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无功功率平衡与电压水平的关系

【摘要】:这说明负荷增加后,系统的无功电源已不能满足在电压Ua下无功平衡的需要,因而只好降低电压的运行,以取得在较低电压下的平衡。如果发电机具有充足的无功备用,通过调整励磁电流,增大发电机的电势E,则发电机的无功特性曲线将上移到曲线1′的位置,从而使曲线1′和2′的交点c所确定的负荷节点电压达到或接近原来的数值Ua。

在电力系统运行中,电源的无功出力在任何时刻都同负荷的无功功率和网络的无功损耗之和相等,即

问题在于无功功率平衡是在什么样的电压水平下实现的。现在以一个最简单的网络为例来说明。

隐极发电机经过一段线路向负荷供电,略去各元件电阻,用X表示发电机电抗与线路电抗之和,等值电路示于图5-10(a)。假定发电机和负荷的有功功率为定值,根据向量图[图5-10(b)]可以确定发电机送出负荷节点的功率为

当P为一定值时,得

电势E为一定值时,Q同U的关系如图5-11曲线1所示,是一条向下开口的抛物线。负荷的主要成分是异步电动机,其无功电压特性如图5-11中曲线2所示。这两条曲线的交点a确定了负荷节点的电压值Ua,系统在电压Ua下达到了无功功率的平衡。

图5-10 无功功率和电压关系的解释图

图5-11 按无功功率平衡确定电压

当负荷电压增加时,其无功电压特性如图5-11中曲线2′所示。如果系统的无功电源没有相应增加(发电机励磁电流不变,电势也就不变),电源的无功特性曲线仍是曲线1。这时曲线1和2′的交点a′就代表了新的无功平衡点,并由此决定了负荷点的电压为Ua′。显然Ua′小于Ua。这说明负荷增加后,系统的无功电源已不能满足在电压Ua下无功平衡的需要,因而只好降低电压的运行,以取得在较低电压下的平衡。如果发电机具有充足的无功备用,通过调整励磁电流,增大发电机的电势E,则发电机的无功特性曲线将上移到曲线1′的位置,从而使曲线1′和2′的交点c所确定的负荷节点电压达到或接近原来的数值Ua。由此可见,系统的无功电源比较充足,能满足较高电压水平下和无功平衡的需要,系统就有较高的运行电压水平;反之,无功不足就反应为运行电压水平偏低。因此,应该力求实现在额定电压下的系统无功功率平衡,并根据这个要求装设必要的无功补偿装置。

电力系统的供电地区幅员宽广,无功功率不宜长距离输送,负荷所需的无功功率应尽量做到就地供应。因此,不仅应实现整个系统的无功功率平衡,还应分别实现各区域的无功功率平衡。

总之,实现无功功率在额定电压下的平衡是保证电压质量的基本条件。