調(diào)整的定量關(guān)系

（15）矩陣形式：取式

的第一式，則有：假設(shè)此時恒壓節(jié)點(diǎn)的電壓不變，即ΔUΙ=0，則有：在工程上，往往通過數(shù)值計算，求取變量間的靈敏度來定量評估變量之間的影響程度。無功功率補(bǔ)償調(diào)壓的定量關(guān)系復(fù)雜電力系統(tǒng)中電壓調(diào)整的定量關(guān)系不同運(yùn)行方式下調(diào)壓控制量的協(xié)調(diào)3PART問題在6.2節(jié)中分析了電壓隨動節(jié)點(diǎn)電壓與不同相關(guān)變量的定量關(guān)系如何協(xié)調(diào)考慮最大、最小運(yùn)行方式的電壓控制量設(shè)定？當(dāng)系統(tǒng)處于最大運(yùn)行方式時，負(fù)荷取用的功率在最小運(yùn)行方式時，負(fù)荷取用的功率為比較式可知，節(jié)點(diǎn)2的電壓UⅡ可以近似表示為節(jié)點(diǎn)2的電壓為

設(shè)節(jié)點(diǎn)2的電壓允許范圍為[ULB,UUB]如果[UIImin,UIImax]∈[ULB,UUB]

，節(jié)點(diǎn)2的電壓偏移都會在允許的范圍內(nèi)。否則，節(jié)點(diǎn)2電壓在某種運(yùn)行方式下出現(xiàn)了越下限或超上限的情況，甚至由于負(fù)荷波動幅度過大，兩種情況兼而有之，都需要進(jìn)行調(diào)壓。不同運(yùn)行方式下調(diào)壓控制量的協(xié)調(diào)不同運(yùn)行方式下恒壓節(jié)點(diǎn)電壓的協(xié)調(diào)在最大運(yùn)行方式下將原本低于允許范圍的電壓隨動節(jié)點(diǎn)電壓向上調(diào)整至允許范圍之內(nèi)，可以通過將恒壓節(jié)點(diǎn)的電壓參考值提高。調(diào)壓后，發(fā)電機(jī)發(fā)出的無功功率為調(diào)壓前，發(fā)電機(jī)發(fā)出的無功功率為調(diào)壓后，易得這個簡單系統(tǒng)的有功損耗為可得，在其它條件不變的前提下，提高系統(tǒng)電壓后，有功損耗會降低。不同運(yùn)行方式下恒壓節(jié)點(diǎn)電壓的協(xié)調(diào)不同運(yùn)行方式下調(diào)壓控制量的協(xié)調(diào)在最小運(yùn)行方式下，電力系統(tǒng)輕載，如維持在最大運(yùn)行方式下發(fā)電機(jī)端電壓不變，則電壓隨動節(jié)點(diǎn)電壓還存在越上限的可能。假設(shè)，在最小運(yùn)行方式下，保持最大運(yùn)行方式下的恒壓節(jié)點(diǎn)電壓調(diào)整方案不變，為。節(jié)點(diǎn)2電壓為：此時等式右側(cè)分子的第一項(xiàng)增大，而第二項(xiàng)也就是電壓損耗部分將減小，極易出現(xiàn)，則電壓隨動點(diǎn)電壓將越上限，也是電系統(tǒng)運(yùn)行所不允許的。如果想通過對恒壓節(jié)點(diǎn)電壓的控制使最小運(yùn)行方式下，電壓隨動節(jié)點(diǎn)電壓在允許范圍之內(nèi)，可以給恒壓節(jié)點(diǎn)設(shè)置低一些的電壓參考值。不同運(yùn)行方式下恒壓節(jié)點(diǎn)電壓的協(xié)調(diào)不同運(yùn)行方式下調(diào)壓控制量的協(xié)調(diào)不同運(yùn)行方式下變壓器變比的協(xié)調(diào)不同運(yùn)行方式下調(diào)壓控制量的協(xié)調(diào)由升壓變壓器變比和降壓變壓器變比均會影響電壓隨動節(jié)點(diǎn)的電壓以降壓變壓器為例，維持節(jié)點(diǎn)1電壓不變，如何通過改變變壓器變比，使節(jié)點(diǎn)2的電壓偏移保持在允許范圍內(nèi)。假設(shè)，在最大負(fù)荷式下，節(jié)點(diǎn)2的電壓U2max比負(fù)荷允許的最低電壓ULB小εUmax。通過調(diào)整降壓變壓器的電壓比k2，使節(jié)點(diǎn)2電壓滿足最低要求。降壓變壓器的電壓比調(diào)整為,其與調(diào)壓前電壓比k2的關(guān)系為調(diào)壓后，電力系統(tǒng)中變量將滿足如下關(guān)系變比調(diào)整量聯(lián)立上兩式，就可解得為不同運(yùn)行方式下變壓器變比的協(xié)調(diào)不同運(yùn)行方式下調(diào)壓控制量的協(xié)調(diào)在最小運(yùn)行方式下，如果降壓變壓器變比維持最大運(yùn)行方式的設(shè)置由于

較小，如,則節(jié)點(diǎn)2的電壓越上限。如果需要在最小運(yùn)行方式下將原本高于允許范圍的負(fù)荷電壓調(diào)整至允許范圍之內(nèi)，可以通過適當(dāng)提高降壓變壓器的分接頭電壓。不同運(yùn)行方式下變壓器變比的協(xié)調(diào)不同運(yùn)行方式下調(diào)壓控制量的協(xié)調(diào)綜合以上分析，貌似負(fù)荷的調(diào)壓難題已經(jīng)得以解決，即只需要調(diào)高/降低變壓器的變比（改變分接頭），就可以自由的控制負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓。其實(shí)不然！無載調(diào)壓變壓器，切換分接頭需要將變壓器退出運(yùn)行。這種類型的變壓器分接頭一經(jīng)選定，不能頻繁切換，這就涉及到在最大和最小運(yùn)行方式下，如何兼顧不同運(yùn)行方式的變壓分接頭選取問題，具體將在變壓器調(diào)壓的工程應(yīng)用中展開討論。有載調(diào)壓變壓器，可以帶負(fù)載切換分接頭，但問題是有載調(diào)壓變壓器的分接頭數(shù)量也是有限的，即電壓調(diào)節(jié)范圍受限。不同運(yùn)行方式下變壓器變比的協(xié)調(diào)不同運(yùn)行方式下調(diào)壓控制量的協(xié)調(diào)不同運(yùn)行方式下并聯(lián)無功功率補(bǔ)償量的協(xié)調(diào)不同運(yùn)行方式下調(diào)壓控制量的協(xié)調(diào)假設(shè)并聯(lián)無功補(bǔ)償設(shè)備接入前，由于系統(tǒng)處于最大負(fù)荷

，節(jié)點(diǎn)2的電壓低至

，超過了負(fù)荷允許的最低電壓

，在負(fù)荷側(cè)接入并聯(lián)無功補(bǔ)償設(shè)備，使其提供的無功功率直接被負(fù)荷所消耗，可減少長距離輸電線路傳送無功導(dǎo)致的電壓損耗。在節(jié)點(diǎn)2處接入一個無功補(bǔ)償設(shè)備，提供的無功功率為

，設(shè)補(bǔ)償后，節(jié)點(diǎn)2的電壓提高為

。簡單電力系統(tǒng)的各節(jié)點(diǎn)的電壓關(guān)系為通過推導(dǎo)可得補(bǔ)償設(shè)備需提供的無功為遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于前一項(xiàng)由此可見，無功補(bǔ)償容量不僅與低壓母線調(diào)壓要求有關(guān)，而且還與變壓器電壓比的選擇有關(guān)。變壓器電壓比選擇合適，就可以使補(bǔ)償設(shè)備小些，較為經(jīng)濟(jì)。因此，存在著無功功率補(bǔ)償容量QC的選擇與變壓比k的選擇相互配合問題。根據(jù)采用無功補(bǔ)償裝置運(yùn)行特性的差異，QC與k的配合原則也有所區(qū)別，這部分也將在后面的工程應(yīng)用介紹中做進(jìn)一步討論。不同運(yùn)行方式下并聯(lián)無功功率補(bǔ)償量的協(xié)調(diào)不同運(yùn)行方式下調(diào)壓控制量的協(xié)調(diào)中樞點(diǎn)電壓調(diào)整方式利用對恒壓節(jié)點(diǎn)在不同運(yùn)行方式下設(shè)置不同的電壓參考值，盡量保持系統(tǒng)中電壓隨動節(jié)點(diǎn)的電壓保持在允許范圍內(nèi)，這種調(diào)壓方式稱為“中樞點(diǎn)調(diào)壓”。在工程上，可根據(jù)中樞點(diǎn)所管轄的電力系統(tǒng)中負(fù)荷分布的遠(yuǎn)近及負(fù)荷波動的程度，對不同中樞點(diǎn)的電壓調(diào)整方式提出不同要求，以確定一個大致的電壓波動允許范圍。一般分為逆調(diào)壓、順調(diào)壓和常調(diào)壓三類調(diào)壓方式。不同運(yùn)行方式下調(diào)壓控制量的協(xié)調(diào)逆調(diào)壓：最大負(fù)荷時要提高中樞點(diǎn)的電壓（1.05UN），以抵償線路上因最大負(fù)荷而增大的電壓損耗，在最小負(fù)荷時要將中樞點(diǎn)電壓降低一些（1.0UN），以防止負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的電壓過高。發(fā)電廠的母線一般要求采用“逆調(diào)壓”。順調(diào)壓：在最大負(fù)荷時允許中樞點(diǎn)電壓低一些（1.025UN），在最小負(fù)荷時允許中樞點(diǎn)電壓高一些（1.075UN）。對于中樞點(diǎn)至負(fù)荷的供電線路不長，負(fù)荷大小變動不大的電壓中樞點(diǎn)，可以采用“順調(diào)壓”。常調(diào)壓：把中樞點(diǎn)電壓保持在(1.02~1.05)UN，不必隨負(fù)荷變化來調(diào)整中樞點(diǎn)的電壓。以上都是指系統(tǒng)正常運(yùn)行時的調(diào)壓方式，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生事故時，因電壓損耗比正常時大，故電壓水平將在上面的基礎(chǔ)上允許再降低約5%。中樞點(diǎn)電壓調(diào)整方式不同運(yùn)行方式下調(diào)壓控制量的協(xié)調(diào)中樞點(diǎn)電壓調(diào)整方式中，“逆調(diào)壓”對調(diào)壓的要求最為苛刻，也最難達(dá)成。而“順調(diào)壓”的調(diào)壓要求相對而言容易實(shí)現(xiàn)。尤其電壓中樞點(diǎn)距離負(fù)荷節(jié)點(diǎn)過遠(yuǎn)或負(fù)荷波動范圍過大時，由于中樞點(diǎn)電壓也不能大幅偏離額定值，這樣單純采用中樞點(diǎn)調(diào)壓方式將不能滿足負(fù)荷的調(diào)壓需求。思考與討論中樞點(diǎn)是否真的具有代表性？中樞點(diǎn)電壓調(diào)整方式不同運(yùn)行方式下調(diào)壓控制量的協(xié)調(diào)無功電源的運(yùn)行特性和調(diào)壓控制量計算4PART問題1.無功功率電源主要有哪些？運(yùn)行特性如何？2.各種措施電力系統(tǒng)的無功電源不僅包含發(fā)電機(jī)，還有許多其它種類的無功電源，相對于有功電源來說，無功電源具有易得性。無功電源主要有：同步發(fā)電機(jī)；同步調(diào)相機(jī)；并聯(lián)補(bǔ)償電容器；靜止無功補(bǔ)償器；靜止無功發(fā)生器下面將對電力系統(tǒng)的主要無功功率電源的運(yùn)行特性作簡單介紹。無功電源的運(yùn)行特性和調(diào)壓控制量計算無功電源的運(yùn)行特性-發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)唯一的有功功率電源，也是基本的無功功率電源。發(fā)無功功率的能力：與同時發(fā)出的有功功率有關(guān)，由發(fā)電機(jī)的PQ極限曲線決定。無功電源的運(yùn)行特性和調(diào)壓控制量計算有功備用足夠時，可讓負(fù)荷中心的發(fā)電機(jī)少發(fā)有功、多發(fā)無功，有利于無功的局部平衡；當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行在最小負(fù)荷時，發(fā)電機(jī)可以吸收部分無功功率（進(jìn)相運(yùn)行），從而在一定程度上抑制電壓的過度升高。對于線路較長、供電范圍較大、有多級變壓的供電系統(tǒng)，從發(fā)電廠到最遠(yuǎn)處的負(fù)荷點(diǎn)之間，電壓損耗的數(shù)值和變化幅度都比較大，如圖。在發(fā)電機(jī)遠(yuǎn)離負(fù)荷中心時，調(diào)壓效果不佳，往往還需與其他調(diào)壓方法配合使用。無功電源的運(yùn)行特性-發(fā)電機(jī)無功電源的運(yùn)行特性和調(diào)壓控制量計算最大負(fù)荷時，從發(fā)電機(jī)至線路末端的總電壓損耗為35%；最小負(fù)荷時，總電壓損耗為15%，兩者相差20%。如其發(fā)電機(jī)高壓母線采用逆調(diào)壓，顯然不能滿足負(fù)荷的調(diào)壓要求。靜電電容器，重要的無功補(bǔ)償設(shè)備，應(yīng)用非常普遍。優(yōu)點(diǎn)：費(fèi)用低廉、能量損耗小，而且裝設(shè)可大可小，而且既可以集中使用，也可分散裝設(shè)來就地供應(yīng)無功功率，以降低網(wǎng)絡(luò)的電能損耗。缺點(diǎn)：發(fā)出的無功功率與電壓平方成正比，當(dāng)電壓降低時發(fā)出的無功功率顯著減少。只能分組投切而不能連續(xù)調(diào)節(jié)，且只能發(fā)出無功而不能吸收無功功率。無功電源的運(yùn)行特性-靜電電容器無功電源的運(yùn)行特性和調(diào)壓控制量計算同步調(diào)相機(jī)是一種特殊運(yùn)行狀態(tài)下的同步電機(jī)，其運(yùn)行于電動機(jī)狀態(tài)，不帶機(jī)械負(fù)載也不帶原動機(jī)，只向電力系統(tǒng)提供或吸收無功功率。過激運(yùn)行時發(fā)出無功（無功電源）；欠激運(yùn)行時吸收無功（無功負(fù)荷）。優(yōu)點(diǎn)：無功調(diào)節(jié)平滑既可為無功電源也可為無功負(fù)荷；強(qiáng)行勵磁時，在系統(tǒng)故障情況下，還能調(diào)整電壓，有利于提高穩(wěn)定性。缺點(diǎn)：其為旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備，運(yùn)行維護(hù)比較比較復(fù)雜，且投資費(fèi)用大；一般在滿負(fù)荷運(yùn)行時，有功功率損耗為額定容量的1.5%～5%。無功電源的運(yùn)行特性-同步調(diào)相機(jī)無功電源的運(yùn)行特性和調(diào)壓控制量計算靜止無功補(bǔ)償器（StaticVarCompensator，SVC）簡稱靜止補(bǔ)償器，是由電容器及各種電抗元件構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)對無功功率快速、連續(xù)的調(diào)節(jié)。常用的有晶閘管控制電抗器型（TCR型）、晶閘管開關(guān)電容型（TSC型）和飽和電抗器型（SR型）三種。無功電源的運(yùn)行特性-靜止無功補(bǔ)償器無功電源的運(yùn)行特性和調(diào)壓控制量計算優(yōu)點(diǎn)：調(diào)節(jié)能力強(qiáng)，特性平滑反應(yīng)速度快可分相補(bǔ)償損耗小，維護(hù)簡短缺點(diǎn)：最大補(bǔ)償量正比于電壓平方，電壓低時補(bǔ)償量小諧波污染TCR型TSC型SR型無功電源的運(yùn)行特性-靜止無功發(fā)生器無功電源的運(yùn)行特性和調(diào)壓控制量計算靜止無功發(fā)生器（StaticVarGenerator，簡稱SVG）是指采用全控型電力電子器件組成的橋式變流器來進(jìn)行動態(tài)無功補(bǔ)償?shù)难b置。SVG的基本原理是將橋式變流電路通過電抗器并聯(lián)（或直接并聯(lián)）在電網(wǎng)上，適當(dāng)調(diào)節(jié)橋式變流電路交流側(cè)輸出電壓的相位和幅值，或者直接控制其交流側(cè)電流，使該電路吸收或發(fā)出滿足要求的無功電流，從而實(shí)現(xiàn)動態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康摹＃╝）電壓型橋式電路（b）電流型橋式電路靜止無功補(bǔ)償器相比，靜止無功發(fā)生器的優(yōu)點(diǎn)是：響應(yīng)速度更快、運(yùn)行范圍更廣、諧波含量少；尤其重要的是，電壓較低時仍可向系統(tǒng)注入較大的無功功率。變壓器除分為升壓變壓器和降壓變壓器外，依據(jù)是否能帶負(fù)載調(diào)整變壓器的變比，還可分為無載調(diào)壓變壓器和有載調(diào)壓變壓器兩類。無載調(diào)壓變壓器必須在停電的情況下才能調(diào)節(jié)其高壓繞組的分接頭，其調(diào)壓范圍較小，一般在±5%以內(nèi)。一年中只能調(diào)節(jié)1~2次，這類普通的無載調(diào)壓變壓器在電力系統(tǒng)中應(yīng)用十分廣泛。無功電源的運(yùn)行特性和調(diào)壓控制量計算變壓器分接頭計算因此，對于無載調(diào)壓變壓器，分接頭一經(jīng)選定，不適合頻繁更改，在選擇分接頭過程中，就需要同時兼顧最大運(yùn)行方式與最小運(yùn)行方式時的調(diào)壓需求。設(shè)變壓器上在最大負(fù)荷時通過的功率為Pmax+jQmax，最小負(fù)荷時通過的功率為Pmin+jQmin。在最大負(fù)荷和最小負(fù)荷情況下，高壓母線1電壓分別為U1min和U1max，歸算到高壓側(cè)的變壓器阻抗為RT+jXT，低壓母線在最大負(fù)荷和最小負(fù)荷下的調(diào)壓要求為變壓器變比k是高壓繞組分接頭電壓Ut和低壓繞組額定電壓U2N之比，即k=Ut/U2N。降壓變壓器等值電路圖無功電源的運(yùn)行特性和調(diào)壓控制量計算變壓器分接頭計算-降壓變壓器變壓器在最大負(fù)荷和最小負(fù)荷下分別恰好滿足低壓母線的調(diào)壓需求，那么變壓器的變比就應(yīng)該等于低壓母線在高壓側(cè)的歸算值與低壓母線調(diào)壓要求電壓之比。即。式中，

和

分別為最大負(fù)荷和最小負(fù)荷下，在阻抗上的電壓降落縱分量，可表示為：無功電源的運(yùn)行特性和調(diào)壓控制量計算變壓器分接頭計算-降壓變壓器在最大和最小負(fù)荷下，需要選擇的分接頭電壓分別為計算得到的分接頭電壓和極大可能不相等，在工程中，可以采用近似的方法，即變壓器高壓繞組的分接頭電壓取最大和最小負(fù)荷時分接頭電壓的平均值，即為根據(jù)Ut·av值可與變壓器擁有的分接頭電壓做比較，選擇一個與之最接近的分接頭UtI。無功電源的運(yùn)行特性和調(diào)壓控制量計算變壓器分接頭計算-降壓變壓器發(fā)電廠升壓變壓器分接頭的選擇方法和降壓變壓器分接頭的選擇方法基本相同。差別僅在于由高壓母線電壓推算低壓母線電壓時，因功率是從低壓側(cè)流向高壓側(cè)的（見圖母線1為高壓母線，母線2為低壓母線），應(yīng)將變壓器中電壓損耗和高壓母線電壓相加，即式中，U2為變壓器低壓側(cè)的實(shí)際電壓或給定電壓；U1為高壓側(cè)所要求的電壓。升壓變壓器等值電路圖無功電源的運(yùn)行特性和調(diào)壓控制量計算變壓器分接頭計算-升壓變壓器有載調(diào)壓變壓器具有專用的分接頭切換開關(guān)，能夠在不停電（帶著負(fù)載）的情況下改變分接頭位置進(jìn)行調(diào)壓。無功電源的運(yùn)行特性和調(diào)壓控制量計算有載變壓器簡介有載調(diào)壓變壓器的原理接線其調(diào)壓范圍較大，一般為15%以上甚至可達(dá)30%，并且可根據(jù)負(fù)荷大小的變化在一天中調(diào)節(jié)好幾次。目前，我國暫定110kV級有載調(diào)壓變壓器有±3*2.5%共七級分裝頭；220kV級的有

±4*2.5%共九級分接頭。此外，特殊情況下，還可以有15級、27級和48級等。無功補(bǔ)償設(shè)備的最小補(bǔ)償容量計算-采用靜電電容調(diào)壓裝設(shè)靜止電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償，在最大負(fù)荷時電容器全部投入，在最小負(fù)荷時全部退出。第一步：確定變壓器電壓比。按最小負(fù)荷時沒有補(bǔ)償?shù)那闆r確定變壓器的分接頭，由最小負(fù)荷時低壓側(cè)調(diào)壓要求的電壓和變壓器二次側(cè)額定電壓

計算分接頭電壓然后選定一個最接近這個計算電