电压是衡量电能质量的一个重要指标,保证用户处的电压接近额定值是电力系统运行调整的基本任务之一。
电压偏移过大不仅对用户的正常工作产生不利影响,还可能使网损增大,甚至危害系统运行的稳定性。
长期的研究结果表明,造成电压质量下降的主要原因是系统无功功率不足或无功功率分布不合理,所以电压调整问题主要是无功功率的补偿与分布问题。
下面以简单网络为例说明无功功率平衡与电压水平的关系,如图4-1(a)所示。隐极发电机经过一段线路向负荷供电,略去元件电阻,X是发电机与线路电抗之和,假设发电机和负荷的有功功率为定值。
图4-1 无功功率与电压关系图
根据图4-1(b)相量图可以求出发电机送到负荷节点的功率为
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当功率P一定时,有
当电势E为一定值时,无功功率Q同电压V的关系如图4-2曲线1所示,是一条向下开口的抛物线。由于负荷的主要成分是异步电动机,其无功功率—电压特性如图4-2中曲线2所示。曲线1和曲线2的交点a确定了负荷节点的电压Va,或者说,系统在电压Va下,达到了无功功率的平衡。
图4-2 无功功率和电压关系曲线图
当无功负荷增加时,负荷的无功电压特性曲线变为2′,此时电源的无功功率仍旧是曲线1,曲线1和曲线2′的交点a′就代表了新的无功功率平衡点,并由此决定了负荷点的电压为V′a。可见,由于负荷无功大于电源发出无功,导致负荷节点电压降低,即V′a小于Va。
如果发电机有充足的无功备用,通过调节励磁电流,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Va。
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。
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