试论电力系统的无功功率和电压控制

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 试论电力系统的无功功率和电压控 制 摘 要：电压是衡量电能质量的 一个重要指标。电力系统中各种用电设 备只有在电压为额定值时才有最好的技 术和经济指标。但是在电力系统的正常 运行中，用电负荷和系统运行方式是经 常变化的，由此引起电压发生变化，不 可避免地出现电压偏移。而电力系统的 运行电压水平取决于无功功率的平衡， 系统中各种无功电源的无功功率输出应 能满足系统负荷和网络损耗在额定电压 下对无功功率的需求，否则就会偏离额 定值。 中国论文网 /2/view-12893020.htm 关键词：电力系统 无功功率 电 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 压控制 1、前言 总体来说，电力系统有效和可靠 的运行，电压和无功功率的控制应满足 以下目标： 1.1 系统中有所有装置的在端电 压应在可接受的限制内。 1.2 为保证最大限度利用输电系 统，应加强系统稳定性。 1.3 应使无功功率传输最小，以 使得 RI2 和 XI2 损耗减小到最小。 当负荷变化时，输电系统的无功 功率的要求也要变化。由于无功功率不 能长距离传输，电压只能通过遍布整个 系统的具体装置来进行有效控制。 2、无功功率的产生和吸收 同步发电机可以产生或吸收无功 功率，这取决于其励磁情况。当过励时 产生无功功率，当欠励时吸收无功功率。 架空线路产生或吸收无功功率取 决于负荷电流。当负荷低于自然负荷 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 （波阻抗） ，线路产生纯无功功率；当 高于自然负荷时，线路吸收无功功率。 地下电缆，由于它们对地电容较 大，因此具有较高的自然负荷。它们通 常工作在低于自然负荷情形下，因此在 所有运行条件下总发生无功功率。 变压器不管其负载如何，总是吸 收无功功率。空载时，起主要作用的是 并联激励电抗；满载时，起主要作用的 是串联漏抗。 负荷通常吸收无功功率。由电力 系统的供电的典型负荷节点由许多装置 所组成。这种组成随日期、随季节和气 候的变化而不同。通常负荷节点的负荷 特性是吸收无功功率的，复合负荷的有 功功率和无功功率都是电压幅值的函数。 具有低的滞后功率因数的负荷使传输网 络有大的电压降落，因而供电也不经济， 对于工业用户，无功功率通常和有功功 率一样要计费，这就鼓励企业通过使用 并联电容器来提高负荷功率因数。 3、无功功率的补偿 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 3.1 无功功率不足的危害：交流 电力系统需要电源供给两部分能量：一 部分将用于做功而被消耗掉，这部分称 为”有功功率 ”；另一部分能量是用来建 立磁场，用于交换能量使用的，对于外 部电路它并没有做功，称为”无功功率” ， 无功是相对于有功而言，不能说无功是 无用之功，没有这部分功率，就不能建 立磁场，电动机，变压器等设备就不能 运转。其物理意义是：电路中电感元件 与电容元件正常工作所需要的功率交换。 无功功率不足，无功电源和无功负荷将 处于低电压的平衡状态，将给电力系统 带来诸如出力不足，电力系统损耗增加， 设备损坏等一系列的损害，甚至可能引 起电压崩溃事故，造成电网大面积停电。 3.2 无功补偿原理：在交流电路 中，纯电阻元件中负载电流与电压同相 位，纯电感负载中电流之后电压九十度， 纯电容负载中电流超前电压九十度，也 就是说纯电容中电流和纯电感中的电流 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 相位差为 180 度，可以互相抵消，即当 电源向外供电时，感性负荷向外释放的 能量由荣幸负荷储存起来；当感性负载 需要能量时，再由荣幸负荷向外释放的 能量来提供。能量在两种负荷间相互交 换，感性负荷所需要的无功功率就可由 容性负荷输出的无功功率中得到补偿， 实现了无功率就地解决，达到补偿的目 的。 3.3 无功补偿的三种形式： 3.3.1 集中补偿 集中补偿就是把电容器组集中安 装在变电所的二次侧的母线上或配电变 压器低压母线上，这种补偿方式，安装 简便，运行可靠，利用率高，但当电气 设备不连续运转或轻负荷时，又无自动 控制装置时，会造成过补偿，使运行电 压升高，电压质量变坏。季节性用电较 强，空载运行较长又无人值守的配电变 压器不宜采用。 3.3.2 分散补偿 分散补偿是将电容器组分组安装 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 在车间配电室或变电所个分路的出线上， 形成抵押电网内部的多组分散补偿方式， 它能与工厂部分负荷的变动同时投切， 适合负荷比较分散的补偿场合，这种补 偿方式效果较好，且补偿方式灵活，易 于控制。 3.3.3 个别补偿 个别补偿是对单台用电设备所需 无功就近补偿的方法，把电容器直接接 到单台用电设备的同一电气回路，用同 一台开关控制，同时投运或断开，俗称 随机补偿。这种补偿方法的效果最好， 它能实现就地平衡无功电流，又能避免 无负荷时的过补偿，是农网中队异步电 动机进行补偿的常用方法。 3.4 无功补偿设备 根据补偿的效果而言，电容器可 以补偿负荷侧的无功功率，提高系统的 功率因数，降低能耗，改善电网电压质 量。电抗器可以吸收电网多余的线路充 电功率，改善电网低谷负荷时的运行电 压，减少发电机的进相运行深度，提高 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 电网运行性能。 3.4.1 无源补偿设备装置 并联电抗器，并联电容器和串联 电容器。这些装置可以是固定连接式的 或开闭式的，无源补偿设备仅用于特性 阻抗补偿和线路的阻抗补偿，如并联电 抗器用于输电线路分布电容的补偿以防 空载长线路末端电压升高，并联电容器 用来产生无功以减小线路无功输送，减 小电压损失；串联电容器可用于长线路 补偿等。电力系统变电站内广泛安装了 无功补偿电容器，用来就地无功平衡， 减少线损，提高电压水平。 3.4.2 有源补偿装置 通常为并联连接式的，用于维持 末端电压恒定，能对连接处的微小电压 偏移做出反应，准确地发出或吸收无功 功率的修正量。如用饱和电抗器作为内 在固有控制，用同步补偿器和可控硅控 制的补偿