电力系统中的电压损耗问题优化

图1-5给出了电力系统中变压器、输电线的等效电阻为R，电抗为X，发电机端电压为，末端电压为，由其等效电路图1-5a可得到电压、电流、阻抗压降相量图1-5b。

电压方程为

阻抗电压降，它是与的相量差。

图1-5 电力系统的电压损耗

在图1-5b中，I_q为滞后无功电流且为负值，阻抗压降为

有功功率P=VI_p，感性（滞后的）无功功率Q=-VI_q。(www.xing528.com)

阻抗电压降I·Z·的水平分量，

垂直分量。

与的代数差值被称为电压损耗ΔV，即ΔV=E-V。

实际电力系统正常运行时，在图1-5b中，由于阻抗Z中的R比X小得多，阻抗压降IZ又远小于E、V，电压损耗ΔV近似为

ΔV=E-V≈OH-OA=AH=ΔV_d=（PR+QX）/V （1-19A）

上式表明，电压损耗ΔV由无功电流电抗压降和有功电流电阻电压降两部分组成，或由PR、QX共同确定，由于实际系统中R远小于X，因此电压损耗为

ΔV≐QX/V=-I_qX （1-19B）

即电压损耗近似等于感性无功电流的电抗压降，与无功功率成正比。由式（1-19A）可知，当线路传输感性（滞后的）无功功率Q>0时，感性（滞后的）无功电流引起的电抗压降将导致电压下降，使V<E。感性（滞后的）无功功率Q越大，电压下降越严重；如果线路传输容性无功功率，I_q>0，Q<0时，则电压损耗ΔV=（PR+QX）/V=·QX/V可能为负值，即容性电流流过电抗时将使输电线电压上升。输电线空载时，线路对地电容电流流过线路电抗时就使ΔV为负值，V>E。电力系统的主要负载如异步电动机，都是电感-电阻性负载，除需要电网输入有功功率外，还要电网传输、供应感性（滞后的）的无功功率。感性（滞后的）无功功率不仅使电网功率损耗增大，而且使电网电压下降，恶化电力系统的供电品质和负载的正常工作，严重时负载电压下降还可能导致负载的无功功率需求更大（异步电动机电压严重下降时，其转差率增大，电流增大，就有可能使其无功功率增大），这又会使电网负载端电压进一步减小，这种恶性发展有可能导致电力系统的电压崩溃。历史上多次严重的大面积停电事故都与系统电压崩溃有关。为了控制电网电压不致因无功功率的增加而严重波动，通常在电力系统中引入不同类型的无功功率补偿器向负载提供无功功率，减少经由输电线路传输的无功功率，维持电力系统节点电压和负荷端电压，并减少有功和无功功率损耗。