无功功率平衡的调整方法简述

电力系统无功功率平衡的含义是：在电力系统运行的任何时刻，系统各类无功电源所发出的无功功率总和与系统无功负荷及无功功率损耗之和相平衡。即

式中 ∑QG——系统无功电源所发出的无功功率；

∑QL——系统无功负荷所需要的无功功率；

∑ΔQ——系统网络元件所引起的无功功率损耗。

进行无功功率平衡计算的前提是系统的电压水平正常，即维持在额定电压水平上。若不能在正常电压水平下保证无功功率的平衡，系统的电压质量就不能保证。电力系统的无功功率应按最大无功负荷的运行方式进行计算，必要时还应校验某些设备检修时或故障运行方式下的无功功率平衡。

和有功功率一样，系统中也应保持一定的无功功率备用，否则，负荷增大时，电压质量仍无法保证。这个无功功率备用容量一般可取最大无功功率负荷的7%～8%。

在电力系统中，电源的无功出力在任何时刻都同负荷的无功功率和网络的无功损耗之和相等，这是不用怀疑的。问题的关键是无功功率平衡是在什么样的电压水平下实现的。下面以一个简单网络为例说明：

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图5-10　无功功率与电压关系图

如图5-10所示，设隐极发电机经过一段线路向负荷供电，省去各元件电阻，用X表示发电机和线路电抗之和。假定发电机和负荷的有功功率为定值，根据相量图可以确定发电机送到负荷节点的功率为

当P为一定值时，可得

当电势E为一定值时，Q与U的关系如图5-11所示曲线1，是一条开口向下的抛物线。负荷的主要成分是异步电动机，其无功电压特性如图中曲线2所示。这两条曲线的交点a确定了负荷节点的电压值Ua，或者说，系统在电压Ua下达到了无功功率平衡。当负荷增加时，其无功电压特性如图中曲线2′所示。如果系统的无功电源没有相应增加，电源的无功特性仍然是曲线1，这时曲线1和2′的交点a′就代表了新的无功平衡点，并由此决定了负荷点的电压为Ua′。显然，Ua′＜Ua。这说明负荷增加后系统的无功电源已经不能满足在电压Ua下无功平衡的需要，因而只好将低电压运行，以取得在较低电压下的无功平衡。

图5-11　按无功功率平衡确定电压

如果发电机具有充足的无功备用，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Ua。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。因此，应该力求实现在额定电压下系统无功功率平衡，并根据这个要求装设必要的无功补偿装置。由于电力系统的供电地区幅员宽广，无功功率因传输损耗不宜长距离输送，因此，负荷所需的无功功率应尽量做到就地供应。为此，不仅应实现整个系统的无功功率平衡，还应分别实现各区域的无功功率平衡。总之，实现无功功率在额定电压下的平衡是保证电压质量的基本条件。