电网无功分区域优化（毕业论文）(5)

功率的不平衡以及相应的转矩不平衡，将引起发电机组转速的变化。例如，当原动机功率大于发电机输出功率时，使整个机组加速，过剩功率转化为动能储存在转子中。而在原动机功率小于发电机输出功率时，机组减速，减速过程中转子的一部分动能释放出来以弥补输出功率的不足。

当系统由于负荷变化、操作或发生故障而打破平衡状态后，各发电机组将因功率不平衡而发生转速的变化。一般来说，各发电机组功率不平衡的程度不同，有时性质也不同，可能一部分机组加速，另外一部分机组减速，速度变化的程度也不一样。因此，各发电机组的转子之间将发生相对运动。如果经过一段时间后各发电机组能重新恢复到原来的平衡状态，或者出现某一新的平衡状态，这样的系统称之为稳定的。相反，当电力系统遭受外部干扰后，发电机组间产生不衰减的振荡，或转子间发生很大的相对运动，造成机组之间失去同步，这样的系统称

12

之为不稳定。

电力系统同步运行的稳定性是保证电网可靠运行的一个十分重要的因素，随着电力系统的容量和规模的扩大，稳定问题也越来越突出。国内外许多大面积停电和系统瓦解事故，大多起源于稳定性遭受破坏。

3.2.2对电压稳定的影响

随着电网的发展，电压稳定问题越来越突出，曾经发生过多次由于电压不稳定引起的电压崩溃造成大面积停电事故，就是由于输电线路过负荷，无功功率不足，造成了系统电压崩溃和稳定破坏。

电压不稳定涉及到系统所有元件的动态特性，与系统结构、参数、运行工况以及控制系统有着紧密的关系。其复杂性还反映在电压稳定与同步运行稳定相互交叉，有时很难分辨究竟是哪种稳定破坏引起的系统事故。系统各负荷间也相互作用。至今，对多机电力系统中电压不稳定产生的机理尚不完全清楚，也还没有一个公认的、全面的、科学的定义和稳定判据。这里，根据对系统的描述方法，以及扰动的性质，用类似对同步运行稳定性的分类方法，可以将电压稳定性分为以下三类：

（1）电压静态稳定。

采用简化模型，如发电机采用 后电动势不变模型，负荷用恒功率、恒电流或恒阻抗表示。系统可用代数方程描述，只考虑小扰动。判断系统是否有合理的稳定工作点。

（2）电压动态稳定性。

系统用线性微分方程描述，计及元件动态控制及控制器的动态作用，判断系统小扰动下的电压稳定性。 （3）电压暂态稳定性。

系统用非线性微分方程描述，计及元件动态控制器的动态作用，判断系统大扰动下的电压稳定性

3.3 对电网经济运行的影响

输电线路和变压器在输送相同功率的条件下，其电流大小与运行电压成反

13

比。电网低电压运行，会使线路和变压器电流增大。线路和变压器绕组的有功损耗与电流平方成正比。低电压运行会使电网有功功率损耗和无功功率损耗大大增加，增大了供电成本。

4 电力系统的无功功率平衡

4.1无功功率负荷和无功功率损耗

1、无功功率负荷：无功功率负荷是以滞后功率因数运行的用电设备（主要是异步电动机，特别是当异步电动机轻载时，所吸收的无功功率较多。 ）所吸收的无功功率。一般综合负荷的功率因数为0.6-0.9。 2、电力系统的无功损耗 （1）变压器的无功损耗

变压器中的无功功率损耗分两部分，即励磁支路损耗和绕组漏抗中损耗。其中励磁支路损耗的百分值基本上等于空载电流的百分值，约为1％一2％；绕组漏抗中损耗,在变压器满载时，基本上等于短路电压UK的百分值，约为10％。 （2）电力线路的无功损耗

电力线路的无功损耗也分两部分：并联电纳和串联电抗中的无功功率损耗。 并联电纳中的无功损耗又称充电损耗，与电力线路电压的平方成正比，呈容性。 串联电抗中的无功功率与负荷电流的平方成正比，呈感性。

对线路不长，长度不超过100Km，电压等级为220Kv电力线路，线路将消耗感性无功功率；

对线路较长，其长度为300Km左右时，对220Kv电力线路，线路基本上既不消耗感性无功功率也不消耗容性无功功率，呈电阻性；线路大于300Km时，线路为电容性的。

4.2无功功率电源

电力系统的无功功率电源包括同步发电机、同步调相机、并联电容器和静止补偿器等。

14

1、同步发电机

发电机在额定状态下运行时，可发出无功功率：

C为额定运行点

AC正比于定子额定电流，以一定比例代表发电机的视在功率SGN OC代表空载电势，正比于额定励磁电流（转子电流）

改变?GN时，P、Q受定子额定电流（视在功率）、转子电流额定值（空载电势）、

PGN与C之间的直线代表原动机出力（额定有功功率）的限制

以AC为半径的圆弧代表额定视在功率的限制 以OC为半径的圆弧代表额定转子电流的限制

可见，发电机只在额定电压、电流和功率因数下运行（C点）才能达到额定视在功率，使容量得到最充分利用。降低功率因数运行时，无功受转子电流限制。 发电机一般以滞后功率因数运行，必要时可以减少励磁电流在超前功率因数下运行，即进相运行，以吸收系统多余的无功功率。（系统低负荷运行时，线路电抗无功损耗明显减少，线路充电功率大量剩余，引起系统电压升高，发电机进相运行有利于调压）

当系统中无功电源不足，而有功备用容量又较充足时，可利用靠近负荷中心的发电机降低功率因数运行，多发无功功率以提高电力系统的电压水平。但是发电机的运行点不应越出P-Q极限曲线的范围。 2、同步补偿机（调相机）

它是专门用来生产无功功率的一种同步电机。在过励磁、欠励磁的不同情况

15