探討電力系統電壓與無功補償問題(1)

探討電力系統電壓與無功補償問題(1)

摘要：在電力系統中存在許多的感性負荷和非線性裝置，這些負荷需要消耗大量的無功功率。無功功率對電網具有嚴重的影響。為了確保電網的電壓質量，降低網損，保持電壓穩定，這就需要控制其管轄范圍內的各級變電站，使電網的電壓合格，并實現無功就地平衡。本文闡述了無功功率補償概念，電壓無功功率控制應具有的主要設備，以及電壓無功功率的控制對策進行了探討。

關鍵詞：電力系統無功功率變電站分層平衡

電力系統中無功補償對電力系統的重要性越來越受到重視，合理地投停使用無功補償設備，對調整電網電壓、提高供電質量、抑制諧波干擾、保證電網安全運行都有著十分重要的作用。如果系統無功電源不足，則會使電網處于低電壓水平上的無功功率平衡，即靠電壓降低、負荷吸收無功功率的減少來彌補無功電源的不足。同樣，如果由于電網缺乏調節手段或無功補償元件的不合理運行使某段時間無功功率過剩，也會造成整個電網的運行電壓過高。因此，要維持整個系統的電壓水平，就必須有足夠的無功電源來滿足系統負荷對無功功率的需求和補償線路和變壓器中的無功功率損耗。

一、無功功率就地補償的概念

無功補償裝置的分布，首先要考慮調壓的要求，滿足電網電壓質量指標。同時，也要避免無功功率在電網內的長距離傳輸，減少電網的電壓損耗和功率損耗。無功功率補償的原則是做到無功功率分層分區平衡，就是要做到哪里有無功負荷就在那里安裝無功補償裝置。這既是經濟上的需要，也是無功電力特征所必需的，如果不這樣做，就達不到最佳補償的目的，解決不了無功電力就地平衡的問題。

二、無功功率的平衡

在電力系統中，頻率與有功功率是一對統一體，當有功負荷與有功電源出力相平衡時，頻率就正常，達到額定值50Hz，而當有功負荷大于有功出力時，頻率就下降，反之，頻率就會上升。電壓與無功功率也和頻率與有功功率一樣，是一對對立的統一體。當無功負荷與無功出力相平衡時，電壓就正常，達到額定值，而當無功負荷大于無功出力時，電壓就下降，反之，電壓就會上升。電壓與無功功率之間的關系要比頻率與有功功率之間的關系復雜得多，大體上有以下幾點：

2.1在一個并列運行的電力系統中，任何一點的頻率都是一樣的，而電壓與無功電力卻不是這樣的。當無功功率平衡時，整個電力系統的電壓從整體上看是會正常的，是可以達到額定值的，即便是如此，也是指整體上而已，實際上有些節點處的電壓并不一定合格，如果無功不是處于平衡狀態時，那么情況就更復雜了，當無功出力大于無功負荷時，電壓普遍會高一些，但也會有個別地方可能低一些，反之，也是如此。

2.2壓器和架空線路在傳送電能時需要消耗大量的無功，稱為“無功損耗”，一般來說，這些無功損耗與整個電網中的無功負荷的大小是差不多的，我們以一臺50MVA的110kV變壓器為例來了解變壓器在運行中的無功損耗情況。

變壓器的參數為：Ue=110kV，Se=50MVA，Uk%=17%，變壓器在傳送電能時的無功損耗的計算式為：

Q=SeUk%(I/Ie)2

式中I—變壓器的負荷電流;

Ic—變壓器的額定電流，與變壓器的無功損耗與變壓器的負載率、變JE器的額定容量及短路阻抗有關。

如果這臺變壓器滿負荷運行，那么它的無功損耗就是：Q=50MVA×17%=8.5Mvar

此時變壓器的無功損耗相當大，其低壓側安裝的并聯電容器組的容量甚至不夠補償變壓器滿負荷時的無功損耗。

發布時間:2011-2-26 訪問次數:2683