文档介绍：第五章 电力系统电压和无功功率控制
第一节 电网电压和无功功率控制的必要性
一、 电压无功控制与频率有功控制的不同点
1) 类型不同：有功电源：发电机；无功电源：发电
机、调相机、电容器、电抗器。
2) 位置不同：有功电源：集中在电厂；无功电源：
分散在电厂、变电站。
3) 能源消耗：有功电源：消耗能源；无功电源：不
消耗能源，仅产生小损耗。
4) 电网损耗不同：电网设备主要消耗无功功率，其
有功损耗远小于电网无功损耗。
5) 调节方式不同：全系统频率相等，调整手段仅调
整原动机功率一种；电压在电网各点不同，调压
手段多种，可分散调节。
二、 电压对电力用户的影响
对电力用户的影响
① 电压过低：（起重机、碎石机、磨煤机等）异步
机转矩下降，影响拖动能力；异步机转速下降，
影响产品质量；电炉功率下降，增加冶炼的时间
和产量；照明设备的发光率和亮度下降。
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② 电压过高：影响电气设备的绝缘寿命；增大电机
变压器的铁芯损耗，温度增高，寿命减短；照明
设备的寿命急剧下降。
③ 电压闪变：冲击负荷产生的电压突然下降和恢
复，对附近电能用户产生不利影响。
对电力系统的影响
① 电压过低：厂用电机械（异步机）转矩下降及转
速下降，影响电厂的正常发电；增大电网功率损
耗和能量损耗；在无功功率严重不足的系统可能
引起“电压崩溃”现象。
② 电压过高：直接影响到高压输电设备的绝缘寿
命；增大变压器的铁芯损耗，温度增高，寿命减
短。
三、 电力系统无功功率控制的重要性
1、 维持电网电压水平
对于上图简单电力系统，可得出其向量图：
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由向量图得：
IX cosϕ EUqqsinδ E ⎫
PU==IcosϕδU⋅ =U⋅=sin ⎪
XXX ⎪
IX sinϕ EUq cosδ − U ⎪
QU==IsinϕδU⋅ =U⋅ =(Eq cos −U)⎬
XXX⎪
QX ⎪
∆=UEq cosδ −U= ⎪
U ⎭
上面第三式中的 ∆U 即为电压损耗，其大小取决于
无功功率Q 以及网络参数 X （分母U 可近似认为是额
定电压不变）。
当无功负荷Q 增加，则电压损耗 ∆U 增大，电压U
下降，如此时增大发电机励磁，使 Eq 增大，则可抵消
∆U 的增加，使U 保持不变；反之亦然。
上面第二式可近似认为 cosδ ≈ 1，Q 与U 为近似的
二次曲线关系，即电力系统无功电压静态特性。
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电力系统的无功功率负荷：异步电动机。其无功
电压特性也可用二次特性表示。如下图：
其中：
曲线 1：负荷的电压无功特性；
曲线 1’：无功负荷增大时的电压无功特性;
曲线 2：电网的电压无功特性；
曲线 2’：增大 Eq 后的电网电压无功特性
A 点为平衡点。当无功负荷增加 →曲线 1 变为曲线
1’ 。如果 Eq 不变，则新的平衡点为 A’，电压下降；如
增大 Eq 则曲线 2 变为曲线 2’，则新的平衡点为 C 点，
电压保持不变。
结论：
① 电网电压水平，靠无功功率平衡维持。
② 无功功率平衡：系统无功出力应等于额定电压下
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的无功损耗与负荷无功功率之和。
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