12章 无功平衡与电压调整

1．电力系统的无功功率需求由哪些主要成分构成？

电力系统的无功功率需求构成：异步机负荷；变压器；输电线

2．电力系统中主要的无功功率电源有哪些？

发电机、同步调相机、静电电容器、静止无功补偿器静止无功补偿器和静止无功发生器

3．何谓发电机进相运行？发电机进相运行的特点是什么？

发电机正常运行时以滞后功率因数运行为主，必要时也可以减小励磁电流在超前功率因数下运行，此时的运行状态称作谓进相运行。进相运行时，发电机的δ角增大，从电网吸收无功。为保证静态稳定，发电机的有功功率输出应随着发电机吸收无功功率的增加而减小。

4．试对作为无功电源的同步调相机和静电电容器的优缺点做比较分析。

同步调相机

优点：能根据装设地点电压的数值平滑改变输出的无功功率，进行电压调节。在系统故障情况下，还能调整系统的电压，有利于提高系统的稳定性。

缺点：维护比较复杂。有功功率损耗较大。投资费用也较大。 静电电容器

缺点：静电电容器供给的无功功率QC与所在节点的电压V的平方成正比。因此，当系统发生故障或由于其他原因电压下降时，电容器无功输出的减少将导致电压继续下降。电容器的无功功率调节性能比较差。

优点：装设容量可大可小，既可集中使用，又可分散装设、就地供应无功功率。 电容器每单位容量的投资费用较小且与总容量的大小无关， 运行时功率损耗亦较小。维护也较方便。

5．为什么说电力系统的运行电压水平取决于无功功率的供需平衡？

负荷和系统的特性是：当系统的无功电源已不能满足在正常电压下无功平衡的需要，就只好降低电压运行，以取得在较低电压下的无功平衡。所以，如果系统的无功电源比较充足，能满足较高电压水平下的无功平衡的需要，系统就有较高的运行电压水平；反之，无功不足就反映为运行电压水平偏低。所以，电力系统的运行电压水平取决于在额定电压下的无功功率的供需平衡。

6．在现代电力系统中，一方面要装设并联电抗器以吸收超高压线路的充电功率，另一方面又要在较低电压等级的配电网络中配置补偿设备以满足无功功率需求，为什么不宜进行无功功率的调余补缺？

在现代大型电力系统中，从系统安全运行考虑，需要装设并联电抗器予以吸收，根据我国有关技术导则，330-500kV电网应按无功分层就地平衡的基本要求配置高、低压并联电抗器。一般情况下，高、低压并联电抗器的总容量应达到超高压线路充电功率的90％以上。在超高压电网配置并联电抗补偿的同时，较低电压等级的配电网络也许要配置必要的并联电容补偿，这种情况是正常的。

拥有大量超高压线路的大型电力系统在低谷负荷时，无功功率往往过剩，导致电压升高超出容许范围，如不装设并联电抗器吸收过剩的无功功率，将危及系统及用户的用电设备的安全运行。

7．电压偏移过大对系统和用户各有什么害处？我国电力系统对于供电电压的允许偏移有什么具体的规定？

异步电动机电压降低时，电动机的定子电流增大，发热增加，加速绝缘老化，影响电动机的使用寿命。当端电压太低时，电动机可能由于转矩太小而失速甚至停转。电炉等电热设备电压降低就会延长电炉的冶炼时间，降低生产率。

电压降低时，照明灯发光不足，影响人的视力和工作效率。电压偏高时，照明设备的寿命将要缩短。

电压降低，会使网络中的功率损耗和能量损耗加大，危及电力系统运行的稳定性；而电压过高时，各种电气设备的绝缘可能受到损害，在超高压网络中还将增加电晕损耗等。

我国规定的在正常运行情况下供电电压的允许偏移如下： 35kV 及以上供电电压正、负偏移的绝对值之和不超过额定电压的10%；10kV及以下三相供电电压允许偏移为额定电压的+-7% ; 220V单相供电电压允许偏移为额定电压的+7％和-10％。

8．何谓顺调压、逆调压和常调压？这些调压方式各适用于哪些情况？

在大负荷时升高中枢点电压（最高比线路额定电压高5%），小负荷时降低电压（最低保持为线路额定电压）、的调压方式称为“逆调压”。供电线路较长、负荷变动较大的中枢点往往要求采用这种调压方式。

“顺调压”方式，这就是：在大负荷时允许中枢点电压低一些（不低于线路额定电压的102.5%）；小负荷时允许其电压高一些（不超过线路额定电压107.5％）。对某些供电距离较近，或者负荷变动不大的变电所，可以采用“顺调压”的方式。

任何负荷下，中枢点电压保持为大约恒定的数值（一般较线路额定电压高 2％~5）%的调压方式是“恒调压”（常调压）。介于上述两种情况之间可以采用“恒调压”的方式。

9．何谓中枢点？怎样确定中枢点电压的允许变化范围？

系统中的负荷点总是通过一些主要的供电点供应电力的，例如：（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。这些供电点称为中枢点。

中枢点电压允许变化范围可按两种极端情况确定：在地区负荷最大时，电压最低的负荷点的允许电压下限加上到中枢点的电压损耗等于中枢点的最低电压；在地区负荷最小时，电压最高负荷点的允许电压上限加上到中枢点的电压损耗等于中枢点的最高电压。

10．调整电压可以采取哪些技术措施？你能从原理上做简要的说明吗？

采取以下的措施： (l)调节励磁电流以改变发电机端电压 VG ; (2)适当选择变压器的变比； (3)改变线路的参数； (4)改变无功功率的分布。

11．为什么在无功功率不足的条件下，不宜采取调整变压器分接头的办法来提高电压？

在系统无功不足的条件下，不宜采用调整变压器分接头的办法来提高电压。因为当某一地区的电压由于变压器分接头的改变而升一高后，该地区所需的无功功率也增大了，这就可

能扩大系统的无功缺额，从而导致整个系统的电压水平更加下降。

12．用于调压目的的并联电容补偿和串联电容补偿各有什么特点？

从调压的角度看，并联电容补偿和串联电容补偿的作用都在于减少电压损耗中的QX/V 分量，并联补偿能减少Q，串联补偿则能减少X 。只有在电压损耗中QX/V分量占有较大比重时，其调压效果才明显。

在高压电力网中，电压损耗△V中无功功率引起的QX/V分量就占很大的比重。在这种情况下，进行并联电容补偿，减少输送无功功率可以产生比较显著的调压效果。

对于35kV或10kV的较长线路，导线截面较大（在70平方mm以上），负荷波动大而频繁，功率因数又偏低时，采用串联补偿调压可能比较适宜。串联电容器的另一个显著优点是即调压效果随无功负荷大小而变，负荷大时增大，负荷小时减少，恰与调压的要求一致。

这两种调压措施都需要增加设备费用。

13. 我国有关技术导则规定， 35kV及以上电压等级直接供电的工业负荷，及其它要达到多少，或不低于多少？

为了减少输送无功功率引起的网损，我国有关技术导则规定，以35kV及以上电压等级直接供电的工业负荷，功率因数要达到0.90以上，对其他负荷，功率因数不低于0.85。

14、我国正常运行情况下供电电压的允许偏移是如何规定的？

我国规定的在正常运行情况下供电电压的允许偏移如下：

35kV 及以上供电电压正、负偏移的绝对值之和不超过额定电压的10% ，如供电电压上下偏移同号时，按较大的偏移绝对值作为衡量依据；

10kV 及以下三相供电电压允许偏移为额定电压的±7% ; 220V 单相供电电压允许偏移为额定电压的＋7％和-10 ％。

13章 有功平衡和频率调整

1. 频率偏离额定值对用户和系统各有什么害处？

频率变化时，电动机的转速变化，严重地影响到产品的质量。 系统频率不稳定，会影响这些电子设备的精确性。 频率变化，对汽轮发电机叶片都有不良的影响。 影响发电设备的正常工作。

频率降低时，使电力系统无功平衡和电压调整增加困难。

2. 按规定我国电力系统频率对额定值的允许偏移是多少？ 频率偏差范围为+-0.2~+-0.5Hz

3．何谓负荷的频率调节效应系数？

KD、KD*称为负荷的频率调节效应系数（简称为负荷的频率调节效应），PDN 为频率等于额定值fN时整个系统的有功负荷。

4、何谓发电机组的功率频率静态特性？它与调速器的调差系数有什么关系？

反映原动机（调速系统调整过程结束后）发电机输出功率和频率关系的曲线称为发电机组的功率一频率静态特性。在发电机组的功频静态特性上任取两点1和2，定义机组的静态调差系数如下：

以额定参数为基准的标么值表示时，便有

5．电力系统的功率-频率静特性系数是怎样确定的？它与系统的备用容量有关吗？

电力系统的功率～频率静特性系数按（13-11）计算：

采用标么制时

式中， kr：备用系数，上试表明在有备用容量的情况下(kr>1)将相应增大系统的单位调节功率，因而与系统的备用容量有关。

6．何谓频率的一次调整？它由发电机组的哪个机构执行？为什么频率的一次调整是有差的？

第一种变化幅度很小，变化周期较短（一般为10s以内）的负荷分量的变化引起的频率偏移的调整称作频率的一次调整。

一次调整由发电机组的调速器执行。

因各机组的调差系数和单位调节功率不同所以频率的一次调整是有差的。

7．何谓频率的二次调整？在什么条件下频率的二次调整能使负荷增大后的频率恢复到额定值？

针对变化幅度较大，变化周期较长（一般为10s到3min）的负荷分量的变化引起的频率变动，发电机调频器参与频率调整，这种调整通常称为频率的二次调整。

负荷变化时，如果所有主调频机组（厂）二次调整所得的总发电功率增量足以平衡负荷功率的初始增量，则系统的频率将恢复到初始值。否则频率将不能保持不变，所出现的功率缺额将根据一次调整的原理，部分由所有配置了调速器的机组按静特性承担，部分由负荷的调节效应所产生的功率增量来补偿。

8．互联系统的频率调整要考虑什么问题？

互联系统在调整频率时，还必须注意联络线交换功率的控制问题。