TSC：整周 波投切，不产 生谐波 分级调节 快速响应
电力系统的无功功率平衡和电压调整—无功功率电源
静止无功补偿器—静止无功发生器（SVG：Static Var Generator）
VA
jX d
VS
I
VA
jX d I VS
jX d I VA
VS
I
I
与SVC相比，响应速度更快，运行范 围更宽，谐波电流含量更少
变压器的无功损耗
S QLT Q0 QT V 2 BT X T V I0 % VS %S 2 VN SN 100 100S N V
2 2
输电线路的无功消耗
2 2 2 P P22 Q2 1 Q1 QL X X 2 2 V1 V2
电力系统的无功功率平衡和电压调整—无功功率平衡
无功功率平衡与电压水平的关系
jX
E
I
V
E

I
jXI
EV EV V2 P sin Q cos X X X
P jQ
V
V2 EV 2 Q P X X
P为一定值，Q(V)特性曲线为下开口抛物线；
小容量机组投资费用高（每kVA），仅利于集中大容量使用； 响应速度较慢，难以适应动态无功控制的要求 20世纪70年代后，逐渐为静止无功补偿器取代；
电力系统的无功功率平衡和电压调整—无功功率电源
静电电容器
输出无功与节点电压平方成正比，无功功率调节性能较差；
装设容量可达可小，既可集中安装，亦可分散安装； 单位容量投资费用较小，与总容量无关；
jX
异步电动机的无功电压特性
受载 系数
I
V
jX m
I
R s
负载不变 电压降低 无功损耗 反而升高
异步电动机的无功功率和有功功率
V2 QM Qm Q I 2 X Xm
I 2R PM (1 s ) s

PM PN
受饱和影响， 励磁功率稍高 于二次曲线
因为异步电动机在电力系统负荷（特别是无功负荷）中占比 重很大，系统无功负荷的电压特性主要由异步电动机决定
E
IN
jX d
VN
受额定励磁电流限 制，发电机电抗压 降限值，以O点为 圆心，压 降限值，以A点为 圆心，AC为半径
_____
AB X d I N sin N QGN
_____
AD X d I N cos N PGN
电力系统的无功功率平衡和电压调整—无功功率电源
静止无功补偿器—饱和电抗器型静止补偿器
电力系统的无功功率平衡和电压调整—无功功率电源
静止无功补偿器—晶闸管控制电抗器型静止补偿器
TCR支路正 负半周内部分 导通 等值电感可 连续调节 有谐波
电力系统的无功功率平衡和电压调整—无功功率电源
静止无功补偿器—晶闸管投切电容器型静止补偿器
电力系统的无功功率平衡和电压调整—无功功率负荷
变压器的无功损耗 变压器等值电路
RT jX T
输电线路的无功损耗 输电线路等值电路
RL jX L P 1 jQ 1
j B 2 j B 2
P2 jQ2
V1
GT
jBT
I
V2
V1
V2
35kV线 路充电 功率很 小； 110kV 及以上 线路轻 载时为 无功电 源，重 载时消 耗无功 功率。
CH12 电力系统的无功功率平衡和电压调整
电力系统的无功功率平衡
无功负荷和无功电源及其无功电压特性 无功功率平衡与电网电压水平的关系
电压调整的基本概念
允许电压偏移 中枢电压管理
电压调整的措施
调压措施的应用
电力系统的无功功率平衡和电压调整—无功功率负荷
异步电动机
等值电路
QGC QSL QL Qres
风电场无功电源包括风机无功功率和
QL QLT QL QB
无功功率就地平衡—避免无功大容 量远距离传送
风电场集中无功补偿设备无功功率
QGC QG QC
PR QX P2 Q2 PL R V 2 V V
运行损耗约为额定容量的0.3%~0.5%；
无旋转元件，运行维护方便； 可根据负荷变化，分组投切电容器，实现补偿功率的分级调节（不连续）； 目前广泛低压配网中广泛采用的无功补偿技术 工程上遇到由于谐波引起的电容器损坏事故较为突出，值得关注
电力系统的无功功率平衡和电压调整—无功功率电源
B 2 QB V1 V22 2
电力系统的无功功率平衡和电压调整—无功功率电源
发电机—P-Q极限
OC—空载电势
OA—机端电压 AC—发电机电抗 压降，正比于视 在功率； AD—正比于机端 有功功率 AB—正比于机端 无功功率 DC—原动机输入 功率（额定有功 功率）约束 进相运行的稳 定约束和定子 绕组端部温升
同步调相机 过励磁运行，向电网输出感性无功功率； 欠励磁运行，从电网吸收感性无功功率； 欠励磁最大容量为过励磁容量的50%~65%； 可实现无功电压连续调节；
E E
I
jX d I
jX d I
jX d
V
V
V
E
I
I
具有强励功能，有利于提高稳定性
旋转元件，运行维护复杂；
有功损耗较大，满负荷时约为额定容量的1.5%~5%，容量越小，比例越大；
电压较低时仍可向系统注入较大的无 功电流 储能电容的容量远小于装置无功容量
电力系统的无功功率平衡和电压调整—无功功率平衡
风电场无功功率平衡的基本概念 风电场无功电源容量等于风电内部
风电场无功负荷总出力包括变压器无
功损耗、线路无功损耗及充电效应
无功损耗及传输线路无功损耗之和，
并具有备用容量
V 已知：V1 115kV, PLD 40MW, QLD QLD-N ； VN （1）若QLD -N =20Mvar，试根据无功功率平衡条件确定V2； （2）若QLD -N 增加10Mvar，试确定V2
调节励磁电流，改变E可调整Q(V)特性 系统无功电源输出不足，运行电压水平偏低；
2
Q
1
2 c 2
a
1
a
系统无功电源输出过剩，运行电压水平偏高；
实现额定电压水平下的无功功率平衡，据此配 置无功电源设备
O
Va Va
V
电力系统的无功功率平衡和电压调整—无功功率平衡
无功功率平衡与电压水平的关系-Ex12-2