大工21春《电力系统分析》复习资料十
电力系统分析辅导资料十主 题：第六章电力系统无功功率的平衡和电压调整（第3节）学习时间：2020年6月1日--6月7日
“不忘初心、牢记使命”主题理论学习：
每周文摘：实现我们确立的奋斗目标，我们既要有“乱云飞渡仍从容”的战略定力，又要有“不到长城非好汉”的进取精神。全党全国各族人民更加紧密地团结起来，勿忘昨天的苦难辉煌，无愧今天的使命担当，不负明天的伟大梦想，下定决心，排除万难，在中国特色社会主义伟大道路上，为实现中华民族伟大复兴的中国梦，前进！
摘选自《在纪念毛泽东同志诞辰一百二十周年座谈会上的讲话》课程内容：
第六章电力系统无功功率的平衡和电压调整
这周我们将学习第六章中的第3节，下面我们开始一起学习吧。第三节 电力系统的几种主要调压措施
1.改变发电机端电压调整
这种调压手段是一种不需要耗费投资，且是最直接的调压方法，应首先考虑采用。发电机的电压调整是借助于调整发电机的励磁电压，以改变发电机转子绕组的励磁电流，就可以改变电机定子端电压。
不同类型的供电网络，发电机调压所起的作用是不同的。
对于发电机不经升压直接供电的小型电力系统，供电线路不长，线路上电压损耗不大，借改变发电机端电压的方法，例如实行逆调压，就可以满足负荷点要求的电压质量。
对由发电机经多级变压向负荷供电的大中型电力系统，线路较长，供电范围大，从发电厂到最远处的负荷之间的电压损耗和变化幅度都很大。这时，单靠发电机调压是不能解决问题的。发电机调压主要是为了满足近处地方负荷的电压质量要求，即发电机采用逆调压方式。对于远处负荷电压变动，只能靠其他调压方式来解决。
对有若干发电厂并列运行的大型电力系统，利用发电机调压，会出现新的问题。首先，先要提高发电机的电压时，则该发电机就要多输出无功功率，会引起系统中无功功率的重新分配，这就有可能同无功功率的经济分配发生矛盾。所以在大型电力系统中发电机调压一般只作为一种辅助的调压措施。
改变发电机端电压的调压原理：
2.改变变压器变比调压
（1）变压器的结构及其调压原理
1）结构
2）调压原理
容量小于等于6300KVA的无励磁调节变压器一般附有三个分接头；容量大于等于8000KVA的无励磁调节变压器一般附有五个分接头。借助于改变变压器的分接头即可改变变压器的变比，从而改变二次侧电压达到调压的目的。一般只在高压侧有分接头，低压侧是没有的。因为高压侧电流较小，影响也较小。
(2）变压器分接头的选择
1）改变变压器变比调压原理
改变变压器变比可以升高或降低二次侧绕组的电压（因一次侧电压由前段系统给定，无法改变）。改变变压器的变比调压实际上就是根据调压要求适当选择分接头。改变变压器变比调压的已知量是一次侧电压和二次侧的电压要求，待求量是变压器变比，进而选择分接头。
注意：上述已知量是针对特定负荷的，由于系统中负荷具有波动形，因此选择分接头时要考虑大负荷和小负荷的情况，即在大负荷和小负荷的情况下选择的分接头都满足要求。
2）降压变压器分接头的选择
已知量：一次侧电压 大负荷下；小负荷下
二次侧的电压要求：大负荷下；小负荷下确定步骤如下：
算所需变比
大负荷下：
小负荷下：
根据所需变比，可计算得要求的高压侧分接头电压
大负荷下：
小负荷下：
由于普通变压器分接头不能带电切换，所以选择分接头时要兼顾最大负荷和最小负荷，故取平均值
取最接近计算值的分接头
校验在选择的分接头下，变压器低压侧电压在运行中是否符合要求
大负荷下，电压
电压偏移百分数
小负荷下，电压
电压偏移百分数
若不满足要求，选择另一个接近的分接头，并再进行校验
注意：如果进行校验后发现不论如何选择分接头都不能同时满足大负荷下和小负荷下电压需求，我们通常选择满足小负荷下电压需求的分接头。这样会导致在大负荷下二次侧电压会比较低，需要通过补偿无功功率的方式比如并联电容器来提高大负荷条件下的电压。
3）升压变压器分接头的选择
原理与降压变压器分接头的选择完全相同。
(3)改变变压器变比调压的适用场所
由于改变变压器变比不能改变电力系统的无功功率供给，即不能改变电力系统的无功平衡关系，而只是改变电力系统无功功率分布，所以这种调压方式不能用于无功不足，而导致系统整体电压水平偏低的电力系统；只能用于整体电压正常，而局部电压偏低或偏高的电力系统的电压调整。
3.改变网络中的无功功率分布调压
(1)调压原理
本质：减少线路中因传输无功功率所造成的电压损耗。
(2)补偿容量的确定
已知量：
恒定的、折算到高压侧的首端电压U1
线路末端的低压侧电压要求(即补偿后的电压)U’2c
线路的参数R+jX
线路末端流出的功率 P+jQ
基本假设：忽略线路的充电功率和变压器的空载损耗
待求量：线路末端的并联补偿容量QC
1）基本假设：①设降压变压器T2变比为K：1 ；②1母线归算到高压侧的电压为U1，2母线补偿前归算到高压侧的电压为U2，补偿后U2c
补偿前满足的方程
补偿后满足的方程
因为补偿前后U1恒定，故有
求解方程可得
因为方括号内的第二项一般不大，可略去，得
采用低压侧电压数据表示，则
2）计算步骤
①计算补偿前后归算到高压侧的末端电压
②根据电压要求和变比计算补偿容量
3）实际应用
①若补偿设备为电容器
应用：在小负荷下，电容器退出运行；在大负荷下，电容器投入运行，提高末端电压。
②若补偿设备为其他设备，请参阅教材及参考自学。原理相同。本周要求掌握的内容如下：
电压调整的基本原理
发电机、改变变压器变比调压、并联无功补偿设备调压习题：
(一)选择题：
1、电力系统有几种主要的调压措施。 （）
A、1
B、2
C、3
D、4
答案：C
2、容量小于等于6300KVA的无励磁调节变压器一般附有几个分接头。（ ）
A、1
B、3
C、5
D、以上都不对
答案：B
（二）判断题：
1、不同类型的供电网络，发电机调压所起的作用是不同的。 （正确）
（三）论述题
1、试论述电力系统无功功率平衡的基本要求及电压调整的措施。
答：实现平衡的基本要求：1）无功电源发出的无功功率应该大于或至少等于负荷所需的无功功率和网络中的无功损耗之和；2）系统必须配置一定的无功备用容量；3）尽量避免通过电网元件大量的传送无功功率，应该分地区、分电压等级就地平衡；4）应按照正常最大无功负荷的运行方式计算，必要时还应校验某些设备检修时或故障运行方式下的无功功率平衡。
电压调整措施：1）改变发电机端电压调整。对于发电机不经升压直接供电的小型电力系统，供电线路不长，线路上电压损耗不大，可采用此法；2）改变变压器变比调压。根据调压要求，借助于改变变压器的分接头从而改变二次侧电压达到调压目的；3）改变网络中的无功功率分布调压。在负荷点适当地装设无功补偿装置，可以减少电力线路上的功率损耗和电压损耗，从而提高负荷点的电压。
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