Qres>0——系统中无功功率可以平衡且有适量的备用； Qres<0——系统中无功功率不足，应考虑加设无功补偿
装置
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第十二章 电力系统的无功功率和电压调整
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系统电源的总无功出力QGC包括发电机的无功功率QG∑
和各种无功补偿设备的无功功率QC∑，即
QGC＝QG∑＋QC∑

总无功负荷QLD按负荷的有功功率和功率因数计算。
V1
P1+jQ1 R+jX P2+jQ2 V2
jB/2
jB/2
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第十二章 电力系统的无功功率和电压调整
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输电线路的无功损耗
QB B 2 2 (V1 V2 ) 2
2 2 2 2
P Q1 P Q2 1 QL X 2 X 2 2 V1 V2
P Q1 V1 V2 1 QB＋QL X B 2 2 V1
第十二章 电力系统的无功功率和电压调整
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4.静止无功补偿器 饱和电抗器型 SR SVC由静电电容器 与电抗器并联组成 ，SVC在我国电力 系统中将得到广泛 应用 晶闸管控制电 抗器型(TCR) 晶闸管开关电 容器型(TSC) TCR和TSC组合 型
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第十二章 电力系统的无功功率和电压调整
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Q
第十二章 电力系统的无功功率和电压调整
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3、当发电机以超前功率因数运行

并列运行稳定性成为限制条件
P 2 C 1 jXdIN A B C´
D E
O
Q
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发电机可能发出的P、Q受到的限制：
1. 额定视在功率（定子额定电流）的限制；A为圆心，AC 为半径的圆弧。
t/h
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2. 转子额定电流限制；O为圆心，OC为半径圆弧。
3. 原动机出力（额定有功功率）的限制。水平线DC。
P D E
2
C
1 jXdIN
O
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A
B
C´
Q
第十二章 电力系统的无功功率和电压调整
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2.同步调相机 同步调相机相当于空载运行的同步发电机。
过励磁运行时，向系统供给无功功率，起无功电 源的作用； 欠励磁运行时，吸收感性无功功率，起无功负荷 作用。
1
第12章 电力系统的无功功率和电压调整
12-1 电力系统的无功功率平衡 12-2 电压调整的基本概念 12-3 电压调整的措施 12-4 调压措施的应用
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第十二章 电力系统的无功功率和电压调整
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无功负荷与无功电源失去平衡时，会引起系 统电压的升高或下降
无功 功率 平衡
无功功率的平衡应本着分层、分区、就地 平衡的原则 无功电源的无功输出应能满足系统负荷和 网络损耗在额定电压下对无功功率的需求
Q
第十二章 电力系统的无功功率和电压调整
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2、发电机的功率因数高于cosφ N时

A点至圆弧2的长度大于A点至圆弧1的长度 发电机要发出有功功率，由于受到汽轮机额定功率的 限制，调节只能沿CD运行，说明定子电流、励磁电流 都没有得到充分利用（原动机出力）
P
2
C 1 jXdIN A B C´
D E O
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二、中枢点电压管理
中枢 点的 定义
电力系统中重要的电压支撑点 电力系统中负荷点数目众多又很分散，有必要 选择一些有代表性的负荷点 这些点的电压质量符合要求，其它各点的电压 质量也能基本满足要求 ① 区域性水、火电厂的高压母线 ② 枢纽变电所的二次母线 ③ 有大量地方负荷的发电机电压母线 中枢点设置数量不少于全网220KV及以上 电压等级变电所总数的7％
A
O SA B SB
V 1.09VN 0.1VN 0.04VN 0.01VN 0.03VN ΔVA 1.06VN 0.99VN 0.96VN
S
SAmax
SAmin
SBmax
SBmin
t/h
1.15VN 1.08VN 1.05VN 0.98VN
ΔV
7%
1%
3%
ΔVB
0
8
16
24
t/h 0 8 16 24
33
美国于1965年11月9日发生东北部大面积停电事 故，起因是线路过负荷使后备保护起动，导致 系统解列 日本东京电力系统1987年7月23日发生电压崩 溃造成大停电事故。起因是由于负荷增加过快， 电压开始下降，最后发展到继电保护动作跳闸， 导致三个变电所全停
事故
分析
1982年8月7日，华中电网因220KV联络线A相 对支路放电，继电保护动作跳闸，导致系统 稳定破坏，各电厂和变电站电压大幅度下降， 系统解环，电网失去大量无功电源，结果使 湖北地区大面积停电，武汉钢铁公司等重要 用户受到很大的损害，部分设备损坏
QGN＝SGN sin N P tgN GN
E
G
jXd
VN
E
G
jXd
VN
一台隐极机接在VN为常数的系统母线上
IN
Eq Eq = VN + jIX d
I
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jIX d
VN
11

A点为圆心，AC为半径做圆弧；O点为圆心，OC为半径 P 2
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饱和电抗器型SR
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晶闸管控制电抗器型(TCR)
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晶闸管开关电容器型(TSC)
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5.静止无功发生器 更为先进的静止型无功补偿装置(SVG） 与SVC比较，SVG具有相应快、运行范围宽、谐波 电流含量少等优点。尤其是电压较低时仍可向系统 注入较大的无功电流
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漏抗 无功
4
V2 QM Qm Q I 2 X Xm
实际 负荷 增加
①
②

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Qm∝V2，随V↑→Xm饱和，Xm↓→Qm随V变化的曲线比 一般二次曲线略高。 Qσ ：Pm=I2R(1-s)/s=常数，V↓→s↑→I↑→ Qσ ↑ VN附近：V↑→Q↑；V↓→Q↓； 但V明显低于VN时，又由于Qσ ↑，曲线反而上翘。
2 2 2 2
ΔQ
Δ QL Δ QB
轻载
I
重载
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二、无功功率电源
发电机
同步调相机
静电电容器 静止无功补偿器 静止无功发生器
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1.发电机 发电机是唯一的有功功率电源，又是最基本的无功功率 电源
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2.无功功率损耗
变压器的无功损耗 变压器的无功损耗QLT： 励磁损耗△Q0和漏抗中的损耗△QT
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书上的一组数字：

I0％＝1.5，Vs％＝10.5，由上面公式得 额定满载运行中，Q损耗→SN的12％ 变压器的无功损耗较大

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输电线路损耗 35KV及以下的架空线路：充电功率小，忽略B，消
耗感性无功
110KV及以上的架空线路：
①
输送大功率：充电功率<电抗中消耗的无功，线路仍 然消耗感性无功。
②
输送小功率：充电功率>电抗中消耗功率，线路消耗 容性无功，成为无功电源。
D E jXdIN C 1 AC＝XdIN 乘以VN/xd
OC＝Eq
O
A
B C´
Q AC＝XdIN×（VN/xd）＝SGN OC＝Eq×（VN/xd）∝IfN
AB=ACsinφ N＝SGNsinφ N ＝QGN
AD=ACcosφ N＝SGNcosφ N ＝PGN
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Q
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结论
1、发电机的功率因数低于cosφ N时

发电机要多发无功功率，由于受到励磁电流的限制， 调节只能沿cc´弧运行，说明定子电流没有得到充分 利用（发电机的容量没有得到充分利用）
P
2
C 1 jXdIN A B C´
D E O
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网络的总无功损耗QL包括变压器的无功损耗QLT∑、线
路电抗的无功损耗Δ QL∑和线路电纳的无功功率Δ QB∑，
即
QL＝ QLT∑＋Δ QL∑＋Δ QB∑
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无功 功率 和电 压的
无功功率对电压有决定性的影响
关系
节点电压有效值的大小对无功功率 分布起决定性作用
式计算无功平衡，必要时还应校验某些设备检 修时或故障后运行方式下的无功功率平衡
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系统无功功率平衡关系式：
QGC－QLD－QL＝Qres

QGC:电源供应的无功功率之和 QLD:无功负荷之和 QL:网络无功功率损耗之和 Qres:无功功率备用