电网的无功补偿与电压调整

      由于无功补偿对电网安全、优质、经济运行具有重要作用，因此无功补偿是电力部门和用户共同关注的问题。合理选择无功补偿方案和补偿容量，能有效提高系统的电压稳定性，保证电网的电压质量，提高发输电设备的利用率，降低有功网损和减少发电费用。本文按照电网无功补偿的基本原则是，重点介绍了输配电网中各种无功补偿的原理及方法，以达到改善功率因数、调整电压及补偿参数等作用。另介绍了电网电压调整的几种方法
　　
　　一、前言
　　目前世界范围内掀起环境保护的热潮，电力系统是一种特定的环境，在输配电网中出现的无功功率，是电网本身的运行规律所决定，但同时它给电网运行带来了许多麻烦。无功功率是一种既不能作有功，但又会在电网中引起损耗，而且又是不能缺少的一种功率，所以在电网中要加入无功功率补偿的装置，同时对电网电压进行调整，达到电网利用效率最大化。
　　
　　二、输配电网的无功补偿
　　2．1输电网的无功补偿
　　电网无功补偿的基本原则是：按电压分层，按电网分区，就地平衡，避免无功功率的远距离输送，以免占用线路输送容量和增加有功损耗。输电网多数无直供负载，一般不为调压目的而设置无功补偿装置。参数补偿多用于较长距离的输电线路。具体补偿方法如下：
　　2．1．1电抗器补偿
　　电抗器是超高压长距离输电线路的常用补偿设备，用以补偿输电线路对地电容所产生的充电功率，以抑制工频过电压。电抗器的容量根据线路长度和过电压限制水平选择，其补偿度 (电抗器容量与线路充电功率之比)国外统计大多为70－85，个别为65，一般不低于60。电抗器一般常设置在线路两湍，且不设断路器。
　　 2．1．2串连电容补偿
　　串联电容用来补偿输电线路的感抗，起到缩短电气距离提高稳定性水平和线路的输电容量的作用。串联电容器组多为串、并联组合而成，并联支数由线路输送容量而定，串联个数则由所需的串联电容补偿度(串联电容的容抗与所补偿的线路感抗之比)而定。串联电容补偿一般在50以下，不宜过高，以免引起系统的次同步谐振。输电网中因阻抗不均而造成环流时，也可用串联电容来补偿。日本在110kV环网中就使用了串联电容补偿。
　　2．1．3中间同步或静止补偿
　　在远距离输电线路中间装设同步调相机或静止补偿装置，利用这些装置的无功调节能力，在线路轻载时吸收线路充电功率，限制电压升高；在线路重载时发出无功功率，以补偿线路的无功损耗，支持电压水平，从而提高线路的输送容量。中间同步或静止补偿通常设在线路中点，若设在线路首末端，则调节作用消失。
　　输电网的电压支撑点与调压输电网与受电地区的低一级电压的电网相联的枢纽点，常设置有载调压变压器或有相当调节与控制能力的无功补偿装置，或者二者都有，以实现中枢点调压，使电网的运行不受或少受因潮流变化或其他原因形成的电压波动的影响，在电网发生事故时起支撑电压的作用，防止因电网电压剧烈波动而扩大事故。电压支撑能力的强弱，除与补偿方法和补偿容量大小有关外，更与补偿装置的调节控制能力和响应速度有关。并联电容器虽是常用而价廉的补偿设备，但其无功出力在电压下降时将按电压的平方值下降，不利于支撑电压。大量装设并联补偿电容器反而有事故发生助长电网电压崩溃的可能性。采用同步调相机和静止无功补偿装置辅以适当的调节控制，是比较理想的支撑电压的无功补偿设备。近年来，国内外均注重静止补偿装置的应用。
　　2．2配电网的无功补偿
　　配电网的无功补偿主要以相位补偿和保证用户用电电压质量为主。具体方法为相位补偿。
　　2．2．1相位补偿(亦称功率因数补偿)
　　用电电器多为电磁结构，需要大量的励磁功率，致使用户的功率因数均为滞相且较低，一般约为0.7 左右。励磁功率——滞相的无功功率在配电网中流动，不仅占用配电网容量，造成不必要的损耗，而且导致用户电压降低。相位补偿是以进相的无功补偿设备(如并联电容器)就近供给用户或配电网所需要的滞相无功功率，减少在配电网中流动的无功功率，降低网损，改善电压质量。中国对大电力用户要求安装无功补偿装置，补偿后的功率因数不得低于0.9。
　　
　　三、电网电压调整
　　为保证用电电器有良好的工作电压，避免受到配电网电压波动影响而损坏用电设备，配电电网需要进行电压调整。电网的电压调整方法有：中心调压、调压变压器调压和无功补偿调压。
　　3．1利用地区发电厂或枢纽变电所进行中心调压
　　这种措施简单而经济方便，但它只能改变整个供电地区的电压水平，不能改善电压分布。当供电地区的地域比较广阔、供电距离长短悬殊时，中心调压措施往往不能兼顾全区，有顾此失彼的缺点。
　　3．2调压变压器调压
　　可弥补中心调压方式的不足，进行局部调压。调压变压器有有载调压变压器、串联升压器和感应调压器三种。有载调压变压器与感应调压器一般用于特定负荷点，串联升压器则用于供电线路。
　　调压变压器的调压作用是靠改变电力网的无功潮流来实现的。它本身不仅不产生无功功率，而且还因本身励磁的需要而消耗无功功率。当电网的无功电源不足时，调压变压器的调压效果不显著。相反地，若调压变压器装设过多，将加重配电网的无功功率消耗，拉低全网电压水平，增大网损，降低并联电容器的无功出力，严重时有可能造成恶性循环的趋向。
　　3．3无功补偿调压
　　由于增加了电力网的无功电源，能起到改善电网电压的作用。装设于变电所内的无功补偿装置，还可采用分组投切的办法，对供电地区实行中心调压。
　　3．4串联电容补偿调压
　　串联电容补偿可用于配电网中进行局部调压。在距离较长的重载线路，因其调压作用是通过线路滞相电流流过串联电容而产生的电压升高来实现的。故线路负载愈重，功率因数愈低，串联电容补偿调压的作用愈显著。这种调压作用随线路负载的变化而变化，具有自行调节的功能。

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