配電節(jié)能技術(shù)(2)

1、配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行第 4 章內(nèi)容提要內(nèi)容提要n配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償作用的簡(jiǎn)要分析n配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)與優(yōu)化n配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)某Ｓ每刂品绞絥無(wú)功補(bǔ)償?shù)墓?jié)能效果分析n配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償電容器的選擇與安全運(yùn)行n無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備工程中應(yīng)注意的一些問(wèn)題四、無(wú)功補(bǔ)償控制設(shè)備綜述n（一）同步發(fā)電機(jī)n同步發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)唯一的有功電源，同時(shí)也是系統(tǒng)主要的無(wú)功電源，它的容量最大，調(diào)節(jié)也最方便。n電力系統(tǒng)中所需的無(wú)功功率大部分來(lái)自同步發(fā)電機(jī)。當(dāng)發(fā)電機(jī)端電壓（即輸出端）大于電網(wǎng)電壓時(shí)，發(fā)電機(jī)發(fā)出無(wú)功；當(dāng)發(fā)電機(jī)端電壓小于電網(wǎng)電壓時(shí)，發(fā)電機(jī)吸收無(wú)功；當(dāng)機(jī)端電壓等于電網(wǎng)電壓時(shí)，發(fā)電機(jī)發(fā)出的無(wú)功為0.n在過(guò)勵(lì)磁條件下，同步發(fā)

2、電機(jī)提供無(wú)功功率的能力能有效防止電力系統(tǒng)出現(xiàn)電壓失穩(wěn)的現(xiàn)象。在電網(wǎng)輕負(fù)荷時(shí)，利用發(fā)電機(jī)進(jìn)相吸收系統(tǒng)無(wú)功功率是解決輕負(fù)荷情況下出現(xiàn)高電壓的有效措施。n（二）同步調(diào)相機(jī)n同步調(diào)相機(jī)是沒(méi)有原動(dòng)機(jī)或機(jī)械負(fù)荷的同步發(fā)電機(jī)。它通過(guò)控制它的勵(lì)磁，可以用于發(fā)出或吸收無(wú)功功率。通過(guò)電壓調(diào)節(jié)器，它可以自動(dòng)調(diào)節(jié)無(wú)功功率輸出以保證恒定的端電壓。同步調(diào)相機(jī)從電力系統(tǒng)吸收少部分有功功率以補(bǔ)償有功損耗。其初始成本和運(yùn)行費(fèi)用較高，維護(hù)工作量大，運(yùn)行環(huán)境較差（噪聲大），因此它無(wú)法與靜止無(wú)功補(bǔ)償器相抗衡。n但同步調(diào)相機(jī)能夠連續(xù)調(diào)節(jié)，同時(shí)在系統(tǒng)很弱的網(wǎng)絡(luò)中有比靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置更為優(yōu)越之處，即它能夠提供更為穩(wěn)定的電壓特性。同步調(diào)相機(jī)

3、主要應(yīng)用于下列情況：n（1）對(duì)于較弱的受端系統(tǒng)，在傳送大容量電力的超高壓長(zhǎng)距離線(xiàn)路的中途，裝設(shè)同步調(diào)相機(jī)做并聯(lián)補(bǔ)償，以提供動(dòng)態(tài)無(wú)功支持，是提高送電容量和穩(wěn)定水平的有效措施。n（2）裝在弱受電端系統(tǒng)中，提供強(qiáng)大的短路電流以對(duì)受端電壓提供支持，提高接受遠(yuǎn)方大容量電源輸送電力的能力。n（3）高壓直流輸電出現(xiàn)后，為了保證較弱的受電側(cè)能提供足夠的短路電流，也需要在交流受電側(cè)裝設(shè)足夠容量的同步調(diào)相機(jī)。n（三）有載調(diào)壓變壓器n帶可調(diào)分接頭的有載調(diào)壓變壓器時(shí)各電壓等級(jí)電壓的電力系統(tǒng)中控制電壓的重要手段，運(yùn)行于不同電壓等級(jí)的自耦變壓器或三繞組、兩繞組電力變壓器，通常裝有有載調(diào)壓分接頭裝置，它們可自動(dòng)控制，也可手

4、動(dòng)控制。調(diào)節(jié)主變壓器高壓側(cè)的分接頭，是為了調(diào)節(jié)低壓側(cè)的電壓，支持低一級(jí)電壓網(wǎng)絡(luò)的電容器組和線(xiàn)路充電，并減小低一級(jí)電壓網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功損耗。輸電系統(tǒng)中，電力變壓器的分接頭調(diào)節(jié)其延時(shí)要短些，以有利于負(fù)荷更快地恢復(fù)。由于分接頭改變，其高壓側(cè)電壓將有一定程度的下降，這將導(dǎo)致高壓電網(wǎng)的無(wú)功損耗增加。為防止這種情況發(fā)生，分接頭調(diào)節(jié)必須與投切輸電網(wǎng)并聯(lián)電容器或并聯(lián)電抗器相配合，以保證整個(gè)電力系統(tǒng)的無(wú)功平衡和電壓合格。n（三）并聯(lián)電容器n并聯(lián)電容器能夠提供無(wú)功功率和提升局部供配電網(wǎng)的電壓。其最大特點(diǎn)是價(jià)格便宜而且易于安裝維護(hù)。在用電負(fù)荷附近進(jìn)行并聯(lián)補(bǔ)償是廣泛采用的手段。其主要目的是調(diào)節(jié)電壓和保持負(fù)荷穩(wěn)定。電容器通過(guò)

5、提高負(fù)荷的功率因數(shù)可以有效地?cái)U(kuò)大其電壓穩(wěn)定極限。n并聯(lián)電容器較多采用并聯(lián)在變配電所的母線(xiàn)上，而不是裝設(shè)在線(xiàn)路上。依靠開(kāi)關(guān)來(lái)投切的并聯(lián)電容器組（MSC）常常安裝在負(fù)荷區(qū)的變電站中，或大型自耦變壓器的三次側(cè)，用來(lái)調(diào)節(jié)輸電線(xiàn)路的電壓。n線(xiàn)路補(bǔ)償主要提供線(xiàn)路和公用變壓器需要的無(wú)功，工程問(wèn)題關(guān)鍵是選擇補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)和補(bǔ)償容量。線(xiàn)路補(bǔ)償具有投資小、回收快、便于管理和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，適用于功率因數(shù)低、負(fù)荷重的長(zhǎng)線(xiàn)路。線(xiàn)路補(bǔ)償一般采用固定補(bǔ)償，因此存在適應(yīng)能力差，重載情況下補(bǔ)償度不足等問(wèn)題。自動(dòng)投切線(xiàn)路補(bǔ)償目前還是需要進(jìn)一步研究和提高實(shí)用、可靠性課題。4、電抗器 線(xiàn)路的分布電容所產(chǎn)生的無(wú)功功率，與電壓的平方成正比，同時(shí)

6、與線(xiàn)路的長(zhǎng)度成正比。因此，長(zhǎng)距離、高電壓等級(jí)的線(xiàn)路產(chǎn)生的充電功率不容忽視。圖3-4是線(xiàn)路 形等值電路。 圖中電容代表線(xiàn)路的分布電容，每個(gè)電容的電納為整個(gè)線(xiàn)路等效電納B的一半，即為 。每個(gè)電容產(chǎn)生的充電功率為線(xiàn)路總充電功率 的一半，即等于 。當(dāng)線(xiàn)路輕載或空載運(yùn)行時(shí)，線(xiàn)路電抗X中的無(wú)功損耗 很小，其數(shù)值可能等于或小于線(xiàn)路的充電功率。這種情況下線(xiàn)路總的無(wú)功損耗 為零，甚至變負(fù)。并聯(lián)接入電抗器，吸收輕載時(shí)線(xiàn)路的充電功率，限制過(guò)電壓。22BC22222CQBCUU23XQI XXCQQQCQn高壓線(xiàn)路在輕載時(shí)，將會(huì)存在大量過(guò)剩的充電功率，從而使電壓升高。從表3-2可見(jiàn)，高壓線(xiàn)路輕載時(shí)電壓搜升高現(xiàn)象十分嚴(yán)

7、重，其升高幅度已經(jīng)大大超出了國(guó)家的有關(guān)規(guī)定。這對(duì)系統(tǒng)的安全運(yùn)行和用戶(hù)的正常生產(chǎn)構(gòu)成了極大的威脅。5、靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置和靜止無(wú)功發(fā)生裝置 基于電力電子半控器件無(wú)功補(bǔ)償裝置（SVC）和基于電力電子全控器件的靜止無(wú)功發(fā)生裝置（SVG）具有動(dòng)態(tài)無(wú)功功率補(bǔ)償特性。與同步調(diào)相機(jī)一樣，它們既可以向系統(tǒng)輸出無(wú)功功率，也可吸收系統(tǒng)的無(wú)功功率。( 電容器和可調(diào)電抗器組成，電容發(fā)出無(wú)功，電抗吸收無(wú)功，控制回路調(diào)節(jié)無(wú)功大小)調(diào)壓速度快，調(diào)壓平滑，有功功率損耗也比較小。由于他們由靜止開(kāi)關(guān)元件構(gòu)成，所以運(yùn)行維護(hù)方便、可靠性較高。但這類(lèi)設(shè)備價(jià)格普遍較高，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)較欠缺。n（四）用戶(hù)終端分散補(bǔ)償n用戶(hù)終端分散補(bǔ)償方式主要是對(duì)

8、用電設(shè)備隨機(jī)補(bǔ)償。在10kV以下電網(wǎng)的無(wú)功消耗總量中，變壓器消耗占30%左右，低壓用電設(shè)備消耗占65%以上。由此可見(jiàn)，在低壓用電設(shè)備上實(shí)施無(wú)功補(bǔ)償十分必要。從理論計(jì)算和實(shí)踐中證明，低壓設(shè)備無(wú)功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效果最佳，綜合性能最強(qiáng)，是值得推廣的一種節(jié)能措施。n感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是消耗無(wú)功最多的低壓用電設(shè)備，故對(duì)油田抽油機(jī)、礦山提升機(jī)、港口卸船機(jī)等廠(chǎng)礦企業(yè)較大容量電動(dòng)機(jī)，應(yīng)該實(shí)施就地?zé)o功補(bǔ)償，即隨機(jī)補(bǔ)償。與前三種補(bǔ)償方式相比，隨機(jī)補(bǔ)償更能體現(xiàn)以下優(yōu)點(diǎn)：n（1）線(xiàn)損率可減少20%；（2）改善電壓質(zhì)量，減小電壓損失，進(jìn)而改善用電設(shè)備啟動(dòng)和運(yùn)行條件。（3）釋放系統(tǒng)能量，提高線(xiàn)路供電能力。n由于隨機(jī)補(bǔ)償?shù)耐顿Y大，確定

9、補(bǔ)償容量需要進(jìn)行計(jì)算，以及管理體制、重視不夠和應(yīng)用不方便等原因，目前隨機(jī)補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用情況和效果都不理想。因此，對(duì)隨機(jī)補(bǔ)償需加強(qiáng)宣傳力度，增強(qiáng)節(jié)能意識(shí)，同時(shí)應(yīng)針對(duì)不同用電設(shè)備的特點(diǎn)和需要，開(kāi)發(fā)研制體積小、造價(jià)低、易安裝、免維護(hù)的智能型用電設(shè)備無(wú)功補(bǔ)償裝置。n資料：SVC與STATCOM的綜合比較分析一、電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償配置技術(shù)原則的基本要求國(guó)家電網(wǎng)公司電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償配置技術(shù)原則明確要求各級(jí)電網(wǎng)企業(yè)、并網(wǎng)運(yùn)行的發(fā)電企業(yè)和電力用戶(hù)配置無(wú)功補(bǔ)償裝置的基本原則是：各級(jí)電網(wǎng)應(yīng)避免通過(guò)輸電線(xiàn)路遠(yuǎn)距離輸送無(wú)功電力，應(yīng)能保證在系統(tǒng)有功負(fù)荷高峰和負(fù)荷低谷運(yùn)行方式下，分（電壓）層分（供電）區(qū)的無(wú)功平衡。分層無(wú)功平衡

10、的重點(diǎn)是220kV及以上電壓等級(jí)層面的無(wú)功平衡，分區(qū)就地平衡的重點(diǎn)是110kV及以下配電系統(tǒng)的無(wú)功平衡。無(wú)功補(bǔ)償配置應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)情況，實(shí)時(shí)分散就地補(bǔ)償與變電站集中補(bǔ)償相結(jié)合，電網(wǎng)補(bǔ)償與用戶(hù)補(bǔ)償相結(jié)合，高壓補(bǔ)償與低壓補(bǔ)償相結(jié)合，滿(mǎn)足降損和調(diào)壓的需要。合理的無(wú)功補(bǔ)償配置，在電力系統(tǒng)中應(yīng)呈正三角形分布。即從超高壓、高壓、中壓到低壓各層面，電壓等級(jí)越低，補(bǔ)償容量應(yīng)該越大，越靠近負(fù)荷端，補(bǔ)償容量越大。q 第一節(jié)第一節(jié) 配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償作用的簡(jiǎn)要分析配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償作用的簡(jiǎn)要分析n技術(shù)原則規(guī)定：n500（330）kV變電站補(bǔ)償規(guī)定為10%20%n220kV：10%25%n35110kV：10%30%n配電網(wǎng)（1

11、0kV)變電站補(bǔ)償為20%40%。n所裝設(shè)的無(wú)功補(bǔ)償裝置應(yīng)避免大量的無(wú)功電力穿越變壓器，且不引起系統(tǒng)諧波的放大。n35220kV變電站，在主變最大負(fù)荷時(shí)，其高壓側(cè)功率因數(shù)應(yīng)不低于0.95；在低谷負(fù)荷時(shí)，無(wú)功不應(yīng)向系統(tǒng)倒送，防止在低谷運(yùn)行方式中，因?yàn)橄乱浑妷旱燃?jí)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備未及時(shí)切除，而導(dǎo)致上一級(jí)電壓的升高。改善電壓偏差的措施 電力系統(tǒng)分布廣，節(jié)點(diǎn)數(shù)目多。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，電壓隨節(jié)點(diǎn)位置、負(fù)荷水平不斷發(fā)生變化。可以說(shuō)，電壓水平的控制既有局域性，又有全局性；既于網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃有關(guān)，又與運(yùn)行控制密不可分。保證電力系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)電壓正常水平的充分必要條件是系統(tǒng)具備充足的無(wú)功功率電源，同時(shí)采取必要的調(diào)壓手段。 現(xiàn)以圖3

12、-2為例，說(shuō)明各種調(diào)壓措施所依據(jù)的基本原理。 為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，忽略系統(tǒng)各元件的對(duì)地電容，網(wǎng)絡(luò)阻抗已歸算至高壓側(cè)。 負(fù)荷接入點(diǎn)電壓可表示為 (3-11) 式中 歸算至高壓側(cè)網(wǎng)絡(luò)的電壓損失kV； 高壓側(cè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)稱(chēng)電壓，kV。UNU112211()()LssNPR QXUU kUU kkUk 公式（3-11）表明:改變以下各量即可調(diào)整負(fù)荷接入節(jié)點(diǎn)的電壓UL。 （1）改變系統(tǒng)無(wú)功功率的分布； （2）改變發(fā)電機(jī)端電壓US； （3）改變變壓器變比K1，K2。 （4）改變輸電網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)X。 121()LsNPRQXUU kUkn（三）有載調(diào)壓變壓器n帶可調(diào)分接頭的有載調(diào)壓變壓器時(shí)各電壓等級(jí)電壓的電力系統(tǒng)中控制電壓

13、的重要手段，運(yùn)行于不同電壓等級(jí)的自耦變壓器或三繞組、兩繞組電力變壓器，通常裝有有載調(diào)壓分接頭裝置，它們可自動(dòng)控制，也可手動(dòng)控制。調(diào)節(jié)主變壓器高壓側(cè)的分接頭，是為了調(diào)節(jié)低壓側(cè)的電壓，支持低一級(jí)電壓網(wǎng)絡(luò)的電容器組和線(xiàn)路充電，并減小低一級(jí)電壓網(wǎng)絡(luò)的無(wú)功損耗。輸電系統(tǒng)中，電力變壓器的分接頭調(diào)節(jié)其延時(shí)要短些，以有利于負(fù)荷更快地恢復(fù)。由于分接頭改變，其高壓側(cè)電壓將有一定程度的下降，這將導(dǎo)致高壓電網(wǎng)的無(wú)功損耗增加。為防止這種情況發(fā)生，分接頭調(diào)節(jié)必須與投切輸電網(wǎng)并聯(lián)電容器或并聯(lián)電抗器相配合，以保證整個(gè)電力系統(tǒng)的無(wú)功平衡和電壓合格。n無(wú)功補(bǔ)償與調(diào)壓裝置應(yīng)按無(wú)功優(yōu)先的原則控制。其中：變壓器的額定電壓、檔位以及調(diào)壓

14、方式應(yīng)執(zhí)行有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)電電網(wǎng)公司輸變電工程典型設(shè)計(jì)有關(guān)規(guī)定；無(wú)功補(bǔ)償裝置的額定電壓應(yīng)與變壓器的相應(yīng)側(cè)的額定電壓相匹配，既要防止無(wú)功補(bǔ)償裝置容量的浪費(fèi)，也要防止因電壓不匹配而影響無(wú)功補(bǔ)償裝置正常運(yùn)行。二、電力線(xiàn)路的無(wú)功功率分析及無(wú)功的分層控制和分級(jí)管理n1、電力線(xiàn)路的過(guò)剩無(wú)功功率n因?yàn)檩斉潆娋€(xiàn)路有電納，所以就有充電無(wú)功功率（Qc），它與運(yùn)行電壓U的平方成正比；因?yàn)檩斉潆娋€(xiàn)路有電抗（X），所以通過(guò)電流時(shí)就有無(wú)功功率損耗，它與線(xiàn)路通過(guò)的電流（I）成正比。充電無(wú)功功率與電力線(xiàn)路的無(wú)功功率損耗之差稱(chēng)之為線(xiàn)路的“過(guò)剩無(wú)功功率”（Q=Qc-I2X)，它與輸配電線(xiàn)路輸送的有功功率相關(guān)。n當(dāng)輸配電線(xiàn)路輸送的

15、有功功率等于自然功率時(shí)，該線(xiàn)路的充電無(wú)功功率與線(xiàn)路的無(wú)功功率損耗相等，過(guò)剩的無(wú)功功率等于0；當(dāng)線(xiàn)路輸送的有功功率大于自然功率時(shí)，該線(xiàn)路的充電無(wú)功功率小于線(xiàn)路的無(wú)功功率損耗，過(guò)剩無(wú)功功率為感性；當(dāng)線(xiàn)路輸送的有功功率小于自然功率時(shí)，該線(xiàn)路的充電無(wú)功功率大于線(xiàn)路的無(wú)功功率損耗，過(guò)剩無(wú)功功率為容性。n2、無(wú)功就地平衡n在電力系統(tǒng)中，什么地方需要無(wú)功就在什么地方補(bǔ)償；什么時(shí)候需要無(wú)功就什么時(shí)候進(jìn)行補(bǔ)償；電網(wǎng)或電力用戶(hù)需要多少無(wú)功就補(bǔ)償多少無(wú)功，這種“隨時(shí)、隨地、隨需要”的無(wú)功補(bǔ)償做法，就叫無(wú)功就地平衡。n無(wú)功就地平衡的意義：各級(jí)電網(wǎng)的無(wú)功負(fù)荷做到自己平衡：網(wǎng)調(diào)在500kV及以上等級(jí)電網(wǎng)中對(duì)變電站及發(fā)電廠(chǎng)

16、實(shí)時(shí)無(wú)功管理；省級(jí)或地區(qū)調(diào)度在220kV/110kV電網(wǎng)中對(duì)變電站、發(fā)電廠(chǎng)及輸變電設(shè)施實(shí)施無(wú)功管理；縣（市）供電公司在35kV/10kV配電網(wǎng)中，實(shí)時(shí)配電網(wǎng)的無(wú)功管理；各電力用戶(hù)要做到不從電網(wǎng)吸收或提供無(wú)功功率，即實(shí)時(shí)功率因數(shù)接近或等于1.0.參見(jiàn)文獻(xiàn)：自然功率.docn3.無(wú)功分層平衡n無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕驹瓌t是無(wú)功就地平衡，分層平衡、分區(qū)平衡。n無(wú)功補(bǔ)償是電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)工作。其布局是否合理，不僅關(guān)系到是否能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康?，而且關(guān)系到能否最大限度地降低補(bǔ)償投資。n無(wú)功按電壓分層是指：相鄰兩級(jí)電網(wǎng)之間很少或者沒(méi)有無(wú)功功率的交換，即各電壓等級(jí)的變壓器吸收或供出的無(wú)功功率應(yīng)該盡量少

17、。因此，電力線(xiàn)路的過(guò)剩無(wú)功應(yīng)該由高壓電抗器或者變壓器第三繞組母線(xiàn)上的無(wú)功補(bǔ)償裝置平衡。n（1）無(wú)功區(qū)域平衡。通過(guò)電力線(xiàn)路將發(fā)電廠(chǎng)和變電站連接起來(lái)組成輸變配系統(tǒng)后，無(wú)功功率就地平衡擴(kuò)展到電網(wǎng)中的概念就是無(wú)功區(qū)域平衡。其物理意義是，將連接在發(fā)電廠(chǎng)或變電站母線(xiàn)上的輸配電線(xiàn)路的無(wú)功功率平衡擴(kuò)展到兩端的發(fā)電廠(chǎng)或變電站進(jìn)行。n（2）分散補(bǔ)償。分散補(bǔ)償是無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)幕痉绞健Ｖ钢苯釉跓o(wú)功負(fù)荷處進(jìn)行的補(bǔ)償。n（3）集中補(bǔ)償。由于分散補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)原因，分散補(bǔ)償達(dá)不到完全補(bǔ)償?shù)囊螅稚⒀a(bǔ)償沒(méi)有補(bǔ)償夠的那部分無(wú)功功率就要在它的上一級(jí)母線(xiàn)上進(jìn)行補(bǔ)償，上一級(jí)母線(xiàn)上進(jìn)行的補(bǔ)償就叫集中補(bǔ)償。其相對(duì)意義是：由于長(zhǎng)期使用電容

18、器組的補(bǔ)償方式，在上一級(jí)母線(xiàn)上進(jìn)行的無(wú)功補(bǔ)償調(diào)節(jié)容量也可能不能把無(wú)功負(fù)荷進(jìn)行全部補(bǔ)償，這樣就要在上一級(jí)母線(xiàn)上進(jìn)行補(bǔ)償，這樣上一級(jí)母線(xiàn)的無(wú)功補(bǔ)償對(duì)其下一級(jí)母線(xiàn)上進(jìn)行的無(wú)功補(bǔ)償就叫集中補(bǔ)償，這也是集中補(bǔ)償和分散補(bǔ)償相結(jié)合。n配電變壓器的電容器組應(yīng)裝設(shè)以電壓為約束條件，根據(jù)無(wú)功功率（或無(wú)功電流）進(jìn)行分組自動(dòng)投切的控制裝置。n電力用戶(hù)應(yīng)根據(jù)其負(fù)荷特點(diǎn)，合理配置無(wú)功補(bǔ)償裝置，并達(dá)到以下要求：100kVA及以上高壓供電的電力用戶(hù)，在用戶(hù)高峰負(fù)荷時(shí)變壓器高壓側(cè)功率因數(shù)不宜低于0.95；其他電力用戶(hù)，功率因數(shù)不宜低于0.90.配置無(wú)功補(bǔ)償裝置應(yīng)具有分組自動(dòng)投切功能，并在任何情況下不應(yīng)向系統(tǒng)倒送無(wú)功。對(duì)于特殊非

19、線(xiàn)性用戶(hù)，如鋼鐵、電氣化鐵路等用戶(hù)，需要進(jìn)行諧波治理，并達(dá)到國(guó)家有關(guān)規(guī)定。同時(shí)接入此類(lèi)用戶(hù)的變電站，其無(wú)功補(bǔ)償電容器為防止長(zhǎng)期運(yùn)行在諧波環(huán)境下的壽命大大降低，無(wú)功補(bǔ)償電容器額定電壓應(yīng)具有一定的冗余。七、配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)南嚓P(guān)要求和技術(shù)措施n（一）相關(guān)要求n（1）無(wú)功補(bǔ)償方案的確定要圍繞無(wú)功潮流的分布。n（2）確定合理的無(wú)功補(bǔ)償位置和容量。n（3）選擇科學(xué)、合理的配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)方案并賦予實(shí)施。八、配電網(wǎng)無(wú)功平衡與技術(shù)措施n（一）配電網(wǎng)的無(wú)功平衡n在35kV及以下的配電系統(tǒng)中，電壓的高低一般不會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，但會(huì)影響到供電的電壓質(zhì)量，從而影響到電力用戶(hù)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。因此，配電系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)

20、償和無(wú)功平衡問(wèn)題是一項(xiàng)非常重要的工作。n由于配電網(wǎng)離電源的電氣距離較遠(yuǎn)，點(diǎn)多面廣，分散性大，電網(wǎng)中的無(wú)功功率有50%左右消耗在線(xiàn)路和變壓器上，其余大多消耗在感應(yīng)電動(dòng)機(jī)上，而配電變壓器的容量約占全系統(tǒng)變壓器容量的70%80%，由于無(wú)功功率不能遠(yuǎn)距離傳輸，所以大量配電變壓器及用電設(shè)備的無(wú)功功率必須就地補(bǔ)償，就地平衡。n合理的無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn)的選擇及補(bǔ)償容量的確定，應(yīng)能夠有效維持系統(tǒng)電壓水平的運(yùn)行穩(wěn)定性，降低有功網(wǎng)損，降低供電成本。但由于我國(guó)配電網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)長(zhǎng)期相對(duì)滯后、損耗較高、無(wú)功匱乏，雖經(jīng)今年的城鄉(xiāng)大規(guī)模建設(shè)改造，社會(huì)供電仍跟不上經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展速度，電力供需矛盾十分突出。所以做好配電系統(tǒng)的無(wú)功功率就地

21、平衡，是降低損耗、提高效益的最佳方案。在配電變壓器低壓側(cè)進(jìn)行補(bǔ)償，不僅能有效降低配電線(xiàn)路和配電變壓器的損耗，而且電壓質(zhì)量也會(huì)得到很大的提高。n（二）配電網(wǎng)無(wú)功平衡的措施n由于無(wú)功功率不能遠(yuǎn)傳，所以只能對(duì)大量運(yùn)行的配電變壓器的無(wú)功功率進(jìn)行就地補(bǔ)償。因此，配電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪繕?biāo)主要是實(shí)現(xiàn)無(wú)功的就地平衡。一般在配電變壓器低壓側(cè)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，可降低配電線(xiàn)路和配電變壓器的損耗，可較大地改善電能質(zhì)量，這也是配電系統(tǒng)降耗、增效的最佳途徑。n目前配電、用電系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償和無(wú)功平衡的主要實(shí)現(xiàn)措施有：n1.無(wú)功集中補(bǔ)償n在變電站10kV母線(xiàn)裝設(shè)可分組投切的并聯(lián)電容器組、靜止補(bǔ)償器等，進(jìn)行無(wú)功集中補(bǔ)償，旨在改善變、配

22、電網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)。對(duì)于160kVA以下的公用變壓器，將電容器安裝在桿上或具有一定高度的基礎(chǔ)上，一般對(duì)變電站10kV母線(xiàn)集中補(bǔ)償，對(duì)于供電負(fù)荷較重，功率因數(shù)較低的長(zhǎng)線(xiàn)路，可采用10kV戶(hù)外并聯(lián)電容器集中補(bǔ)償，旨在提高配電網(wǎng)功率因數(shù)，降低線(xiàn)路損耗。由于該方式不能分組投切，適用能力較差。n2.用戶(hù)隨器補(bǔ)償n采用隨器補(bǔ)償?shù)姆绞?，是在配電變壓器低壓?cè)進(jìn)行集中電容器補(bǔ)償，以補(bǔ)償配電變壓器空載無(wú)功的補(bǔ)償方式。通常采用微機(jī)控制的低壓并聯(lián)電容器柜。160kVA及以上的專(zhuān)用配電變壓器400V側(cè)規(guī)定必須裝設(shè)集中電容器補(bǔ)償至功率因數(shù)0.95以上。旨在提高電力用戶(hù)的電壓水平。配電變壓器在輕載或空載時(shí)的無(wú)功負(fù)荷主要是變壓

23、器的空載勵(lì)磁無(wú)功，配電變壓器空載無(wú)功是農(nóng)網(wǎng)無(wú)功負(fù)荷的主要部分，對(duì)于輕載的配變而言，這部分損耗占供電量的比例很大，從而導(dǎo)致電費(fèi)單價(jià)的增加，不利于電費(fèi)的同網(wǎng)同價(jià)。n隨器補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)：n接線(xiàn)簡(jiǎn)單、維護(hù)管理方便、能有效地補(bǔ)償配變空載無(wú)功，是該部分無(wú)功就地平衡，從而提高配電變壓器的利用率，降低無(wú)功網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，是目前補(bǔ)償無(wú)功最有效的手段之一。n補(bǔ)償容量可根據(jù)負(fù)荷大小和性質(zhì)來(lái)確定，一般為配電變壓器容量的30%40%。n這種補(bǔ)償屬低壓集中補(bǔ)償，適合負(fù)荷比較集中、供電距離不大、裝設(shè)場(chǎng)所環(huán)境好的縣城工業(yè)和農(nóng)村工副業(yè)用戶(hù)，主要對(duì)低壓電器設(shè)備的無(wú)功損耗進(jìn)行補(bǔ)償。這種補(bǔ)償效果很好、一般功率因數(shù)都達(dá)到0.95以

24、上，由于是自動(dòng)投切，可防止無(wú)功倒送。n3.用戶(hù)隨機(jī)補(bǔ)償n隨機(jī)補(bǔ)償是指用戶(hù)終端分散補(bǔ)償或稱(chēng)按需補(bǔ)償。隨機(jī)補(bǔ)償是將低壓電容器組與電動(dòng)機(jī)并接，通過(guò)控制、保護(hù)裝置與電動(dòng)機(jī)同時(shí)投切。隨機(jī)補(bǔ)償適用于補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)的無(wú)功消耗，以補(bǔ)償勵(lì)磁無(wú)功為主，該方法可較好地限值農(nóng)網(wǎng)無(wú)功峰荷。n隨機(jī)補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)：n用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)，無(wú)功補(bǔ)償投入，用電設(shè)備停運(yùn)時(shí)，補(bǔ)償設(shè)備也退出，而且不需頻繁調(diào)整補(bǔ)償容量。具有投資小、占位小、安裝容易、配置靈活方便，維護(hù)簡(jiǎn)單、事故率低等。n一般來(lái)說(shuō)，無(wú)功補(bǔ)償裝置距離負(fù)荷越近，補(bǔ)償效果越好，但從經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，就地隨機(jī)補(bǔ)償是否適宜還需要以具體情況來(lái)確定。對(duì)于負(fù)載較小或變載運(yùn)行的配電小區(qū)，采取就地補(bǔ)償?shù)姆椒?/p>

25、是不適宜的；不僅不便于安裝，而且利用率低，投資大、管理困難。所以，就地隨機(jī)補(bǔ)償?shù)姆椒ㄖ贿m用于較大工礦企業(yè)。補(bǔ)償電容器一般通過(guò)控制、保護(hù)裝置與被補(bǔ)償設(shè)備（如電動(dòng)機(jī)等）同事投切，或直接對(duì)用戶(hù)末端進(jìn)行補(bǔ)償，也是農(nóng)用電動(dòng)機(jī)和排灌電動(dòng)機(jī)優(yōu)選的補(bǔ)償方式。九、配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償及降損措施n（一）配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑瓌tn配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償降損應(yīng)遵循“分散補(bǔ)償，就地平衡”的原則。n（1）對(duì)變電站母線(xiàn)進(jìn)行電容器集中補(bǔ)償。n（2）對(duì)大容量電動(dòng)機(jī)進(jìn)行隨機(jī)補(bǔ)償。n（3）配電變壓器容量在100kVA及以上時(shí)，必須進(jìn)行配電變壓器補(bǔ)償。n（4）配電線(xiàn)路加裝一定容量的電容器進(jìn)行集中補(bǔ)償，節(jié)能效果與補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)和補(bǔ)償容量有關(guān)，容量大小隨線(xiàn)路負(fù)

26、荷而定。n（二）線(xiàn)路無(wú)功補(bǔ)償類(lèi)型n（1）在線(xiàn)路上取一點(diǎn)補(bǔ)償?shù)那闆r。補(bǔ)償點(diǎn)在線(xiàn)路首端時(shí)，線(xiàn)路中的無(wú)功電流分布無(wú)變化，沒(méi)節(jié)能效果；線(xiàn)路末端，可能存在無(wú)功倒送。只要補(bǔ)償點(diǎn)不在首端，補(bǔ)償點(diǎn)之前各段無(wú)功電流就會(huì)發(fā)生變化，從而電能損耗也發(fā)生變化，變化的大小和范圍與補(bǔ)償容量有關(guān)。最優(yōu)補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)從首端起線(xiàn)路總長(zhǎng)的2/3處，補(bǔ)償容量取全補(bǔ)償?shù)?/3，這時(shí)節(jié)電效率最高達(dá)88%以上。在一般情況下，取補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)在線(xiàn)路的1/24/5處，補(bǔ)償容量為全補(bǔ)償?shù)?/24/5，這時(shí)節(jié)電效率可達(dá)80%左右。n（2）在線(xiàn)路上取多點(diǎn)補(bǔ)償?shù)那闆r。如果線(xiàn)路分支較大或線(xiàn)路較長(zhǎng)，負(fù)載自然功率因素低，可采用分支線(xiàn)分段補(bǔ)償方式，在每一補(bǔ)償段或分支中的

27、補(bǔ)償?shù)攸c(diǎn)和補(bǔ)償容量的選擇，按前上述原則選取，可取的更高的節(jié)電效率。n（3）在線(xiàn)路負(fù)載波動(dòng)大的情況下，按平均負(fù)載和平均功率因數(shù)進(jìn)行選擇。在最小負(fù)載時(shí)可能出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)償現(xiàn)象，但對(duì)整個(gè)節(jié)能效果影響不大。n線(xiàn)路集中補(bǔ)償簡(jiǎn)單、投資少、設(shè)備利用率高，能改善線(xiàn)路電壓質(zhì)量，是值得推廣的一種補(bǔ)償方法。十、配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償中存在的問(wèn)題n我國(guó)電網(wǎng)中，高壓電網(wǎng)設(shè)計(jì)和安裝的電容器多，電抗器少；中壓電網(wǎng)設(shè)計(jì)和安裝的電容器較多，電抗器較少；配電網(wǎng)及電力用戶(hù)（及1035kV電網(wǎng)）中安裝的電容器容量與電抗器差得更多。這種“無(wú)功補(bǔ)償容量倒掛”的現(xiàn)象直接影響到電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。n無(wú)功補(bǔ)償容量倒掛，靜態(tài)無(wú)功功率就不能達(dá)到就地、分層平衡，

28、更談不上“就地、分層”的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率平衡。這不僅人為地增大了線(xiàn)路功率損失，而且由于無(wú)功功率潮流與有功功率朝同方向輸送，也增大了電壓損失，降低了電壓質(zhì)量，影響到輸配電線(xiàn)路的傳輸能力和功角穩(wěn)定水平。n為此，對(duì)于配電系統(tǒng)低壓側(cè)的無(wú)功補(bǔ)償，應(yīng)更多地考慮系統(tǒng)的特點(diǎn)，不應(yīng)因電壓等級(jí)低、補(bǔ)償容量小而忽視補(bǔ)償設(shè)備對(duì)系統(tǒng)側(cè)的影響（包括網(wǎng)損）。如果需降損的線(xiàn)路能基于一個(gè)完善的補(bǔ)償方案進(jìn)行改造，電力系統(tǒng)效益將要比分散的純用戶(hù)行為的補(bǔ)償方式好得多。n（一）補(bǔ)償方式問(wèn)題n目前很多地區(qū)無(wú)功補(bǔ)償?shù)某霭l(fā)點(diǎn)還放在用戶(hù)側(cè)，即只注意補(bǔ)償用戶(hù)的功率因數(shù)，而不是立足于降低電網(wǎng)的損耗。如為提高某電力負(fù)荷的功率因數(shù)，增設(shè)1臺(tái)補(bǔ)償箱，這固然

29、會(huì)對(duì)降損有所幫助，但如果要實(shí)現(xiàn)有效地降損，必須通過(guò)計(jì)算無(wú)功潮流，確定各點(diǎn)的最優(yōu)補(bǔ)償量和補(bǔ)償方式。但大多低壓側(cè)集中補(bǔ)償方式是以功率因數(shù)或電壓水平作為判據(jù)來(lái)控制電容器的投切，這種方式不能同時(shí)滿(mǎn)足降低網(wǎng)損和保證用戶(hù)電壓質(zhì)量的要求，為此就要進(jìn)行大量的無(wú)功潮流計(jì)算，來(lái)確定配電網(wǎng)的補(bǔ)償方式，確定最優(yōu)補(bǔ)償容量和補(bǔ)償位置，才能取得最佳的補(bǔ)償效果。由于配電網(wǎng)點(diǎn)多面廣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，隨用戶(hù)的變遷經(jīng)常會(huì)發(fā)生變化，無(wú)功潮流也同時(shí)發(fā)生變化，使原來(lái)優(yōu)化好的方案常要重新優(yōu)化，因此優(yōu)化方案往往不切實(shí)際。n（二）諧波影響問(wèn)題n電容器本身具有一定的抗諧波能力，但在特定的系統(tǒng)參數(shù)下，可能會(huì)產(chǎn)生諧波，放大諧波，影響到電力電子設(shè)備的正常運(yùn)

30、行，干擾無(wú)線(xiàn)通信甚至破壞設(shè)備。諧波含量過(guò)大時(shí)會(huì)對(duì)電容器的壽命產(chǎn)生影響，甚至造成電容器的過(guò)早損壞，并且由于電容器對(duì)諧波有放大作用，因此使得系統(tǒng)的諧波干擾更嚴(yán)重。此外，動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償無(wú)功的地方，同時(shí)也應(yīng)考慮添加濾波裝置，然而這一問(wèn)題常常被忽視，致使一些補(bǔ)償設(shè)備莫名其妙地?fù)p壞。因此，進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮諧波治理。n（三）無(wú)功倒送問(wèn)題n無(wú)功倒送至上一級(jí)配電網(wǎng)，會(huì)增加配電系統(tǒng)的損耗、增加配電線(xiàn)路的負(fù)擔(dān)，是電力系統(tǒng)所不允許的。無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的生產(chǎn)廠(chǎng)家，雖然都強(qiáng)調(diào)自己的設(shè)備不會(huì)造成無(wú)功倒送，但是實(shí)際情況并非如此。對(duì)于接觸器控制的補(bǔ)償柜，補(bǔ)償量是三相同調(diào)的；對(duì)于晶閘管控制的補(bǔ)償柜，雖然三相的補(bǔ)償量可以分調(diào)，

31、但是很多廠(chǎng)家為了節(jié)約資金，只選擇一相采樣和無(wú)功分析，于是在三相負(fù)荷不對(duì)稱(chēng)的情況下，就可能造成無(wú)功倒送。因此在選擇補(bǔ)償方式時(shí)，應(yīng)充分考慮這一點(diǎn)。電能質(zhì)量主要取決于電力系統(tǒng)無(wú)功潮流分布是否合理，關(guān)系到供用電的安全性和經(jīng)濟(jì)性。若配電系統(tǒng)無(wú)功電源容量不足，系統(tǒng)運(yùn)行電壓就難以得到保證。配電系統(tǒng)功率因數(shù)和電壓的降低將使電力設(shè)備的效率得不到充分利用，降低了配電系統(tǒng)的傳輸能力，引起附加損耗的增加。因此，配電、用電系統(tǒng)的無(wú)功平衡對(duì)配電系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行非常重要。n（四）無(wú)功測(cè)量問(wèn)題n低壓無(wú)功補(bǔ)償難于普及開(kāi)展，是由于供電企業(yè)對(duì)用戶(hù)的功率因數(shù)一般不能做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制，功率因數(shù)的合格率往往達(dá)不到要求。因此，這種用

32、功率因數(shù)或用無(wú)功電量來(lái)進(jìn)行的考核，常僅流于形式，難以取得實(shí)效。n（五）無(wú)功管理問(wèn)題n目前，配電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償容量一般是依據(jù)規(guī)定達(dá)到的功率因數(shù)來(lái)確定，而不是根據(jù)用戶(hù)用電時(shí)實(shí)際的節(jié)能效益和電能質(zhì)量最佳，支付電費(fèi)最少的經(jīng)濟(jì)功率因數(shù)。同時(shí)，一些用電企業(yè)開(kāi)展無(wú)功補(bǔ)償工作認(rèn)識(shí)不足，有些是在硬性規(guī)定下執(zhí)行的，造成無(wú)功補(bǔ)償工作的管理混亂，如不按規(guī)定投切電容器，或退出運(yùn)行，或長(zhǎng)期投入，造成不良后果。因此，必須調(diào)整“一刀切”的管理模式，科學(xué)制定無(wú)功管理方案。（一）基于用戶(hù)側(cè)的功率因數(shù)要求第三節(jié) 配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)某Ｓ每刂品绞降谌?jié) 配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)某Ｓ每刂品绞絥（二）基于“九區(qū)圖”控制的變電站電壓無(wú)功控制裝置n1.“

33、九區(qū)圖”的含義n電力系統(tǒng)各級(jí)運(yùn)行電壓和無(wú)功功率均具有“合格”、“越上限”和“越下限”三種工作狀態(tài)。電壓和無(wú)功這兩項(xiàng)參數(shù)的三種工作狀態(tài)機(jī)雙參數(shù)控制策略，按照由低到高的排列順序。在二維平面上，可以將直角坐標(biāo)平面劃分為九個(gè)區(qū)域。這就是“九區(qū)圖”。n2.“九區(qū)圖”無(wú)功電壓控制策略n實(shí)時(shí)采集配電網(wǎng)電力變壓器的無(wú)功功率Q和母線(xiàn)電壓U，然后按調(diào)節(jié)判據(jù)分析并取得不同區(qū)域的控制方法，決策電容器的投切和變壓器分接頭的調(diào)整，提高變電站低壓母線(xiàn)電壓的合格率。n為了避免變壓器分接頭與電容器調(diào)整過(guò)程中發(fā)生的“振蕩”現(xiàn)象，VQC裝置經(jīng)歷了“細(xì)分九區(qū)圖”到模糊邊界控制九區(qū)圖“的發(fā)展過(guò)程。n3.“九區(qū)圖”控制方式的優(yōu)缺點(diǎn)n“九

34、區(qū)圖”的無(wú)功電壓控制策略和方式是對(duì)傳統(tǒng)的固定電容器投切方式的重大改進(jìn)。這一無(wú)功補(bǔ)償裝置選型，接線(xiàn)簡(jiǎn)單、價(jià)格較低，易于大面積推廣。其缺點(diǎn)是控制方式差，控制的目標(biāo)電壓與無(wú)功功率不在同一界面（對(duì)于變電站而言，采集的是變壓器高壓側(cè)的無(wú)功功率Q和低壓側(cè)的母線(xiàn)電壓U）；不能實(shí)時(shí)跟蹤用電的無(wú)功負(fù)荷進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，與電網(wǎng)無(wú)功及電壓不斷變化的現(xiàn)實(shí)情況不一致，以致影響到系統(tǒng)電壓質(zhì)量和配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的效果。同時(shí)，控制目標(biāo)的無(wú)功功率與單組電容器容量相關(guān)，并不是電網(wǎng)無(wú)功功率優(yōu)化要求的數(shù)值，并不具有電網(wǎng)無(wú)功功率優(yōu)化的特征。過(guò)去很少采用動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償方式的主要原因是電力電子技術(shù)不適應(yīng)，動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置性能差，價(jià)格昂貴。n（三）

35、基于全網(wǎng)無(wú)功電壓優(yōu)化控制的“分級(jí)電壓控制”方式n基于全網(wǎng)優(yōu)化的分級(jí)電壓控制，通常是二級(jí)電壓控制。它是基于全網(wǎng)無(wú)功功率基本平衡，而區(qū)域無(wú)功功率不一定平衡（因?yàn)闊o(wú)功補(bǔ)償裝置配置不盡合理）。這是在達(dá)不到全網(wǎng)無(wú)功功率優(yōu)化運(yùn)行的情況下，為了滿(mǎn)足電壓控制的需要，使電壓合格或基本合格，不至于發(fā)生電壓事故而產(chǎn)生的電壓控制方法。n一級(jí)電壓控制器設(shè)置在發(fā)電廠(chǎng)、用戶(hù)和各供電點(diǎn)的無(wú)功/電壓控制設(shè)備上，包括：同步電機(jī)（發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)）、靜止無(wú)功補(bǔ)償器、快速投切電容器、電抗器以及變壓器有載分接開(kāi)關(guān)自動(dòng)切換等。響應(yīng)時(shí)間一般為一秒到十幾秒?？刂颇繕?biāo)是抵消快速負(fù)荷波動(dòng)造成的電壓波動(dòng)，維持系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定。n二級(jí)電壓控

36、制器設(shè)置在區(qū)域調(diào)度中心。響應(yīng)時(shí)間是幾十秒到幾分鐘，大于一級(jí)電壓控制的響應(yīng)時(shí)間?？刂颇繕?biāo)是當(dāng)系統(tǒng)中變化相對(duì)緩慢的負(fù)荷變化n三級(jí)電壓控制器設(shè)置在系統(tǒng)調(diào)度中心，是等級(jí)電壓控制系統(tǒng)的最高級(jí)，其響應(yīng)時(shí)間是幾十分鐘?？刂颇繕?biāo)是以全網(wǎng)安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行準(zhǔn)則來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，確定各區(qū)域中主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)電壓的參考值，協(xié)調(diào)各二級(jí)電壓控制系統(tǒng)，使全系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)運(yùn)行狀態(tài)。n通常把電網(wǎng)分為三級(jí)：n一級(jí)電壓控制、二級(jí)電壓控制和三級(jí)電壓控制。其中二級(jí)電壓控制的主要目標(biāo)是以某種協(xié)調(diào)方式重新設(shè)置區(qū)域內(nèi)各自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器（一級(jí)電壓控制）的參考值，使得各個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓滿(mǎn)足要求。n二級(jí)電壓控制連接其他兩個(gè)層次（電壓控制）的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它還從電壓穩(wěn)

37、定的角度出發(fā)，合理、協(xié)調(diào)地分配本區(qū)域內(nèi)各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓無(wú)功源的出力，突破了只根據(jù)本機(jī)附近信息進(jìn)行電壓控制的所固有的分散性與局部性。分級(jí)電壓控制的應(yīng)用，在我國(guó)電網(wǎng)中正在發(fā)展，人們習(xí)慣的稱(chēng)它為自動(dòng)電壓控制，簡(jiǎn)稱(chēng)AVC。n二級(jí)電壓控制首先應(yīng)將電力系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)，這些分區(qū)最理想的是彼此電氣距離較遠(yuǎn)，相互近似。并且在這些區(qū)域中選取主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)，主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)電壓的變化能夠代表本區(qū)域的其余節(jié)點(diǎn)電壓的變化。n二級(jí)電壓控制是根據(jù)主導(dǎo)節(jié)點(diǎn)電壓的偏離（Up=Up-Upset），以某種預(yù)定的控制方式協(xié)調(diào)改變區(qū)域內(nèi)各被控發(fā)電機(jī)的自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器的參考電壓設(shè)定值或其他無(wú)功源的設(shè)定值，從而引導(dǎo)節(jié)點(diǎn)電壓基本保持不變，進(jìn)而維持整個(gè)系統(tǒng)的電壓

38、水平和無(wú)功功率分布在一個(gè)良好的狀態(tài)。n系統(tǒng)控制目標(biāo)是：在確保電網(wǎng)和設(shè)備安全運(yùn)行的前提下，進(jìn)一步提高電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化水平，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，全面改善和提高電網(wǎng)電壓質(zhì)量，降低電網(wǎng)損耗，提高設(shè)備出力。從全網(wǎng)角度進(jìn)行無(wú)功電壓優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)功分層就地平衡和無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備投入合理，同時(shí)電壓合格率最高，主變壓器分解開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)次數(shù)最少、達(dá)到輸電網(wǎng)損最小的目的。n系統(tǒng)優(yōu)化原則：提高全網(wǎng)電壓合格率；全網(wǎng)電能損耗盡可能地低；同時(shí)，全網(wǎng)變壓器有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)等設(shè)備動(dòng)作次數(shù)盡可能地少。當(dāng)讓?zhuān)械牟僮骱涂刂埔约罢{(diào)度權(quán)限應(yīng)符合安規(guī)，運(yùn)規(guī)和調(diào)規(guī)的規(guī)定。n功能實(shí)現(xiàn)方式：系統(tǒng)接收SCADA相關(guān)信息，進(jìn)行有關(guān)無(wú)功和電壓綜

39、合優(yōu)化的計(jì)算，輸出有載調(diào)壓變壓器分接開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)指令、無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備投切指令及相關(guān)控制信息，然后將這些信息返回調(diào)度SCADA監(jiān)控系統(tǒng)，再由調(diào)度系統(tǒng)下發(fā)指令到配電網(wǎng)監(jiān)控站或工作站執(zhí)行（體現(xiàn)調(diào)度操作的“命令單一化原則”）。n經(jīng)過(guò)這樣的閉環(huán)控制，控制地區(qū)電網(wǎng)內(nèi)各級(jí)電壓在合格范圍內(nèi)，同時(shí)，控制本級(jí)電網(wǎng)內(nèi)無(wú)功功率方向合理，顯示無(wú)功分層就地平衡，提高功率因數(shù)；對(duì)于相同電壓等級(jí)的不同變電站，其電容器組根據(jù)計(jì)算決策確定誰(shuí)先投入；對(duì)于同一變電站，不同容量的電容器組根據(jù)計(jì)算決策確定投切順序。資料：AVC技術(shù)資料n淺談電力系統(tǒng)二級(jí)電壓控制的研究現(xiàn)狀及不足_華梁電力市場(chǎng)下的無(wú)功優(yōu)化n求解過(guò)程當(dāng)只考慮等式約束，而將不等式約束

40、作為校驗(yàn)條件來(lái)處理時(shí)，構(gòu)造拉格朗日函數(shù)，并且求極值，使目標(biāo)函數(shù)最小。在進(jìn)行無(wú)功優(yōu)化時(shí)，認(rèn)為已進(jìn)行過(guò)有功優(yōu)化。與有功優(yōu)化有關(guān)的控制變量和狀態(tài)變量保持不變。n全網(wǎng)無(wú)功電壓優(yōu)化系統(tǒng)的自動(dòng)控制，建立的目標(biāo)函數(shù)是：全網(wǎng)電能損耗最小、設(shè)備動(dòng)作次數(shù)最少；運(yùn)行的約束條件是：控制范圍內(nèi)的系統(tǒng)力率合格，同時(shí)，母線(xiàn)電壓不越限、調(diào)壓開(kāi)關(guān)動(dòng)作次數(shù)不越限、電容器投切次數(shù)不越限。它與人為控制方式相比，潮流計(jì)算更精確，控制方式更為科學(xué)合理，可以大大減輕調(diào)度人員和運(yùn)行人員的工作量。n（四）加強(qiáng)無(wú)功電壓管理，提高配電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的措施n1.充分發(fā)揮全網(wǎng)無(wú)功電壓優(yōu)化系統(tǒng)的作用n無(wú)功電壓優(yōu)化管理涉及電力生產(chǎn)的全過(guò)程，點(diǎn)多、面廣、量大。

41、地區(qū)及縣級(jí)調(diào)度，因?yàn)殡娋W(wǎng)可供調(diào)節(jié)的有功、無(wú)功電源數(shù)量少，而對(duì)主網(wǎng)電壓尤其是220kV及以上的電壓無(wú)法進(jìn)行控制。所以，要保證電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行，保證對(duì)用戶(hù)供電的電壓質(zhì)量，前提是系統(tǒng)的無(wú)功潮流應(yīng)科學(xué)合理。因此要按照“無(wú)功補(bǔ)償分層、分區(qū)和就地平衡”的原則，做好無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行管理，合理建設(shè)無(wú)功電源、配置補(bǔ)償裝置、優(yōu)化無(wú)功潮流、強(qiáng)化運(yùn)行管理。通過(guò)技術(shù)措施和管理措施的共同加強(qiáng)，充分發(fā)揮全網(wǎng)無(wú)功電壓優(yōu)化系統(tǒng)的作用，努力提高地區(qū)電網(wǎng)的電能質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。n2.建立合理完善的供配電網(wǎng)絡(luò)n（1）應(yīng)對(duì)重要負(fù)荷集中地區(qū)的最高一級(jí)電壓網(wǎng)絡(luò)加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系及電壓支持，以形成一個(gè)堅(jiān)強(qiáng)的供電受端

42、系統(tǒng)。n（2）為了提高供電可靠性，通常10kV系統(tǒng)采用環(huán)形布置，開(kāi)環(huán)運(yùn)行的一次接線(xiàn)方式。這樣，在正常和事故運(yùn)行方式時(shí)，均能滿(mǎn)足供電需求和電壓質(zhì)量的要求。n（3）對(duì)于中低壓電網(wǎng)的供電范圍，應(yīng)根據(jù)電壓損失允許值、負(fù)荷大小、無(wú)功潮流、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及可靠性要求，統(tǒng)籌規(guī)劃并留有一定的裕度，盡可能使供電半徑保持在合理的范圍內(nèi)。n（4）在規(guī)劃、建設(shè)電力系統(tǒng)時(shí)，電力系統(tǒng)中應(yīng)有足夠的無(wú)功電源備用容量和補(bǔ)償裝置，無(wú)功電源應(yīng)與有功電源同步進(jìn)行規(guī)劃，并按照需要，分別裝設(shè)在無(wú)功平衡和電壓調(diào)整比較敏感的變電站內(nèi)。n3.配備合理的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備n（1）配足無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，各變電站都應(yīng)按技術(shù)導(dǎo)則要求配足無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，不能因一時(shí)電壓的

43、高低而不配或減配電容器。n（2）對(duì)110kV及以下的變電站電纜線(xiàn)路較多時(shí)，在切除并聯(lián)電容器組后，若仍出現(xiàn)向系統(tǒng)倒送無(wú)功，則應(yīng)在變電站的低壓母線(xiàn)上裝設(shè)并聯(lián)電抗器，以加大該變電站的無(wú)功負(fù)荷，達(dá)到無(wú)功平衡。n（3）無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的容量要配置合理，變電站內(nèi)的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的單組容量不宜太大。n資料：調(diào)諧型無(wú)功補(bǔ)償裝置選型計(jì)算n 調(diào)諧型無(wú)功補(bǔ)償裝置采用與電容器串聯(lián)電抗器的方法，使該回路的調(diào)諧頻率低于網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生的最低次諧波的頻率。這樣，該裝置在工頻時(shí)呈容性，改善功率因數(shù)；在諧波頻率時(shí)呈感性，防止諧波放大，避免諧振的發(fā)生。因此，調(diào)諧型無(wú)功補(bǔ)償裝置得到日益廣泛的應(yīng)用。 n選用調(diào)諧型無(wú)功補(bǔ)償裝置時(shí)，電抗率是該裝置的

44、重要參數(shù)，這一參數(shù)值需根據(jù)電網(wǎng)頻譜特性選擇。選取電容器的設(shè)計(jì)電壓需高于電網(wǎng)電壓，同時(shí)需選擇與之匹配的電抗器。調(diào)諧型無(wú)功補(bǔ)償裝置向電網(wǎng)提供的無(wú)功補(bǔ)償容量由電容器和串聯(lián)電抗器構(gòu)成的補(bǔ)償回路特性決定。與純電容補(bǔ)償方式相比，調(diào)諧型無(wú)功補(bǔ)償方式增加了電抗器這一元器件，使補(bǔ)償回路實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，可以有效抑制諧波，防止發(fā)生諧振，滿(mǎn)足更多用戶(hù)需求。 n4.合理配置與選擇變壓器變比和采用有載調(diào)壓變壓器n（1）發(fā)電廠(chǎng)的升壓變壓器采用無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器，調(diào)壓范圍為22.5%，高壓側(cè)額定電壓為1.1倍系統(tǒng)額定電壓。n（2）對(duì)地區(qū)企業(yè)自備電廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，因上網(wǎng)線(xiàn)路路徑短，為便于同附近的降壓變壓器分接頭相配合，變壓器高壓側(cè)額

45、定電壓一般選用1.05倍的系統(tǒng)額定電壓。n（3）對(duì)220kV變電站的降壓變壓器，若負(fù)荷、電壓變化大，一般采用有載調(diào)壓變壓器；110kV變電站的主變，基本上都采用有載調(diào)壓變壓器。n（4）若采用無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓變壓器，高壓調(diào)壓范圍一般選擇32.5%或42.5%；若采用有載調(diào)壓變壓器，高壓調(diào)壓范圍一般選擇81.5%或81.25%。n（5）無(wú)論是無(wú)勵(lì)磁調(diào)壓或是有載調(diào)壓，高壓側(cè)額定電壓均與系統(tǒng)側(cè)額定電壓相等，中、低壓側(cè)額定電壓為1.05倍的系統(tǒng)額定電壓。n5.搞好無(wú)功平衡、分析工作n（1）做好用戶(hù)端平衡。用戶(hù)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的投入容量，應(yīng)隨用電負(fù)荷的大小增減，并維持一定的功率因數(shù)，不向電網(wǎng)倒送無(wú)功，做到無(wú)功就地平

46、衡。n（2）110kV及以下變電站的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的投入容量，應(yīng)隨時(shí)與本站所供的無(wú)功負(fù)荷平衡，不得向高壓側(cè)電網(wǎng)倒送無(wú)功。n（3）220kV及以上變電站的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的投入容量和發(fā)電廠(chǎng)的無(wú)功出力，有調(diào)度部門(mén)按照系統(tǒng)調(diào)壓要求和網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的原則實(shí)行最優(yōu)分配。n（4）同一變電站中如裝有無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備和有載調(diào)壓變壓器，則這兩種設(shè)備的運(yùn)行應(yīng)按以下要求協(xié)調(diào)：首先按無(wú)功就地平衡原則調(diào)節(jié)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的投入容量，然后再按電壓要求調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器分接頭位置。n（5）積極采用無(wú)功、電壓自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備，提高電網(wǎng)自動(dòng)化水平。n6.提高認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)管理n（1）應(yīng)建立健全各項(xiàng)管理制度，完善管理網(wǎng)絡(luò)和管理流程。n（2）縣市級(jí)調(diào)度和

47、生產(chǎn)技術(shù)部門(mén)要確保無(wú)功管理的受控、在控，從而達(dá)到降低線(xiàn)損、提高電壓合格率和功率因數(shù)合格率的目的。n（3）加強(qiáng)對(duì)發(fā)電廠(chǎng)有功、無(wú)功出力的管理，不但要編制和下達(dá)發(fā)電廠(chǎng)的有功出力曲線(xiàn)，還要根據(jù)負(fù)荷變化和調(diào)整電壓、功率因數(shù)考核的需要，編制下達(dá)發(fā)電廠(chǎng)、變電站的無(wú)功出力曲線(xiàn)和電壓曲線(xiàn)，使發(fā)電廠(chǎng)始終處于受控狀態(tài)。 n（一）電能質(zhì)量改善型節(jié)電器n1.諧波產(chǎn)生與危害1994年我國(guó)頒布了電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各級(jí)功用電網(wǎng)的諧波電壓和用戶(hù)注入電網(wǎng)的諧波電流均做出了明確的規(guī)定。隨著各種非線(xiàn)形干擾負(fù)荷增長(zhǎng)，導(dǎo)致電力系統(tǒng)中高次諧波含量迅速增長(zhǎng)，引起供電電壓波形畸變，增加了線(xiàn)損和用電設(shè)備的損耗，降低了電能質(zhì)量。諧

48、波已成為污染公用電網(wǎng)和危害其他設(shè)備的“公害”。諧波的抑制已成為了節(jié)電工作的一項(xiàng)重要措施。 節(jié)電器的作用及運(yùn)行效果分析n諧波產(chǎn)生的根本原因是由于非線(xiàn)性負(fù)載所致。當(dāng)電流流經(jīng)負(fù)載時(shí)，與所加的電壓不呈線(xiàn)性關(guān)系，就形成非正弦電流，從而產(chǎn)生諧波。諧波頻率是基波頻率的整倍數(shù)。n供電電源可分解為有功電流、無(wú)功電流、諧波和間諧波電流?；o(wú)功電流占用電網(wǎng)容量，導(dǎo)致網(wǎng)壓波動(dòng)，在供電設(shè)施上產(chǎn)生熱損耗，降低設(shè)備的運(yùn)行可靠性。諧波的集膚效應(yīng)使輸電線(xiàn)等效面積變小，線(xiàn)路損耗增加，鐵芯中附加高頻渦流損耗；諧波還導(dǎo)致網(wǎng)壓波形畸變n2、諧波對(duì)電氣設(shè)備的危害n對(duì)電動(dòng)機(jī)的危害：諧波對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的影響，主要是增加電動(dòng)機(jī)的附加損耗，降低

49、效率，嚴(yán)重時(shí)使電動(dòng)機(jī)過(guò)熱。尤其是負(fù)序諧波在電動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生負(fù)序旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，形成與電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相反的轉(zhuǎn)矩，起制動(dòng)作用，從而減少電動(dòng)機(jī)的出力。另外電動(dòng)機(jī)中的諧波電流，當(dāng)頻率接近某零件的固有頻率時(shí)還會(huì)使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，發(fā)出很大的噪聲。n對(duì)變壓器的影響：諧波電流導(dǎo)致銅損和雜散損增加，諧波電壓增加鐵損，增加噪聲n對(duì)弱電系統(tǒng)設(shè)備的干擾：對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、通信、有線(xiàn)電視、報(bào)警與樓宇自動(dòng)化等弱電設(shè)備，電力系統(tǒng)中的諧波通過(guò)電磁感應(yīng)、靜電感應(yīng)與傳導(dǎo)方式耦合到這些系統(tǒng)中，產(chǎn)生干擾。其中電感應(yīng)與靜電感應(yīng)的耦合強(qiáng)度與干擾頻率成正比，傳導(dǎo)則通過(guò)公共接地耦合，有大量不平衡電流流入接地極，從而干擾弱電系統(tǒng)。n對(duì)人體危害：從人體

50、生理學(xué)來(lái)說(shuō)，人體細(xì)胞在受到刺激興奮時(shí)，會(huì)在細(xì)胞膜靜息電位基礎(chǔ)上發(fā)生快速電波動(dòng)或可逆翻轉(zhuǎn)，其頻率如果與諧波頻率相接近，電網(wǎng)諧波的電磁輻射就會(huì)直接影響人的腦磁場(chǎng)與心磁場(chǎng)。n節(jié)電原理：抑制和改善配電系統(tǒng)中諧波影響，改善電壓質(zhì)量，改善供電品質(zhì)（同時(shí)提高功率因數(shù)），減少負(fù)載總電流及電壓降，降低電網(wǎng)中功率損耗和電能損失，提高設(shè)備利用率。n（1）緩沖節(jié)電：絕大部分工廠(chǎng)都裝有感性電度表來(lái)反映電力使用情況。驅(qū)動(dòng)電度表表盤(pán)的同時(shí)性力矩的大小，取決于電路中同時(shí)性的線(xiàn)電壓與線(xiàn)電流的大小。由于諧波是突發(fā)式的過(guò)壓，它會(huì)導(dǎo)致作用于電度盤(pán)上的同時(shí)性力矩突然發(fā)生變化，使表盤(pán)發(fā)生階躍式的轉(zhuǎn)快。其結(jié)果導(dǎo)致電度表對(duì)一個(gè)系統(tǒng)總的用電量的過(guò)度計(jì)量，此