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电 网 经 济 运 行 基 本 概 论一、前言电力是一种使用方便的优质二次能源，广泛应用于国计民生各个领域，当今世界“能源的发展是以电力为中心”。根据有关资料的估算：从发电到供电，一直到用电的过程广义电力系统中的各种电气设备（包括发电机、变压器、电力线路、电动机等）全部的电能消耗约占发电量的2833。这对全国来说一年就有31783746亿kW·h的电能损耗在运行的电气设备中，相当于10个中等用电量省的用电量之和。这说明节电潜力非常之大。在新世纪中为保证国民经济高速稳定的发展，寻求一条不用物资投资，依靠高新技术就能节电的途径具有重大意义。电网经济运行就是不用物资投资取得明显节电效果的一项内涵节电技术。 电网经济运行一是把变压器经济运行节电技术形成一个系统工程，并按系统工程方法对变压器经济运行节电技术进行优化排序；二是把变压器经济运行领域扩充到变压器及其供电线路经济运行，变电所及其供电网经济运行，也就是说扩展到输电网经济运行（三绕组变压器及其供电系统）和配电网经济运行（双绕组变压器及其供电系统）。变压器在整个电力系统中是一种应用广泛的电气设备，一般说来，从发电、供电一直到用电，需要经过35次的变压过程，其自身要产生有功功率损失和无功功率消耗。由于变压器台数多，总容量大，所以在广义电力系统（包括发、供、用电）运行中，变压器总的电能损失占发电量的10左右。这对全国来说，意味着全年变压器总的电能损失为1100亿kW·h以上，相当于3个中等用电量省的用电量之和。变压器经济运行是在损失电能的1100亿kW·h以上电能中去挖掘节电潜力；电网经济运行则是在损失的31783746亿kW·h电能中挖掘节电潜力。二、电网经济运行的概念与特点 1.电网经济运行的基本内涵电网经济运行是在保证区域电网（110kV以上）和地区电网（110kV以下的城区网、农网和企业网）的安全运行和在满足供电量和保证供电质量的基础上，充分利用电网中现有输（配）变电设备，通过优选变压器及电力线路经济运行方式和负载的经济调配及变压器与供电线路运行位置的优化组合等技术措施，从而最大限度地降低变压器与供电线路的有功损耗和无功消耗。 2.变压器经济运行的基本内涵变压器经济运行是在确保变压器安全运行及满足供电量和保证供电质量的基础上，充分利用现有设备；通过择优选取变压器最佳运行方式、负载调整的优化；变压器运行位置最佳组合以及改善变压器运行条件等技术措施，从而最大限度地降低变压器的电能损失和提高其电源侧的功率因数，所以变压器经济运行的实质就是变压器节电运行。变压器经济运行节电技术是把变压器经济运行的优化理论及定量化的计算方法与变压器各种实际运行工况密切结合的一项应用技术，该项节电技术不用投资，在某些情况下还能节约投资（节约电容器投资和减少变压器投资）。所以，变压器经济运行节电技术属于知识经济范畴，是向智力挖潜、向管理挖潜实施内涵节电的一种科学方法。3. 电网经济调度 电网经济调度是以电网安全运行调度为基础，以降低电网线损为目标的调度方式。由于电网经济调度是属于知识密集和技术密集型领域，所以电网经济调度是按电网经济运行的科学理论，根据电网经济运行方式软件和经济调度软件定量计算的结果，全面实施电网经济运行的调度方式。4. 电网改造节电技术电网改造节电技术是在不增加电网改造投资和充分利用现有电网改造资金的基础上，在提高电网供电容量和保证供电质量的前提下，运用20余种优化定量计算新技术降低城乡电网的线损，如老旧变压器淘汰中要劣中汰劣，新型变压器选型中要优中选优，既要根据城网和农网负载分布的特点，调整变压器运行位置与供电线路实现优化组合，又要根据电网中变压器与供电线路的分布状况，优化负载经济分配和电网经济运行方式。由于电网的线损主要是由变压器损耗与电力线路损耗所组成，所以电网改造的节电降耗，也就是对电网中的所有变压器和电力线路进行择优选择和优化组合，组建成“安全经济型电网”。因此，在电网运行中变压器及其供电系统经济运行也是电网改造节电技术的基础和实施目标。无 功 电 压技 术 部 分一、无功补偿基础知识（一）功率、功率因数1.有功功率：在直流电路中，从电源输送到电器（负载）的电功率，是电压与电流的乘积，也就是电器实际所吸收的功率。在交流电路中，由于有电阻和电抗（感抗和容抗）的同时存在，所以电源输送到电器的电功率并不完全做功。因为其中有一部分电功率（电感和电容所储的电能）仍能回输到电源，因此，实际为电器所吸收的电功率叫有功功率。用字母 P 表示。国际单位瓦，用字母 W 表示。通常有功功率的单位用千瓦，用字母kW 表示。2.无功功率：电感和电容所储的电能仍能回输到电源，这部分功率在电源与电抗之间进行交换，交换而不消耗，称为无功功率。用字母 Q 表示，国际单位乏，用字母 var 表示。通常无功功率的单位用千乏，用字母 kvar 表示。3.视在功率：在交流电路中，如负载是纯电阻，电压和电流是同相位，那么电压和电流的乘积就是有功功率，但在有电感或电容的电路中，电压和电流有着相位差，所以电压和电流的乘积并不是负载电路实际吸收的电功率，而叫做视在功率。用字母 S 表示，国际单位伏安，用字母 VA 表示。通常视在功率的单位用千伏安，用字母kVA 表示。4.功率因数：有功功率与视在功率的比值。用 cosj 表示，它是没有单位的。cosj=P/S5.功率三角形：有功功率、无功功率、视在功率三者之间的关系符合勾股定理。如图单相电路中： S=UI；P=UIcosj；Q=UIsinj；三相电路中： S= 3UI；P=3UIcosj；Q=3UIsinj；6.用户功率因数的计算方法电量计算：在一定时间内（如三天或一周）取用户有功电量和无功电量。功率因数cosj=有功电量/（有功电量2 +无功电量2）1/2转数（老式电度表）： 在同样的时间内计量有功表、无功表所转圈数。根据无功表和有功表所转圈数比计算出功率因数。脉冲（新式电度表）：在同样的时间内计量无功和有功的脉冲数。根据无功表和有功表脉冲比计算出功率因数。根据无功和有功之比计算功率因数无功比有功功率因数无功比有功功率因数无功比有功功率因数1:100.9951:20.8942.6:10.361:90.99381:1.90.88492.7:10.351:80.99221:1.80.87422.8:10.341:70.98991:1.70.86192.9:10.331:60.98641:1.60.84803:10.321:50.9801:1.50.83213.1:10.311:40.9701:1.40.81373.2:10.301:3.90.96861:1.30.79263.3:10.291:3.80.96711:1.20.76823.4:10.281:3.70.96531:1.10.73993.5:10.271:3.60.96351:10.7073.6:10.26761:3.50.96151.1:10.67273.7:10.2611:3.40.95941.2:10.64023.8:10.2551:3.30.95701.3:10.60973.9:10.2481:3.20.95451.4:10.584:10.2431:3.10.95171.5:10.554.1:10.2371:30.9481.6:10.534.2:10.2321:2.90.94531.7:10.514.3:10.2271:2.80.94171.8:10.494.4:10.2221:2.70.93771.9:10.474.5:10.2171:2.60.93332:10.454.6:10.2121:2.50.92852.1:10.434.7:10.2081:2.40.92312.2:10.414.8:10.2041:2.30.91702.3:10.404.9:10.2001:2.20.91042.4:10.385:10.1961:2.10.90292.5:10.37(二) 提高功率因数的意义1由功率三角形可以看出，在一定的有功功率下，当用电企业 cosj 越小，其视在功率也越大，为满足用电的需要，供电线路和变压器的容量也越大，这样，不仅增加供电投资，降低设备利用率，也将增加线路网损。2负载的功率因数低，对电力系统不利。 负载的功率因数过低，供电设备的容量不能充分利用。例如：一台容量为 60kVA 的单相变压器，设它在额定电压，额定电流下运行，在负载的功率因数等于 1 时，它传输的有功功率 P=60×cosj=60kW，它的容量得到充分利用，负载的 cosj=0.8 时，它传输的有功功率降低为48kW，容量的利用较差，cosj越小，容量利用的越不充分。 在一定的电压下向负载输送一定的有功功率时，负载的功率因数越低，通过输电线的电流越大，导线电阻的能量损耗和导线阻抗的电压降落越大，功率因数是电力经济中的一个重要指标。3全国供用电规则规定：在电网高峰负荷时，用户的功率因数应达到的标准：高压用电的工业用户和高压用电装有带负荷调整电压装置的电力用户，功率因数为 0.9 以上；其它 100kVA 及以上电力用户和大中型电力排灌站，功率因数为 0.85 以上；农业用电功率因数为 0.80 以上。凡功率因数达不到上述规定的用户，供电部门会在其用户使用电费的基础上按一定比例对其进行罚款（力率电费），要提高企业的用电功率因数，必须进行无功补偿，并做到随其负荷和电压的变动及时投入或切除，防止无功电力倒送。全国供用电规则规定：无功电力应就地平衡.（三） 无功功率补偿的基本原理把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，当容性负荷释放能量时，感性负荷吸收能量；而感性负荷释放能量时，容性负荷却在吸收能量。能量在两种负荷之间交换。这样感性负荷所需要的无功功率可从容性负荷输出的无功功率中得到补偿，这就是无功功率补偿的基本原理。1.什么是电网的无功平衡？电网所谓无功平衡就是指在电网运行的每一个时刻，电网中各无功电源所发出的无功功率要等于电网中各个环节上的无功功率损耗和用户所消耗的无功功率（即无功负荷）之和。无功功率平衡直接关系到电网的运行电压水平，电网的无功功率平衡是维持电网电压水平的首要条件，电网无功电源的配置与电网调压措施的实施是一密不可分的整体，二者相辅相成。当电网无功电源充足时，电网运行电压就高，当电网无功电源不足时，电网运行电压就低，因此各级调度、运行值班人员必须加强对管辖范围内的各级运行电压的监视和调整工作。2.电网中为什么需要进行无功补偿？由于电网中的负荷大部分均为感性负荷，再加上电网中的各级变压器和线路也为感性，因此电网需要的无功功率就要比有功功率大得多，若假设电网的综合发电负荷为100，那么电网的无功总需求就大约是130150。电网中发电机的功率因数一般都大于0.8，这样仅靠发电机所发的无功就无法满足电网和电网负荷的总无功需求；同时无功远距离传输，由于变压器和输电线路电抗和电阻的存在，不但要产生无功损耗，而且还会带来不必要的有功损耗，同时由于输电网络的电抗较大，无功的远距离传输，不但会产生较大的无功损耗，而且会造成过大的电压降，这就使无功的远距离传输几乎不能实现，为此电网必须进行无功补偿。3.什么是无功补偿的分层分区和就地平衡原则？目的是什么？无功补偿设备配置应贯彻执行分层分区和就地平衡的原则。所谓分层，是指主要承担有功功率传输的220750KV电网，应尽量保持各电压层间的无功功率平衡，减少各电压层间的无功功率串动；所谓分区，是指110KV及以下的供电电网，应实现无功功率分区和就地平衡。分层分区和就地平衡都是为了达到减少无功传输产生的大量功率损耗为目的。（四） 无功功率补偿的方法无功功率补偿的方法很多，采用电力电容器或采用具有容性负荷的装置进行补偿。1发电机：是电网中最基本的无功功率电源。一般可通过改变进入转子回路的励磁电流来实现对发电机输出无功功率的平滑调整，既可以发出无功，又可以吸收无功，是电网中最基本的，也是最好的无功调整电源。2.并联电抗器：是吸收无功功率的设备。在超高压电网中得到广泛应用，它们一般都是直接接到超高压线路或母线，或经主变三次侧或较低电压母线两种接线设置方式接入电网。另外还又串联电抗器，主要用于串联在电容器组前限制高次谐波或限流。3.同步调相机：是一种专门设计的无功功率电源，是不带机械负载的同步电动机，一般装设在电网的负荷区，这样可以减少因传输无功功率而引起输电电网的能量损耗和电压降落。正常运行时，它从电网吸收少量有功功率供给其运行时的铜耗、铁耗和机械损耗等，并根据电网电压要求调节其无功功率的方向和大小，调节性能不错。但其运行维护费用大，动态调节响应慢，增加电网短路容量等，处于被淘汰的状态。4.静止补偿器（SVC）：它是由并联电容器和并联电抗器等无功元件组成的，可快速响应的无功补偿设备5.并联电容器：是应用最广泛的无功补偿设备，只能发出无功功率，提高电压，而不能吸收无功功率，降低电压。其补偿调压是通过在负荷侧安装并联电容器来提高负荷的功率因数，以减少通过输电线路上的无功功率来达到调压目的。调压只能根据负荷变化而分组投切，调压是阶梯形的。同时当母线电压下降，并联电容器供给电网的无功功率减少，尤其是在电网发生故障或其他原因使电压下降时，电容器无功输出的减少将导致电压进一步下降，不符合调压要求，因此其无功功率调节性能相对较差。安装电容器进行无功功率补偿时，可采取集中、分散或个别补偿三种形式。 个别补偿:个别补偿是对单台用电设备所需无功就近补偿的办法，把电容器直接接到单台用电设备的同一个电气回路，用同一台开关控制，同时投运或断开。这种补偿方法的效果最好，电容器靠近用电设备，就地平衡无功电流，可避免无负荷时的过补偿，使电压质量得到保证。个别补偿一般常用于容量较大的高低压电动机等用电设备。但这种方法在用电设备非连续运转时，电容器利用率低，不能充分发挥其补偿效益。 分散补偿：将电容器组分组安装在车间配电室或变电所各分路的出线上，它可与工厂部分负荷的变动同时投入或切除。这种补偿方法效果也较好。 集中补偿：把电容器组集中安装在变电所的一次或二次侧的母线上，这种补偿方法，安装简便，运行可靠，利用率较高。（五） 并联电容器提高功率因数的原理交流电路中，纯电阻电路负载中的电流IR与电压U同相位，纯电感负载中的电流IL滞后电压90°。而纯电容的电流IC则超前于电压90°。可见，电容中的电流与电感中的电流相差180°能够互相抵消。电力系统中的负载，大部分是感性的，因此总电流 I 将滞后于电压于一个角度j。如果将并联电容器与负载并联，则电容器的电流IC将抵消一部分电感电流，从而使电感电流IL减小到IL，总电流从I减少到I，功率因数将由cosj1提高到cosj2，这就是并联补偿的原理。见下图。 （六）并联电容器在电力系统中的作用采用并联电容器进行无功补偿主要作用是：1.补偿无功功率，提高功率因数系统中大部分为感性负载，为使其正常运行，必须供应它们建立磁场所须的能量，这就出现了电源与负载之间的能量交换，表现为电源要向负载供应无功功率，如对感性负载并联容性设备，让它们之间就地进行一部分能量交换，便能减少电源与负载之间的能量交换。减少电源供应的无功功率，从而提高了功率因数。2.增加电网的传输能力，提高设备利用率若 P1 和 P2 分别为补偿前、后的有功功率的出力，cosj1和cosj2分别为补偿前、后的功率因数，则：P= P2-P1=S（cosj2-cosj1）为补偿后的有功功率的出力增量。可见，在视在功率 S 不变的前提下，线路传输的功率的出力将有所增加，其增加值为P：cosj10.70.70.70.7cosj20.950.970.981P%36%39%40%43%3.降低线路损失和变压器有功损失安装无功补偿装置后功率因数提高，线路电流会下降，线路损耗降低，变压器的有功损失也会降低。对于高压计量的用户，在低压侧安装无功补偿装置，可降低安装点与计量点间的线损，其线损降低量与安装点的位置有关。如下图，C 为高压集中补偿装置，C1、C2 为低压集中补偿装置，C3、C4 为单独就地补偿装置，M 为交流电动机。安装低压集中补偿装置 C 1，降低的线损为 A、D 间，但线损要分段计算，分 A、C段的线损与 C、D 段的线损，因为这两段流过的电流是不同的。安装低压集中补偿装置 C2，降低的线损为A、B 间的。安装单独就地补偿装置 C3、C4，降低的线损也要分段计算。如果安装高压补偿电容器，降低的线损为计量点之前的，这部线损不在用户的范围内。对于低压计量的用户，计量点虽然在变压器的二次侧，但供电公司考核时以变压器一次侧的考核点为准。如下图，同样补偿装置安装在不同的位置降低的线损也是不同的。由以上两图可以看出：单独就地补偿的效果最好，但补偿点分散，不便于维护。安装补偿装置后，可以降低安装点前变压器的有功损失，所以低压补偿对降低变压器的有功损失效果最好。变压器的有功损失包括铁损和铜损两部分，铁损与一次侧电压的平方成正比，一次侧电压基本不变，所以铁损可认为是不变的有功损失；铜损与二次侧电流的平方成正比，二次侧电流是随负载变化的，所以铜损可认为是可变的有功损失。线损节电量变压器铜损节电量线损降低率变压器铜损降低率线损降低率与变压器铜损降低率是相同的。用电企业的自然功率因数一般在 0.7 左右,功率因数从 0.7 提高到 0.95 以上线损降低率和变压器的铜损降低率如下表:cosj10.70.70.70.7cosj20.950.970.981线损降低率46%48%49%51%变压器的铜损降低率46%48%49%51%其中：R 线路电阻,P 线路传输的有功功率，kWT 设备运行时间，hUL 线路线电压，kVcosj1、cosj2 补偿前、后的功率因数K 负荷系数（一班制 3.6；二班制1.8；三班制1.2）PK 变压器铜损，kWT1 变压器运行时间，hA 用户变压器二次侧有功用电量S 变压器额定容量，kVA4.减少设备容量在保证有功负荷 P 不变的条件下，增加无功补偿时，可以减少设备容量。这是因为 当功率因数提高后,在输送同样的有功功率的情况下,上式的S 是负值,即可以减少视在功率。5.改善电压质量在线路中电压损失U的计算如下：（七）电网无功补偿的原则 对750（330）kV及以上网络，由于线路输送功率均小于自然功率，线路呈现容性，因此在750kV网络中，除变压器能消耗一部分容性无功外，整体上无功过剩，除发电机需高功率因数必要时进相运行外，电网应以配置感性无功补偿设备为主，如电抗器。 对以架空线为主的220kV网络，由于线路输送功率均接近和等于有时甚至大于自然功率，线路随输送负荷的不同而呈现容性或感性，加上变压器为感性元件，因此对网架不强的220kV网络，一般大部分时间均呈感性，电网应以容性补偿为主。而对网架较强且峰谷差较大的220kV网络，则电网在高峰负荷时由于线路输送负荷和变压器通过潮流较大，线路和变压器消耗无功都比较多，网络呈现感性，此时应以容性无功补偿（如电容器）为主，尤其在远离电源点的变电站；而在低谷负荷时，则由于线路输送负荷和变压器通过潮流较小，此时网络呈现容性，但由于电力负荷一般均为感性，只要调整发电机高功率因数运行，将220kV电压偏高（因为220kV侧往往是电源侧）变电站的电容器退出，必要时控制220kV下网功率因数不高于0.9，一般均可解决；而对冲击性负荷较大的电网，如轧钢负荷，为减少冲击负荷使电网电压造成过大的波动，在冲击负荷附近应配置静止补偿器。 对110kV及以下电网，由于线路输送负荷一般均大于自然功率，呈现感性，再加上变压器和负荷的感性特点，无论从调压还是降损考虑，均应以容性无功补偿为主，尤其远离电源点的变电站和大用户，应在变电站集中装设容量较大的电容器进行集中补偿，无功补偿设备容量可按主变压器容量的1030确定，并在主变压器最大负荷时，其二次侧的功率因数不小于下表中所示数值，或由电网供给的无功功率与有功功率比值不大于下表中所示数值。表：最大负荷时无功补偿按功率因数或无功功率与有功功率比值的配置电压等级（kV）22035110功率因数0.951.00.91.0无功功率/有功功率0.3300.480注：1.由发电厂直接供电的变电站，当供电线路较短时，功率因数可取表中较低值，其他应取较高值。2.若通过技术经济比较合理时，功率因数可高于表中的上限值。 为了提高10（6）kV配电线路的功率因数，宜优先在配电变压器低压电网配置带自动投切装置的并联电容器，无功补偿总容量一般为配电变压器容量的1020；对配电网中分散的负荷区（如配电线、配电变压器及用户的用电设备等）也可采用分散补偿。 分散补偿包括分组补偿和就地补偿，是在集中补偿不能保证电压质量的条件下采用。分组补偿一般结合降低线路有功损耗用于单电源的长辐射线路或对电压要求较高的用户变电所或变压器，主要用于城网和农网等35kV以下网络；就地补偿是针对用户用电设备如电动机等进行的与设备一同运行的补偿，分散补偿从调压和节能角度考虑，一般均以并联电容器补偿为主。（八）低压无功补偿的几种方式低压无功补偿是指在配电变压器低压400（380）伏网络中安装补偿装置，包括随机补偿、随器补偿、跟踪补偿几种方式。 随机补偿：随机补偿就是将低压电容器经过熔断器与电动机并接，通过控制，保护装置与电动机同时投切。（原理及注意事项）随器补偿：随器补偿是将低压电容器经过熔断器固定接在配电变压器低压侧，以补偿变压器的励磁及漏磁无功损耗。 跟踪补偿：跟踪补偿是指以无功补偿投、切装置作为控制保护装置，将低压电容器组并接在大用户400伏母线上。这种补偿方式，相当于随器补偿的作用。另选几组低压电容器作为手动或自动投切，随时补偿400伏网络中变动的无功负荷。（总结：固定+变动）（九） 农网无功浅析 1. 农网无功负荷浅析在我们现有10千伏送电系统中，往往是一条线路接有几台或十几台甚至二、三十台容量大小不等的配电变压器。由于用户分散，变压器容量又很小，75千伏安以下的变压器占70%以上，而且多数变压器每天有近15个小时接近空载运行，少数在额定容量的20%40%之间运行，每逢栽插或收割季节，会出现无功不平衡。在上述网络状态下，原有农网用户中，10千伏线路送出端或配电，变压器用户均没有配置补偿装置，致使10千伏送出端功率因数cosj 值很低。其主要原因是众多的小容量配电变压器时常在低负荷下运行，众多配变的空载及漏磁损耗、家用电器的无功耗用迭加起来占据了10千伏线路送出的大量无功功率，致使cosj 值达不到规定要求，线损也大大增加。2.几种无功补偿方式的优劣比较 对于10千伏供电系统，在变电站10千伏母线上装设集中补偿方式的并联电容器组，只能增大变压器与10千伏母线之间及上一级电压等级线路的功率因数，对10千伏母线上首端的功率因数 cosj 值不能改变，线路上各配电变压器所提供的无功功率仍需从这里送出，各送出线路上的线损不能降低。所以，对于10千伏供电系统的无功补偿，最好选择随线路上配电变压器装设低压无功补偿装置，进行分散补偿方式。这种方式易于根据无功负荷需要选择补偿容量，具有“哪里缺在哪里补，缺多少补多少”，都能把10千伏及其上一级电压等级的线路线损降低一部分的特点，且补偿效果好，经济效益高。 在农网10千伏线路上，“T”接变压器一般较多，且变压器“大马拉小车”的现象极为普遍，多数时段接近于空载运行，10千伏线路首端的功率因数cosj值一般只有0.50.75。配电变压器的供电范围多以自然村为单位，一个村有一、两个动力加工作坊和电灌站，在上述情况下宜采用随器和随机补偿方式，即在变压器低压侧按空载电流计算选择并联电容器补偿，在加工作坊按电动机容量计算选择并联电容器补偿。补偿电容器采用手动投切方式，可大大降低投资。只有大范围的无功分散补偿，才能降低农网线路的线损，降低农村电价。 目前农村用电特点的，一是“季节性强”，每年用电累计时间为12个月。二是“电动机单机容量大”，一般为3080千伏安。三是由于用电时间短，不重视无功需量，都没有装设补偿装置。另外农村众多的排灌站同时投运，造成系统无功电量不平衡。这些排灌站应根据电机容量计算选择并联电容器随机补偿，促进无功就地平衡。3.补偿装置的测量接线 装置测量点的接线，主要是补偿装置的电容器组和电流的引入点，特别是电流的引入点，在实际接线中往往被忽视。电容器组的引入点，是指电容器组的总进线在被补偿系统中的“T”接点；电流的引入点，是指补偿装置使用的电流互感器在被补偿系统中的安装点。正确的方法是：以负荷的供电电源为参考点，电流互感器的安装点必须在电容器组的总进线“T”接点和电源之间，即电流互感器测量的电流必须包含流过电容器组的电流。否则，在电容器分组投、切状态中，无功补偿装置测量显示的有功、无功功率和cosj值都不会变化，造成无功补偿装置投、切效果无法判断。二、电压基础知识（一）电压基础概念1.电压是电能质量的主要指标之一，直接影响着电网的经济运行水平线路、变压器等元件的有功损耗P和无功损耗Q与实际运行电压U的平方成反比，即在输送相同功率的情况下，电网运行电压越低（强调U是加在元件两端的电压），P和Q越大，单位电量的供电成本越高，电网的经济运行水平越低。2.电压调整理论知识逆调压：逆调压就是当中枢点供电至各负荷点的线路较长，且各点负荷变动较大，变化规律也大致相同时，在大负荷时采用提高中枢点电压以抵偿线路上因最大负荷时增大的电压损耗；而在小负荷时，则将中枢点电压降低，以防止因负荷减少而使负荷点的电压过高。这种中枢点的调压方式即为逆调压方式。顺调压：顺调压方式就是在最大负荷时允许中枢点电压低一些（但不得低于线路额定电压的102.5）；最小负荷时允许中枢点电压高一些（但不得高于额定电压的107.5）。一般当负荷变动甚小，线路电压损耗小，或用户处于允许电压偏移较大的农业电网时，才可采用顺调压方式。同样当无功调整手段不足而不得已情况时，也可采用这种方式，但一般应避免采用。恒调压：如果负荷变动较小，线路上的电压损耗也较小，则只要把中枢点的电压保持在较线路额定电压高25的数值，即不必随负荷变化来调整中枢点电压即可保证负荷点的电压质量，这种调压方式就称为恒调压或常调压。电压计算常用公式U1与U2的向量差dU称作线路的电压降落。调压的原理：由上式可知改变：P、Q、R、X、Tk，从而改变电压差。调整电压与降低网损的关系：调整电压，在输送功率不变的情况下，改变了设备上流过的电流值，从而改变了线路上的损耗。但不是电压升高就一定经济运行。（二）电压调整技术从上图的“简单电源负荷电压调整原理解释图”中我们可以得到上述的表达式，通过对表达式中各量值的分析，我们可以明确电压调节主要方法有：1.发电机调压发电机调压是一种不需要耗费投资而且最直接的调压手段。调压措施中应首先考虑，发电机可在95-105%额定电压范围内保持以额定功率运行。可考虑多发无功、少发无功、进相运行。在发电机不经升压直接用发电机电压向用户供电的中小系统中，供电线路不长，线路的电压损耗不大，一般可借调节发电机励磁，改变其母线电压，使之实现顺调压以满足对电压质量的要求。在发电机经多级变压向负荷供电时，仅借发电机调压往往不能满足负荷对电压质量的要求。因此要求调压的发电厂必须要有相当充裕的无功容量储备，对于目前电网负荷增长的趋势来看，单纯依靠发电厂多发无功进行调压是不能满足要求的，此外单一电厂无功功率的增大，会影响到电网中其他无功电源点至负荷点无功功率的重新分配，这样可能同功率的经济分配发生矛盾，所以在大型电力系统中发电机调压一般只作为一种辅助性的调压措施。2.变压器调压双绕组变压器的高压绕组，三绕组变压器的高、中压绕组往往有若干分接头可供选择，改变变压器的变比调压实际上就是根据调压要求适当选择变压器的分接头3.改变无功分布调压补偿前： 补偿后：无功功率的产生基本上不消耗能源，但是无功功率沿着电网传送却要引起有功功率损耗和电压损耗，合理的配置无功功率补偿容量，以改变电网的无功潮流分布，可以减少电网的有功功率损耗和电压损耗，从而改善用户端的电压质量。因此做到无功功率的就地优化补偿对提高电网经济运行水平有着重要的意义。4.改变元件电阻电抗调压改变前前： 补偿后：或者 或者日常我们经常接触到的调压方式则是： 采用变压器的有载调压，通过切换变压器分接头来进行调压的。有载调压适用于长线路供电、负荷变动较大的情况。它的调压范围比较大，而且可以随时调整，不影响供电，容易满足电力用户对电压偏差的要求。 对于长距离大负荷供电线路，在变电站端调压无法满足要求的情况下，我们通常采用“改变线路无功功率分布”的方式进行调压，实际运行中的做法：按照负荷侧功率加装一定容量的容性无功补偿设备。 对线路运行电压和功率因数要求较高的线路，为了保证调压和无功补偿及时性的要求，我们通常采用“线路无功电压自动调节装置”进行控制。（三）变电站无功电压综合控制原理1.分区调节原理在变电站中，功率因数和母线电压有一个允许的范围，根据这个范围可以对电压和无功进行分区控制。以变电站进线端功率因数cosj为横坐标，二次侧母线电压U2为纵坐标，划分为9个区域，如下图所示，其中“0”区间是满足要求的理想区间，不需要任何调节，其它各个区域的运行参数都不满足条件，必须根据各个区间的实际情况进行调节，使运行状态尽可能地处于“0”区间。2.各区调节情况1区间：电压偏低、无功不足，则先投入补偿电容器，再往下调节变压器分接头。2区间：电压偏低、功率因数满足要求，则只要往下调节变压器分接头即可。若变压器已无法调节时电压仍低于下限，则强行投入补偿电容器。 3区间：电压偏低、而功率因数超前，即无功倒送入电网，则首先应切除部分补偿电容器，再往下调节变压器分接头。   4区间：电压满足要求、而功率因数偏低，则只要投入补偿电容器组即可。   5区间：电压满足要求、而功率因数超前，则只要切除部分电容器组即可。    6区间：电压偏高、无功不足，则首先应往上调节变压器分接头，使电压下降（以免电能质量变坏），再投入补偿电容器组。    7区间：电压偏高、功率因数满足要求，则只要往上调节变压器分接头即可。若变压器已无法调节时电压仍高于上限，则强行切除部分补偿电容器组。    8区间：电压偏高，而功率因数超前，则首先切除部分补偿电容器组，再往下调节变压器分接头。（四）调度调压4.1、电压的运行管理4.1.1 电压是衡量电能质量的重要指标。电压质量对保证电力系统的安全与经济运行、客户安全生产、产品质量以及电气设备的安全与寿命，均有重要影响。兰州地调应按调度管理范围，在电网内设置电压监测点，并报省调备案。4.1.2 为保证电网供电电压便于监视和调整，指定电网中各枢纽变电站母线为电网电压监测点4.1.3 变电站一次设备的工作电压不得超过额定电压的10%。变电站各级母线电压允许波动范围：110kV：112118 kV35kV：3538.5 kV10kV：1010.7 kV6kV： 66.4 kV4.1.4 地调应编制管辖范围内电压控制点电压曲线，由调度、变电站、集控站负责监视和调整。4.1.5 变电站、集控站根据给定的电压曲线，对母线电压进行监视和调整，使其符合规定的数值。当母线电压超过允许偏差范围时，变电站、集控站值班人员应不待调令，调整电压使其恢复到允许偏差范围内。若调压手段和能力已经用尽，控制点母线电压仍超过允许电压偏差范围时，地调应申请省调调度员配合调整电压。无调节能力和手段的变电站当电压超过允许偏差时，值班人员应立即报告地调调度员。4.1.6 电网内各变电站主变压器分接开关位置由地调统一管理。主变无载分接开关应按地调整定通知单进行调整。值班调度员应经常监视系统监测点电压，当其超出允许的偏差范围时，应积极采取措施，确保系统电压符合规定。4.1.7 集控站值班员应及时调整所辖变电站母线电压和无功补偿设备。电容器的投退应首先满足调整母线电压的需要，在满足母线电压合格的前提下，再考虑尽可能提高电容器的投入率（在母线电压偏高时，先调整变压器有载分接开关，后调整电容器投入量；在母线偏低时，先调整电容器投入量，后调整变压器有载分接开关）。4.1.8 自动调压装置、无功补偿安全自动装置、无功补偿自动投入装置、电压无功综合控制装置运行时闭锁远方遥控操作。4.1.9 自动调压装置、电压无功综合控制装置以及无功补偿自动装置退出运行时，变电站、集控站应按要求进行手动调压。电容器投退操作要按照电容器投切规定中的要求进行。调压装置的投退应向调度汇报。4.1.10 调整电压的主要方法有：4.1.10.1 利用有载变压器调节。4.1.10.2 利用自动调压装置、无功补偿安全自动装置、无功补偿自动投入装置、电压无功综合控制装置调节。4.1.10.3 投入和切除并联电容器或电抗器。4.1.10.4 改变变电站负荷分配。4.1.10.5 必要时可改变系统接线和运行方式，但应综合考虑系统安全运行。4.1.10.6 调整无载变压器分接头。4.1.10.7 局部地区为防止电压崩溃可限制部分负荷以提高电压。4.1.11 各监测点电压不得超出允许的偏差范围，当低于极限值时，为了防止系统电压崩溃，值班调度员应按省调值班调度员调令，采取措施保持电压。4.2、电压异常的处理4.2.1 为保证电能质量，在电网正常运行方式下，变电站各级母线电压应在地调规定的范围内运行。4.2.2 当电网运行电压超过正常允许范围时，变电站、集控站（中心）值班人员可不待调度指令，自行调整有载变压器分接开关及无功补偿电容器，以使电压恢复正常。无调压手段的变电站应立即向地调汇报，按调度指令进行处理。4.2.3 当电网电压波动超过规定范围而地调无法进行调整时，地调应立即向省调汇报，按省调指令进行处理。4.2.4 因电网发生事故而造成电压异常时，调度员、变电站、集控站（中心）值班员应冷静分析造成电压异常的原因，再采取正确处理方