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设负载所在的母线2上的电压相量,负载的视在功率为
线路首末两端电压的相量差,即线路的电压降为
将式(3)代入(4)式,可得
其中,电压降的纵分量和横分量分别记作ΔUZ和ΔUH
规定电压损失为线路首末端电压的均方根值(有效值)之差,则电压损失ΔU为
一般,线路两端电压的相角差δ较小,电压降横分量对电压损失的影响可以忽略不计,可把电压降的纵分量近似看作电压损失,即
由式(9)可见,形成电压偏差的电压损失ΔU是由线路输送功率(包括有功功率P和无功功率Q)和线路阻抗参数(电阻R和电抗X)共同决定的。
分布式电源就近接入配电网,一般不需要长距离的传输过程。含有分布式电源的配电网的电压等级一般较低,低压输配电线路的阻抗参数与高压输电线路的阻抗参数有所不同。表1给出了不同电压水平下的典型线路的阻抗参数。
表1典型的架空线路阻抗参数
从表1可以看出,对于含有分布式电源的低压配电网,线路阻抗主要呈现电阻特性,即R>>X,这与高压输电网络的线路阻抗有明显的差异。根据式(5),在110kV及以上电压等级的输电线路中,X>>R,可以得出:无功功率的传输是造成电网电压偏差的最主要原因,无功功率不平衡是引起系统电压偏离额定值的根本原因。但是,在低压配电网中,有功功率P对电压损失ΔU的影响已经不能忽略,有功功率P和无功功率Q的传输共同造成的线路上的电压损失,形成电压偏差。
2.3分布式电源接入配电网的电压偏差
仍以最简单的输电线路为例,如图所示,当分布式电源接入配电网时,式(5)将变为式(10):
图2含有分布式电源的简单输电线路
仍然忽略电压降横分量对电压损失的影响,从而
由式(11)可见,当分布式电源接入配电网时,将会改变配电网的潮流,能够抑制电压降落;当分布式电源注入的功率较多时,甚至会出现潮流方向改变的情况,使得节点电压抬高。此外,分布式电源输出的功率主要为有功功率,功率因数一般大于0.9,考虑到配电网输电线路的特殊性R>>X,因此,有功功率的流动是分布式电源接入配电网引起电压偏差问题的主要原因。
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