電壓與無功功率的影響

1、摘 要：針對電網(wǎng)的特點，淺談電力系統(tǒng)電壓和無功功率的重要作用及幾種控制技術(shù)的應(yīng)用。關(guān)鍵詞: 電壓質(zhì)量 無功功率 減少損耗1、電壓與無功功率的重要作用電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、安全、穩(wěn)定運(yùn)行，與控制電壓技術(shù)及調(diào)節(jié)無功 功率分不開的。電壓是電能質(zhì)量的重要標(biāo)志。供給用戶的電壓與額定 電壓值的偏移不超過規(guī)定的數(shù)值，是電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整的基本任務(wù)之 一。各種用電設(shè)備是按照額定電壓來設(shè)計制造的，只有在額定電壓下 運(yùn)行才能取得最佳的工作效率。電壓質(zhì)量對電力系統(tǒng)本身有影響。當(dāng) 電壓過高時:會對負(fù)荷的運(yùn)行帶來不良影響;影響產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量， 損壞設(shè)備；各種電氣設(shè)備絕緣會損壞，在超高壓輸電線路中還將增加 電暈損耗；甚至?xí)?/p>

2、電力系統(tǒng)電壓崩潰，造成大面積停電。電壓降 低時：會使電網(wǎng)中的有功功率損耗和能量損耗增加，過低還會危及電 力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。無論是作為負(fù)荷用電設(shè)備還是電力系統(tǒng)本身， 都要求能在一定的額定電壓水平下工作。從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上綜合考慮， 規(guī)定各類用戶的允許電壓偏移是完全必要的。我國規(guī)定在正常運(yùn)行情 況下各類用戶允許電壓偏移為：35KV及以上電壓供電的負(fù)荷5%10KV及以下電壓供電的負(fù)荷7%低壓照明負(fù)荷+5% -10%農(nóng)村電網(wǎng)（正常）+7.5% -10%（事故）+10% -15%電力系統(tǒng)中無功功率平衡是保證電力系統(tǒng)電壓質(zhì)量的基本前提。對于運(yùn)行中的所有設(shè)備，要求系統(tǒng)無功功率電源所發(fā)出的無功功率(ZQG)與無

3、功功率負(fù)荷(ZQD)及無功功率損耗(ZQL)相平衡，即IQG=IQD+IQL而無功功率電源在電力系統(tǒng)中的合理分布是充分利用無功電源、 改善電壓質(zhì)量和減少網(wǎng)絡(luò)有功損耗的重要條件。無功功率的產(chǎn)生基本 上是不消耗能源的，但無功功率沿輸電線路上傳送卻要引起無功功率 的損耗和電壓的損耗。無功功率電源的最優(yōu)控制目的在于控制各無功 電源之間的分配，合理的配置無功功率補(bǔ)償設(shè)備和容量以改變電力網(wǎng) 絡(luò)中的無功功率分布，可以減少網(wǎng)絡(luò)中的有功功率損耗和電壓損耗， 從而改善負(fù)荷用戶的電壓質(zhì)量。2、電力系統(tǒng)的無功功率電源有：2.1、同步發(fā)電機(jī)同步發(fā)電機(jī)目前是電力系統(tǒng)唯一的有功功率電源，它又是基本的 無功功率電源。它只有在

4、額定電壓、額定電流、額定功率因數(shù)下運(yùn)行 時，視在功率才能到達(dá)額定值，發(fā)電機(jī)容量才能得到最充分的利用。 當(dāng)電力系統(tǒng)中有一定備用有功電源時，可以將離負(fù)荷中心近的發(fā)電機(jī) 低于額定功率因數(shù)運(yùn)行，適當(dāng)降低有功功率輸出而多發(fā)一些無功功 率，這樣有利于提高電力系統(tǒng)電壓水平。2.2、同步調(diào)相機(jī)及同步電動機(jī)同步調(diào)相機(jī)是特殊運(yùn)行狀態(tài)下的同步電動機(jī)，可視為不帶有功負(fù) 荷的同步發(fā)電機(jī)或是不帶機(jī)械負(fù)荷的同步電動機(jī)。因此充分利用用戶 所擁有的同步電動機(jī)的作用，使其過激運(yùn)行，對提高電力系統(tǒng)的電壓 水平也是有利的。2.3、靜電電容器靜電電容器從電力系統(tǒng)吸收容性的無功功率，也就是說可以向電 力系統(tǒng)提供感性的無功功率，因此可視為

5、無功功率電源。電容器的容 量可大可小，既可集中使用，又可分散使用，并且可以分相補(bǔ)償，隨 時投入、切除部分或全部電容器組，運(yùn)行靈活。電容器的有功損耗小 （約占額定容量的0.3%0.5%），投資也節(jié)省。2.4、靜止無功功率補(bǔ)償器靜止無功功率補(bǔ)償器是一種發(fā)展很快的無功功率補(bǔ)償裝置。它可 以根據(jù)負(fù)荷的變化，自動調(diào)整所吸收的電流，使端電壓維持不變，并 能快速、平滑的調(diào)節(jié)無功功率的大小和方向，以滿足動態(tài)無功功率補(bǔ) 償要求，尤其對沖擊性適應(yīng)性較好。與同步調(diào)相機(jī)相比較，運(yùn)行維護(hù) 簡單，功率損耗較小，能夠做到分相補(bǔ)償以適應(yīng)不平衡的負(fù)荷變化。 其缺點是最大無功補(bǔ)償量正比于端電壓的平方，在電壓很低時，無功 補(bǔ)償量將

6、大大降低。3、電力系統(tǒng)電壓控制的方式在電力系統(tǒng)無功功率平衡中，為了保證系統(tǒng)有較高的電壓水平， 必須要有充足的無功功率電源。但是要使所有用戶處的電壓質(zhì)量都符 合要求，還必須采用各種調(diào)壓控制手段。3.1、發(fā)電機(jī)控制調(diào)壓控制發(fā)電機(jī)的勵磁電流，可以改變發(fā)電機(jī)的端電壓。發(fā)電機(jī)允許 在端電壓偏移額定值不超過5%的范圍內(nèi)運(yùn)行。對于由發(fā)電機(jī)直接供 電的小系統(tǒng)，供電線路不長，輸電線路上的電壓損耗不大時，可以采 用發(fā)電機(jī)直接控制電壓方式，以滿足負(fù)荷電壓要求。它不需要增加額 外的設(shè)備，因此是最經(jīng)濟(jì)合理的控制電壓措施，應(yīng)優(yōu)先考慮。但是輸 電線路較長、多電壓等級的網(wǎng)絡(luò)并且有地方負(fù)荷的情況下，僅僅依靠 發(fā)電機(jī)控制調(diào)壓已不

7、能滿足負(fù)荷電壓質(zhì)量的要求，且在大型電力系統(tǒng) 中僅僅作為一種輔助性的控制措施。3.2、控制變壓器變比調(diào)壓一般電力變壓器都有可以控制調(diào)整的分接抽頭，調(diào)整分接抽頭的 位置可以控制變壓器的變比。在高壓電網(wǎng)中，各個節(jié)點的電壓與無功 功率的分布有著密切的關(guān)系，通過控制變壓器變化來改變負(fù)荷節(jié)點電 壓，實質(zhì)上是改變了無功功率的分布。變壓器本身并不是無功功率電 源，因此，從整個電力系統(tǒng)來看，控制變壓器變比調(diào)壓是以全電力系 統(tǒng)無功功率電源充足為基本條件的，當(dāng)電力系統(tǒng)無功功率電源不足 時，僅僅依靠改變變壓器變比是不能到達(dá)控制電壓效果的。3.3、利用無功功率補(bǔ)償設(shè)備調(diào)壓并聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備有調(diào)相機(jī)、靜止補(bǔ)償器、電容器，它們的

8、作用都是 在重負(fù)荷時發(fā)出感性無功功率，補(bǔ)償負(fù)荷的需要，減少由于輸送這些 感性無功功率而在輸電線路上產(chǎn)生的電壓降落，提高負(fù)荷端的輸出電 壓。3.4、利用串聯(lián)電容器控制調(diào)壓一般用于供電電壓為35KV或10KV、負(fù)荷波動大而頻繁、功率 因數(shù)又很低的輸配電線路。它是在輸電線路上串聯(lián)接入電容器，利用電容器上容抗補(bǔ)償輸電線路中的感抗，使電壓損耗后的分量減少，從而提高輸電線路末端的電壓。如圖：IR+jX-jXc牛匚二11子 P+jQ無功功率負(fù)荷增大時所抬高的末端電壓將增大，無功功率負(fù)荷減 小時所抬高的末端電壓將減小。而無功功率負(fù)荷增大將導(dǎo)致末端電壓 下降，此時也正是需要升高末端電壓。但是對于負(fù)荷功率因數(shù)高或者 輸電線路導(dǎo)線截面小的線路，線路電抗對電壓損耗影響較小，故串聯(lián) 電容補(bǔ)償控制調(diào)壓效果小。因此利用串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓一般用于供電 電壓為35KV或10KV，負(fù)荷波動大而頻繁，功率因數(shù)又很低的輸配 電線路。4、結(jié)束語適當(dāng)利用好調(diào)壓控制手段，不僅能對維持電力系