超高壓遠(yuǎn)距離輸電線路的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì)

武漢工程大學(xué)郵電與信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGE超高壓遠(yuǎn)距離輸電線路的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 IAbstract II第一章緒論 11.1研究背景及意義 11.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1第二章無(wú)功功率補(bǔ)償概述 52.1無(wú)功功率補(bǔ)償原理 52.2無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)姆椒?62.3電網(wǎng)調(diào)壓的方法 82.4影響無(wú)功補(bǔ)償容量的因素 11第三章超高壓遠(yuǎn)距離輸電線路無(wú)功功率及無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算 123.1無(wú)功功率及無(wú)功功率補(bǔ)償計(jì)算 123.2計(jì)算結(jié)果分析 18第四章超高壓遠(yuǎn)距離輸電線路無(wú)功補(bǔ)償 204.1我國(guó)超高壓遠(yuǎn)距離輸電線路中無(wú)功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用 204.2算例分析 204.3無(wú)功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益 23結(jié)語(yǔ) 25致謝 26參考文獻(xiàn) 27摘要電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式，是指電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)或變壓器中性點(diǎn)與地的連接方式汪相星形連接的點(diǎn)。隨著電力諸多運(yùn)行方式的出現(xiàn)，使人們?cè)谶x擇時(shí)概念混淆，難以權(quán)衡利弊進(jìn)行準(zhǔn)確選擇，不利于電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。保證用戶的電壓接近額定值是電力系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整的基本任務(wù)之一。電力系統(tǒng)的運(yùn)行電壓水平取決于無(wú)功功率的平衡。系統(tǒng)中各種無(wú)功電源的無(wú)功功率輸出應(yīng)滿足系統(tǒng)負(fù)荷無(wú)功功率和額定電壓下網(wǎng)絡(luò)損耗的要求，否則電壓將偏離額定值。本課程設(shè)計(jì)能容為電力系統(tǒng)各元件的無(wú)功功率電壓特性，無(wú)功功率平衡和各種調(diào)壓手段的原理及應(yīng)用。關(guān)鍵詞：超高壓；無(wú)功補(bǔ)償；輸電線路

AbstractTheneutralgroundingmodeofpowersystemreferstotheconnectionmodebetweengeneratorortransformerneutralpointandgroundinpowersystem.Withtheincreaseofthevoltagelevelofpowersystemandtheinputoflargeunitsandultra-highvoltageelectricalequipment,theselectionofneutralgroundingmodeandcorrespondingprotectionmodeofequipmenthasbecomeoneofthemaintopicsstudiedbyscholars.Theemergenceofmanyoperationmodesconfusespeople'sconceptswhenchoosing,makesitdifficulttoweightheadvantagesanddisadvantagesofaccurateselection,andisnotconducivetothesafeandstableoperationofpowersystem.Itisoneofthebasictasksofpowersystemoperationadjustmenttoensurethattheuser'svoltageisclosetotheratedvalue.Theoperatingvoltagelevelofpowersystemdependsonthebalanceofreactivepower.Theoutputofreactivepowerofvariousreactivepowersourcesinthesystemshouldmeettherequirementsofreactivepowerofsystemloadandnetworklossunderratedvoltage,otherwisethevoltagewilldeviatefromtheratedvalue.Thiscourseisdesignedforthereactivepowerandvoltagecharacteristicsofvariouscomponentsofthepowersystem,theprincipleandapplicationofreactivepowerbalanceandvariousvoltageregulationmethods.Keywords:EHV;reactivepowercompensation;transmissionlinePAGE25第一章緒論1.1研究背景及意義近年來(lái)電力電子裝置在輸配電環(huán)節(jié)運(yùn)用廣泛，與此同時(shí)輸配電網(wǎng)絡(luò)已逐步形成，這就對(duì)系統(tǒng)的供電質(zhì)量提出了更高的要求，但隨著系統(tǒng)中的感性、容性負(fù)載增加，造成了無(wú)功分布不合理的情況，而如果出現(xiàn)此類問(wèn)題，即使是一個(gè)小問(wèn)題，就有可能牽動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)，因此提高電能質(zhì)量成為了目前電網(wǎng)的首要問(wèn)題。無(wú)功補(bǔ)償對(duì)維護(hù)現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定起著非常重要的作用。因此，研究無(wú)功補(bǔ)償是不可缺少的。電力系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式，是指電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)或變壓器中性點(diǎn)與地的連接方式汪相星形連接的點(diǎn)。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀電力系統(tǒng)無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題包含多個(gè)動(dòng)態(tài)變量和多個(gè)約束條件。變量是連續(xù)的和離散的。連續(xù)變量包括節(jié)點(diǎn)電壓、有功功率、變壓器分接頭位置、電容補(bǔ)償組等是一個(gè)復(fù)雜的非線性優(yōu)化問(wèn)題。且現(xiàn)代電力網(wǎng)絡(luò)中包含眾多電力設(shè)備和元件，數(shù)量繁多；太多的非線性條件，加之離散變量的約束，保證方程的可導(dǎo)性和連續(xù)性變得十分困難，因此，求解的收斂性對(duì)初值要求很高。這些都使得優(yōu)化過(guò)程十分復(fù)雜且不確定因素較多。無(wú)功優(yōu)化的特點(diǎn)包括：（l）非線性：在無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題當(dāng)中，潮流計(jì)算是最基本的部分，而功率方程是非線性的，因此無(wú)功優(yōu)化問(wèn)題也呈現(xiàn)非線性。（2）大規(guī)模：電力系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，節(jié)點(diǎn)多，變量多，計(jì)算量大。（3）離散性：離散變量的加入，為優(yōu)化計(jì)算帶來(lái)一定難度。（4）收斂性：由于離散變量的存在，不能保證方程的連續(xù)性和可微性，所以初值對(duì)收斂性的影響很大。1.3.1超高壓無(wú)功補(bǔ)償協(xié)同優(yōu)化的算法方面徐曉剛,黃嘉?。?018）運(yùn)用雙層優(yōu)化原理,以負(fù)載率最大為目標(biāo)函數(shù)建立上層優(yōu)化模型;以電壓偏差、電容器購(gòu)置費(fèi)用和網(wǎng)損最小為目標(biāo)函數(shù)建立下層優(yōu)化模型。分別運(yùn)用單目標(biāo)遺傳算法和NSGA-II算法求解上層和下層優(yōu)化模型。以一個(gè)實(shí)際超高壓為算例進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算,仿真結(jié)果表明了所提方法的可行性。張曙云,匡洪海（2018）針對(duì)目前農(nóng)村超高壓規(guī)劃存在無(wú)功補(bǔ)償方式及補(bǔ)償點(diǎn)選取盲目情況。通過(guò)詳細(xì)分析和綜合比較目前常用的幾種無(wú)功補(bǔ)償方式,得出農(nóng)村超高壓無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖罴逊绞?。分析了目前幾種無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化分配點(diǎn)算法的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了一種基于補(bǔ)償方式選擇的基于塊的改進(jìn)遺傳算法，并進(jìn)行了無(wú)功優(yōu)化。1.3.2超高壓無(wú)功補(bǔ)償多點(diǎn)配置方面趙前扶,于擎（2018）針對(duì)配電變壓器低壓側(cè)根部加裝補(bǔ)償裝置無(wú)法解決的低壓、超高壓電網(wǎng)損耗現(xiàn)象，提出了三相線路無(wú)功補(bǔ)償裝置多點(diǎn)配電優(yōu)化方法。提出了配電變壓器低壓側(cè)。首先，采用改進(jìn)的內(nèi)點(diǎn)法，將各載荷節(jié)點(diǎn)作為補(bǔ)償點(diǎn)進(jìn)行求解，得到理想的結(jié)構(gòu)形式。經(jīng)過(guò)實(shí)例分析，考慮到補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)性和維護(hù)的方便性等因素，對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置的配置選擇了若干最終補(bǔ)償點(diǎn)。對(duì)實(shí)際的低壓超高壓進(jìn)行了分析計(jì)算驗(yàn)證方法的可行性和實(shí)用性。趙剛（2018）研究指出，無(wú)論是整個(gè)工業(yè)、企業(yè)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，還是具體工廠的生產(chǎn)過(guò)程，都離不開(kāi)電力的配置，只有一個(gè)好的電力配置，才能為人民的生產(chǎn)生活提供足夠的能源，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展。全國(guó)總產(chǎn)量。從這個(gè)角度看，良好的權(quán)力配置是基礎(chǔ)。本文介紹了低壓配電，并為您提供了一些具體的知識(shí)、信息和程序，希望能促進(jìn)配電行業(yè)的更好發(fā)展。強(qiáng)國(guó)棟,高鋒陽(yáng)（2018）針對(duì)超高壓無(wú)功優(yōu)化的特點(diǎn),提出一種基于局部電壓穩(wěn)定指標(biāo)分區(qū)與改進(jìn)粒子群算法相結(jié)合的超高壓無(wú)功優(yōu)化方法。首先計(jì)算負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的局部電壓穩(wěn)定指標(biāo)，并根據(jù)電壓穩(wěn)定指標(biāo)的大小對(duì)負(fù)荷節(jié)點(diǎn)進(jìn)行排序。然后，利用改進(jìn)的粒子群優(yōu)化算法得到系統(tǒng)的最優(yōu)補(bǔ)償點(diǎn)位置和無(wú)功補(bǔ)償。最后，在Matlab中對(duì)IEEE33總線系統(tǒng)的仿真結(jié)果表明，局部電壓穩(wěn)定指標(biāo)與電氣距離相結(jié)合可以縮小優(yōu)化范圍，候選補(bǔ)償區(qū)域合理有效，改進(jìn)的粒子群優(yōu)化算法具有較好的初始粒子多樣性和較快的收斂速度。1.3.3超高壓無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化方面齊書(shū)鵬（2018）主要對(duì)500kV以下中低壓、特高壓無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化進(jìn)行了綜合分析研究，在此基礎(chǔ)上提出了以下內(nèi)容，以期為同行業(yè)員工提供一定的意義。李松濤（2018）分析了無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的現(xiàn)狀，探討了無(wú)功補(bǔ)償優(yōu)化配置的具體應(yīng)用措施，以期為城市特高壓無(wú)功補(bǔ)償提供參考。孫思雅,高瑜,焦妍君（2018）建立以投資和有功損耗之和最小化為目標(biāo)的優(yōu)化模型,該模型是一個(gè)多約束、多目標(biāo)的非線性規(guī)劃問(wèn)題,應(yīng)用BX潮流算法求解出線損,并作為約束校驗(yàn)。模型中還引用了連續(xù)開(kāi)關(guān)函數(shù),用蟻群算法求解目標(biāo)函數(shù),確定出最佳補(bǔ)償位置,并在這些位置上分級(jí)投入合理的補(bǔ)償容量。最后,用IEEE9節(jié)點(diǎn)算例驗(yàn)證了該優(yōu)化方法的可行性。余樂(lè),張茜,劉燕（2018）提出了一種基于分布式發(fā)電機(jī)的特高壓潮流解調(diào)方法。具體包括：特高壓無(wú)功補(bǔ)償分區(qū)平衡優(yōu)化調(diào)整方法和變電站AVC站協(xié)調(diào)調(diào)整方法，在調(diào)整過(guò)程中前者先于后者。采用免疫遺傳算法求解前一模型，采用直接法計(jì)算后一模型。通過(guò)平衡配電變壓器低壓側(cè)的無(wú)功補(bǔ)償區(qū)和分布式電源，并協(xié)調(diào)電站AVC的電壓，提出的方法可以用無(wú)功功率分區(qū)B調(diào)整可行的潮流解。平衡，各節(jié)點(diǎn)電壓滿足要求，有功電網(wǎng)損耗低。成都市某10千伏55總線的仿真結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性。1.3.4我國(guó)電網(wǎng)系統(tǒng)中無(wú)功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用（1）在變電站內(nèi)的運(yùn)用變電站作為電源中心位置，有著電壓穩(wěn)定的特點(diǎn)，但是存在由于是負(fù)荷總輸出，因此必須精心電容器容量的合理性，通過(guò)對(duì)變電站所處的地位進(jìn)行評(píng)估，個(gè)人認(rèn)為屬于樞紐變電站的，按照主變總?cè)萘康?5％進(jìn)行配置，以自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償裝置為主，在主變的10KV側(cè)安裝取樣裝置，這樣既能根據(jù)負(fù)荷變化進(jìn)行電容器的投切，又能防止出現(xiàn)電壓過(guò)高。而在屬于末端供電的變電站，由于負(fù)荷變化單一，則采用按照主變?nèi)萘康?0％進(jìn)行配置電容器，采用固定投切方式，這樣可以防止出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)引起電壓偏高。（2）10KV公用線路的無(wú)功補(bǔ)償原則由于本地區(qū)境內(nèi)10KV線路多接入有小水電站，在豐水季節(jié)，線路的功率因數(shù)主要以小水電補(bǔ)償，在枯水季節(jié)，則小水電就不能完全補(bǔ)償，但由于公用線路存在負(fù)荷波動(dòng)大，如采用固定補(bǔ)償方式易造成負(fù)荷高峰補(bǔ)償不足，負(fù)荷低谷時(shí)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)導(dǎo)致電壓偏高的現(xiàn)象。為此，我們采用安裝高壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置的原則，一般在線路的1/2處安裝一組補(bǔ)償裝置，或在線路的1/3處和2/3處安裝兩組無(wú)功補(bǔ)償裝置。（3）配電變壓器和低壓線路的無(wú)功補(bǔ)償原則由于配電變壓器地處分散，且安裝地點(diǎn)離電源中心點(diǎn)有著大的距離，容易受電壓波動(dòng)影響，造成變壓器的自身?yè)p耗增加，且變壓器輸出0.4KV電壓偏低，為此，我們?cè)谧儔浩鞯蛪簜?cè)安裝JB柜，補(bǔ)償容量按照變壓器容量30％進(jìn)行配置。如果臺(tái)區(qū)內(nèi)線路距離長(zhǎng)的話，可在線路末端加裝固定補(bǔ)償?shù)牡蛪弘娙萜?，容量不超過(guò)10千乏為宜，過(guò)高的話會(huì)引起電壓升高損壞居民電器。在用電企業(yè)中，大量不同容量的感應(yīng)裝置接入電力系統(tǒng)，在輸送有功功率的同時(shí)，也造成了無(wú)功功率的巨大浪費(fèi)。因此，電力系統(tǒng)應(yīng)在高壓側(cè)和低壓側(cè)實(shí)現(xiàn)就地補(bǔ)償和補(bǔ)償?shù)脑瓌t。低壓側(cè)無(wú)功補(bǔ)償嚴(yán)重不足，特別是在電力牽引系統(tǒng)中。補(bǔ)償電容器安裝在負(fù)荷端越近，無(wú)功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益就越大。對(duì)已有的電網(wǎng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償可提高電網(wǎng)的出力。如某廠增產(chǎn)項(xiàng)目6萬(wàn)噸/年燒堿工程，新增用電負(fù)荷30000kW，因線路容量不夠，新設(shè)備不能滿負(fù)荷運(yùn)行。實(shí)測(cè)35kV供電線路功率因數(shù)約為0.85。通過(guò)在35kv母線上安裝額定容量為1200kvar的電容器組，線路運(yùn)行功率因數(shù)提高到0.950.97，既能滿足增產(chǎn)工程的用電負(fù)荷，又可節(jié)約電力600萬(wàn)kWh，每年的成本節(jié)約電力近300萬(wàn)元。

第二章無(wú)功功率補(bǔ)償概述2.1無(wú)功功率補(bǔ)償原理所以，純電容中電流與純電感中的電流相位差為180°，可以相互抵消。電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)元件的阻抗和負(fù)載主要是感性的，因此總電流滯后于電壓一個(gè)角度。如果這些無(wú)功功率都由發(fā)電機(jī)提供并經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離傳送是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法是在需要消耗無(wú)功功率的地方產(chǎn)生無(wú)功功率。下面分析變電站電壓無(wú)功控制補(bǔ)償?shù)脑?。?jiǎn)單系統(tǒng)接線圖如圖2.1所示，為簡(jiǎn)化問(wèn)題，僅討論1臺(tái)1500kv及以下雙繞組變壓器通過(guò)1條線接入上一級(jí)電源。圖中，是電源電壓（維持不變），和分別是主變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)母線電壓，為負(fù)荷端電壓；為變電站出線陰摘；圖2.1系統(tǒng)接線圖為用戶負(fù)荷復(fù)數(shù)功率，、、分別為主變高壓側(cè)復(fù)數(shù)功率、視在功率因數(shù)；為并聯(lián)電容器發(fā)出的無(wú)功功率；k為變壓器變比。VQC的控制目標(biāo)一方面維持用戶端電壓在0.95~1.05(是用戶電壓額定值)；另一方面還要使系統(tǒng)的功率損耗（網(wǎng)損）達(dá)到最小。假設(shè)用戶的自然功率因數(shù)保持不變，則可近似認(rèn)為：（1-1）由式（1-1）知要維持用戶端電壓在允許的變化范圍內(nèi)，需按負(fù)荷視在功率對(duì)主變低壓側(cè)電壓實(shí)行逆調(diào)壓調(diào)整。在多用戶情況下，可以用公式（2-2）計(jì)算出各用戶對(duì)應(yīng)的主變低壓側(cè)母線電壓的允許范圍，并取其交點(diǎn)，即為應(yīng)處的區(qū)域。（1-2）由于變電站往往具有多回出線，各回路用戶負(fù)荷的變化規(guī)律不同，因此只能按變電站總的負(fù)荷變化情況進(jìn)行逆調(diào)整。在滿足主變低壓側(cè)母線電壓要求的前提下，也有必要考慮盡量減少高壓側(cè)系統(tǒng)（包括變電站）的網(wǎng)損。系統(tǒng)的功率損耗為：（1-3）只要使用使達(dá)到最小，就可使功率損耗最小。要達(dá)到上述目標(biāo)，1500kv變電站中常采用以下兩種調(diào)節(jié)手段：一種是通過(guò)改變有載調(diào)壓變壓器的變比K對(duì)來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)，但改變變比的方法本身不產(chǎn)生無(wú)功功率。通過(guò)改變無(wú)功功率分配來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。因此，該方法適用于無(wú)功電源充足，無(wú)功配電不合理，電壓質(zhì)量下降的情況。其次，可以合理切換安裝在變電所低壓側(cè)母線上的并聯(lián)電容器組，降低變電所的無(wú)功負(fù)荷，減少高壓電網(wǎng)輸送的感應(yīng)無(wú)功功率，從而降低電壓損失和電壓損失，從而提高了變電站的母線電壓和功率因數(shù)。一般情況下，當(dāng)無(wú)功電源不足（或過(guò)大）時(shí)，應(yīng)通過(guò)切換并聯(lián)電容器組改變無(wú)功功率的分配，實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)，無(wú)功功率基本平衡，變電所功率因數(shù)接近1，因此減少網(wǎng)絡(luò)損耗和網(wǎng)絡(luò)損耗。在實(shí)際應(yīng)用中，采用了一定的控制策略，使主變低壓側(cè)的母線電壓和無(wú)功功率在規(guī)定的范圍內(nèi)，即采用電壓無(wú)功調(diào)節(jié)（VQC）相結(jié)合，達(dá)到預(yù)期效果。2.2無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)姆椒?.2.1同步調(diào)相機(jī)同步調(diào)相器是一種特殊設(shè)計(jì)的無(wú)功電源，相當(dāng)于空載同步電動(dòng)機(jī)。調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流可以發(fā)射或吸收無(wú)功功率。在其過(guò)勵(lì)磁運(yùn)行中，可以向系統(tǒng)提供感應(yīng)無(wú)功，起到無(wú)功供電的作用，提高系統(tǒng)電壓。在欠勵(lì)磁運(yùn)行中，它能吸收系統(tǒng)的感應(yīng)無(wú)功功率，起到無(wú)功負(fù)載的作用，降低系統(tǒng)電壓，并同步調(diào)整。相機(jī)在欠勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)吸收無(wú)功功率的能力約為相機(jī)在過(guò)勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生無(wú)功功率能力的50%-65%。裝有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的同步攝像機(jī)，可根據(jù)安裝現(xiàn)場(chǎng)電壓值，平滑地改變（輸出或吸收）無(wú)功功率，從而調(diào)節(jié)電壓。另外，裝有強(qiáng)勵(lì)調(diào)節(jié)器的同步調(diào)相器可在系統(tǒng)故障、電壓下降時(shí)提供短期電壓支持，有利于提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。2.2.2并聯(lián)電容器并聯(lián)電容器是目前電網(wǎng)中應(yīng)用最為廣泛的一種無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，只能發(fā)出無(wú)功功率，不能吸收無(wú)功功率。它藉提高負(fù)荷側(cè)功率因數(shù)以減少無(wú)功功率流動(dòng)而提高受端電壓、降低網(wǎng)損。它需要根據(jù)負(fù)荷的變化頻繁地進(jìn)行輸入或輸出操作。輸入或切除的操作通常由機(jī)械開(kāi)關(guān)控制，因此無(wú)功補(bǔ)償不能準(zhǔn)確、快速地實(shí)現(xiàn)。此外，并聯(lián)電容器組的明顯缺點(diǎn)是，當(dāng)系統(tǒng)電壓處于緊急狀態(tài)時(shí)，無(wú)功功率輸出隨電壓平方的減小而減小。因此，當(dāng)電網(wǎng)無(wú)功不足需要并聯(lián)電容器補(bǔ)償時(shí)，最好在峰值負(fù)荷到來(lái)前將電容器組投入，使電網(wǎng)電壓提高到上限。操作可防止峰值負(fù)載時(shí)電壓下降過(guò)大。如果電網(wǎng)電壓降低，補(bǔ)償效果將不好。但由于其價(jià)格低廉、安裝方便、無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，受到眾多電力企業(yè)的好評(píng)。2.2.3并聯(lián)電抗器并聯(lián)電抗器用于吸收特高壓長(zhǎng)距離架空電線電纜的過(guò)大無(wú)功功率，以防止正常運(yùn)行時(shí)過(guò)大的無(wú)功注入負(fù)荷。并聯(lián)電抗器吸收的無(wú)功功率ql與母線電壓u的平方成正比，即ql=u2/xl。并聯(lián)電抗器中的XL是并聯(lián)電抗器電感。并聯(lián)電抗器通常直接與特高壓線路或母線相連，或通過(guò)主變壓器的三側(cè)或低壓母線與電網(wǎng)相連。并聯(lián)電抗器直接接入特高壓線路，其優(yōu)點(diǎn)是可以限制高壓線路的過(guò)電壓，與中性點(diǎn)小電抗配合，有利于特高壓。在長(zhǎng)距離輸電線路單相重合閘過(guò)程中，故障相消弧保證了單相重合閘的成功。缺點(diǎn)是成本太高。如果連接到主變壓器的第三側(cè)或低壓母線上，其優(yōu)點(diǎn)是成本低、操作方便，具體使用方法視具體情況而定。2.2.4靜止無(wú)功補(bǔ)償器靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代初，是柔性交流輸電家族中最早的成員。它通常由靜電電容器、反應(yīng)器和檢測(cè)控制系統(tǒng)組成。晶閘管控制電抗器（TCR）、晶閘管投切電容器（TSC）和飽和電抗器（SR）有三種類型。TCR補(bǔ)償裝置由TCR和幾個(gè)不可控電容組成。反應(yīng)器與反向并聯(lián)的晶閘管串聯(lián)。采用晶閘管的觸發(fā)角來(lái)控制電流通過(guò)電抗器，使電抗器吸收的無(wú)功功率得到平滑的調(diào)節(jié)。當(dāng)晶閘管的觸發(fā)角從90度變?yōu)?80度時(shí)，反應(yīng)器吸收的無(wú)功功率可以平滑調(diào)節(jié)。TSC補(bǔ)償裝置由一組并聯(lián)電容器組成。每個(gè)電容器與雙向晶閘管串聯(lián)。晶閘管在這里仍然扮演著開(kāi)關(guān)的角色，而不是配備傳統(tǒng)電容器的機(jī)械開(kāi)關(guān)。在運(yùn)行中，根據(jù)所需補(bǔ)償電流的大小，考慮到電容器組的切換，確定電容器的數(shù)量。沖擊電流將在電網(wǎng)中產(chǎn)生。我們可以增加電容器的數(shù)量。陣列越多，階躍差越小，機(jī)組投入運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流越小，但不可避免地會(huì)增加運(yùn)行成本。SR補(bǔ)償裝置具有快速、可靠、過(guò)載能力強(qiáng)、諧波產(chǎn)生量小等優(yōu)點(diǎn)，并具有抑制的優(yōu)點(diǎn)。三相不平衡能力，但運(yùn)行中的反應(yīng)器長(zhǎng)期處于飽和狀態(tài)，堆芯損耗大，飽和反應(yīng)器成本過(guò)高，目前國(guó)內(nèi)很少使用。對(duì)于其終端電壓，即當(dāng)電壓水平過(guò)低，需要無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，采用補(bǔ)償裝置。相反，產(chǎn)量會(huì)下降。在上述SVC補(bǔ)償裝置中，晶閘管投切電容器不會(huì)產(chǎn)生諧波。晶閘管控制電抗器的靜態(tài)補(bǔ)償一般需要安裝濾波器，以消除補(bǔ)償過(guò)程中產(chǎn)生的高次諧波。2.2.5靜止無(wú)功發(fā)生器靜止無(wú)功發(fā)生器（SVG）也被稱為靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM）或靜止調(diào)相機(jī)（STATCON），是在20世紀(jì)80年代以來(lái)出現(xiàn)的更為先進(jìn)的靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置。六個(gè)關(guān)斷晶閘管（GTO）與裝置中的六個(gè)二極管反向并聯(lián)。通過(guò)適當(dāng)控制GTO的關(guān)斷，可以將電容器C上的直流電壓轉(zhuǎn)換成與電力系統(tǒng)電壓同步的三相交流電壓。裝置的交流側(cè)與系統(tǒng)并聯(lián)有電抗器或變壓器。適當(dāng)控制逆變器的輸出電壓，可以靈活地改變SVG的工作狀態(tài)，使其處于容性負(fù)載、感性負(fù)載或零負(fù)載狀態(tài)。與SVC相比，SVG具有更快的響應(yīng)速度、更寬的工作范圍和更小的諧波電流含量。特別重要的是，SVG可以在較低的電壓下向系統(tǒng)注入較大的無(wú)功電流，其儲(chǔ)能元件（如電容器）的容量遠(yuǎn)小于其提供的無(wú)功容量。2.3電網(wǎng)調(diào)壓的方法為了保證中樞點(diǎn)電壓變動(dòng)不超過(guò)規(guī)定范圍，在無(wú)功功率平衡的前提下，可以采用如下幾種調(diào)壓方法：2.3.1利用調(diào)整變壓器分接頭調(diào)壓。改變變壓器的變比可以升高或降低次級(jí)繞組的電壓。它分兩種方式，即無(wú)載調(diào)壓和有載調(diào)壓。（1）無(wú)載調(diào)壓所謂無(wú)載調(diào)壓，即是不帶負(fù)荷調(diào)壓，這種調(diào)壓必須在變壓器斷開(kāi)電源之后停電操作，改變變壓器分接頭，達(dá)到調(diào)整二次電壓的目的。因?yàn)闊o(wú)載調(diào)壓時(shí)需要停電，所以這種調(diào)壓方式適用于季節(jié)性停電的變（配）電站。由于不能根據(jù)負(fù)荷變化，靈活調(diào)節(jié)電壓，故許多城市電網(wǎng)對(duì)110KV及以上變壓器都已逐步采用有載調(diào)壓變壓器。（2）有載調(diào)壓有載調(diào)壓可以在有載運(yùn)行時(shí)切換分接開(kāi)關(guān)。分接開(kāi)關(guān)的范圍比普通變壓器大。分接開(kāi)關(guān)有很多系列。分接開(kāi)關(guān)的電壓范圍可達(dá)到額定電壓的20-30%。因此，110kV以上變壓器得到了廣泛的應(yīng)用，隨著農(nóng)村電網(wǎng)二期改造工程的結(jié)束，在農(nóng)村電網(wǎng)中也得到了大力推廣。2.3.2改變電力網(wǎng)的無(wú)功功率分布進(jìn)行調(diào)壓。改變電力網(wǎng)無(wú)功功率分布的辦法是在輸電線末端，靠近用戶處裝設(shè)并聯(lián)的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備主要有同期調(diào)相機(jī)、靜電電容器、靜止補(bǔ)償器。（1）同步相位調(diào)制器同步相位調(diào)制器本質(zhì)上是一種只能產(chǎn)生無(wú)功功率的發(fā)電機(jī)。它在過(guò)勵(lì)磁時(shí)向系統(tǒng)提供感應(yīng)無(wú)功功率，在欠勵(lì)磁時(shí)從系統(tǒng)吸收無(wú)功功率。因此，改變同步相位調(diào)制器的勵(lì)磁可以平滑地改變其無(wú)功功率的大小和方向，從而平滑地調(diào)整其區(qū)域內(nèi)的電壓，既可以提高電壓又可以降低電壓。同步相位調(diào)制器可以裝設(shè)自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁裝置，能自動(dòng)地在電網(wǎng)電壓降低時(shí)增加輸出的無(wú)功功率，以維持系統(tǒng)電壓。特別是有強(qiáng)行勵(lì)磁裝置時(shí)，在系統(tǒng)故障時(shí)也能提高電網(wǎng)的電壓，這對(duì)提高電網(wǎng)穩(wěn)定性是有利的。但是同期調(diào)相機(jī)是旋轉(zhuǎn)機(jī)械，運(yùn)行維護(hù)比較復(fù)雜，有功損耗也大，投資費(fèi)用較大。在我國(guó)常裝在樞紐變電站。在國(guó)外，現(xiàn)在很少采用而改用靜止補(bǔ)償器。(2)靜電電容器靜電電容器只能提供電網(wǎng)無(wú)功功率，不能吸收無(wú)功功率。其無(wú)功功率qc值與節(jié)點(diǎn)電壓u的平方成正比，公式如下：（3.1）因此，當(dāng)U降低時(shí)，無(wú)功功率會(huì)相應(yīng)下降。因此，當(dāng)電網(wǎng)故障或其他原因?qū)е码妷合陆禃r(shí)，輸出無(wú)功功率下降，因此，電網(wǎng)中的電壓持續(xù)下降，這是靜電電容器的缺點(diǎn)。靜電電容器的裝設(shè)容量可大可小，既可集中使用，又可分散裝設(shè)就地供應(yīng)無(wú)功功率，以降低線路上的功率損耗和電壓損耗。靜電電容器每單位容量的投資費(fèi)用少，運(yùn)行時(shí)的功率損耗也較小，維護(hù)也方便。為了在運(yùn)行中調(diào)節(jié)電容器的功率，可將電容器連接成若干組，根據(jù)負(fù)荷變化，分組投入和切除。它廣泛地應(yīng)用在系統(tǒng)變電站和用戶配電所中。（3）靜止補(bǔ)償器靜止補(bǔ)償器又稱可控靜止無(wú)功補(bǔ)償器，是一種動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償電源。其特點(diǎn)是可控電抗器與靜電電容器并聯(lián)使用。電容器能發(fā)射無(wú)功功率。可控電抗器可以吸收無(wú)功功率，并根據(jù)負(fù)載變化進(jìn)行調(diào)整，以保持母線電壓穩(wěn)定。它能快速、平穩(wěn)地調(diào)節(jié)電壓，操作維護(hù)方便，功率損耗低。它能補(bǔ)償不平衡負(fù)荷的相間變化，對(duì)沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)性。我國(guó)大多數(shù)500kV變電站都安裝了靜態(tài)補(bǔ)償裝置。另外，對(duì)于電廠附近的一些500kV變電站，由于500kV饋電線的充電功率較大，主變壓器的一次電壓較高。為了使二次側(cè)電壓滿足要求，有時(shí)很難調(diào)整變壓器的分接開(kāi)關(guān)，所以通常在二次側(cè)母線上。為了根據(jù)電壓波動(dòng)適當(dāng)增大無(wú)功功率和電壓損失，達(dá)到降低電壓的目的。2.3.3改變線路參數(shù)R和X的方法調(diào)壓電壓損耗可近似為電壓降的縱向分量：（3.2）從上式可知，在輸送功率一定時(shí)，改變參數(shù)R和X的大小，可以改變電壓損耗，起到調(diào)壓作用。（1）用串聯(lián)電容補(bǔ)償線路參數(shù)的方法調(diào)壓在高壓電網(wǎng)中，通常電抗X比R大得多，用串聯(lián)電容的方法，改變線路電抗以減小電壓損耗。對(duì)于負(fù)荷功率因數(shù)低、輸送功率較大、負(fù)荷波動(dòng)大、導(dǎo)線截面較大的線路，串聯(lián)電容器調(diào)壓，效果尤其顯著。（2）按允許電壓損耗選擇導(dǎo)線截面在低壓電網(wǎng)中，用戶分散，容量不大，導(dǎo)線截面小，Pr/U分量在電壓損失中所占的比例較大。并聯(lián)補(bǔ)償和串聯(lián)補(bǔ)償不僅價(jià)格低廉，而且受到限制。對(duì)于這種電網(wǎng)，改變導(dǎo)體電阻將達(dá)到一定的調(diào)壓效果。因此，在低壓電網(wǎng)的設(shè)計(jì)和施工中，根據(jù)允許的電壓損失選擇合適的導(dǎo)線截面是保證用戶電壓質(zhì)量的重要措施之一。隨著第二階段農(nóng)村電網(wǎng)改造，這一措施在很大程度上得到了實(shí)施。在農(nóng)村電網(wǎng)中，小的導(dǎo)體截面會(huì)產(chǎn)生線功率。高壓損耗情況得到了很大改善。（3）用串聯(lián)電感線圈增加線路無(wú)功功率和電壓損耗的方法調(diào)壓對(duì)于一些傳輸距離長(zhǎng)、傳輸功率大的500kV線路，由于充電功率大，整條線路呈現(xiàn)電容和高功率因數(shù)，使得線路末端的電壓非常高。此時(shí)，通常采用串聯(lián)電感線圈在線的方法來(lái)吸收線路上多余的電容無(wú)功功率，增加電壓損耗。達(dá)到調(diào)壓的目的。④輔助性調(diào)壓措施——通過(guò)變更發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流改變發(fā)電機(jī)的端電壓來(lái)調(diào)整電壓這種方法一般可在額定電壓的±5%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電壓。對(duì)于由獨(dú)立發(fā)電廠直接供電的小電網(wǎng)，由于線路不長(zhǎng)，電壓損失小，改變發(fā)電機(jī)電壓可以滿足用戶的電壓質(zhì)量要求。但對(duì)多級(jí)變壓的供電范圍大的系統(tǒng)，僅借發(fā)電機(jī)調(diào)壓一般不能滿足要求。2.4影響無(wú)功補(bǔ)償容量的因素?zé)o功補(bǔ)償容量的確定影響無(wú)功補(bǔ)償容量確定的因素有多種。1、對(duì)于滿負(fù)荷的變壓器，采用80%額定容量（補(bǔ)償后的輸出為有功容量）的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行條件確定需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功容量，并留有一定的裕度（約10%）。2、對(duì)于功率因數(shù)很低的變壓器采用實(shí)際測(cè)量和理論計(jì)算的方法來(lái)確定需要補(bǔ)償?shù)挠昧?，并留有足夠的余量?2-3-3合理的功率因數(shù)值確定供電公司補(bǔ)償后所需的總功率因數(shù)（500kV側(cè)高壓測(cè)量）應(yīng)大于0.9。為了充分發(fā)揮無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖畲笮б?，考慮到本次改造的資金投入不能過(guò)大，參考相關(guān)資料合理選擇最小功率。ER系數(shù)為0.95。但是由于考慮到變壓器及輸電線路所消耗的無(wú)功功率仍由電網(wǎng)提供，因此將最低的功率因數(shù)取為0.96。這樣的選取，既考慮到了裝置的整體造價(jià)、體積和安裝占地等問(wèn)題，又能夠發(fā)揮無(wú)功補(bǔ)償?shù)牧己眯б?，并能夠獲得供電公司的電費(fèi)獎(jiǎng)勵(lì)。高次諧波問(wèn)題電網(wǎng)中大量的非線性負(fù)載的應(yīng)用導(dǎo)致了大量的高次諧波在電網(wǎng)中流動(dòng)，而高次諧波是無(wú)功補(bǔ)償電容的大敵。這將導(dǎo)致電容器過(guò)載，接觸器和開(kāi)關(guān)電容器的保險(xiǎn)絲和熱繼電器嚴(yán)重過(guò)熱，使用壽命急劇下降，甚至發(fā)生爆炸、火災(zāi)等事故，必須嚴(yán)格控制。低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置是提高供電功率因數(shù)，減少供配電設(shè)備及輸電線路有功電能損耗的有效措施。

第三章超高壓遠(yuǎn)距離輸電線路無(wú)功功率及無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)挠?jì)算3.1無(wú)功功率及無(wú)功功率補(bǔ)償計(jì)算計(jì)算過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，需要經(jīng)過(guò)參數(shù)的計(jì)算，系統(tǒng)模型的建立，系統(tǒng)模型的簡(jiǎn)化，初步的估算，功率平衡計(jì)算等幾步。系統(tǒng)如圖3.1所示，電力系統(tǒng)電壓為1500kv，有電源G1和G2，變壓器T1，T2和T3，以及雙回路L1和L2。負(fù)載都為30+22.5MVA。圖3.1電路分析系統(tǒng)圖令為電源供應(yīng)的無(wú)功功率之和，為無(wú)功負(fù)荷之和，為網(wǎng)絡(luò)無(wú)功功率損耗之和，為無(wú)功功率備用，則系統(tǒng)中無(wú)功功率的平衡關(guān)系式為表示系統(tǒng)中無(wú)功功率可以平衡且有適量的備用；如表示系統(tǒng)中無(wú)功功率不足，應(yīng)考慮加設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置。系統(tǒng)無(wú)功電源的總出力包括發(fā)電機(jī)的無(wú)功功率和各種無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的無(wú)功功率，即一般要求發(fā)電機(jī)接近于額定功率因數(shù)運(yùn)行，故可按額定功率因數(shù)計(jì)算它所發(fā)出的無(wú)功功率。此時(shí)如果系統(tǒng)的無(wú)功功率能夠平衡，則發(fā)電機(jī)就保持有一定的無(wú)功備用，這是因?yàn)榘l(fā)電機(jī)的有功功率是留有備用的。調(diào)相機(jī)和靜電電容器等無(wú)功補(bǔ)償裝置按額定容量計(jì)算器無(wú)功功率。電網(wǎng)中的許多用電設(shè)備是根據(jù)電磁感應(yīng)原理工作的。它們?cè)谀芰哭D(zhuǎn)換過(guò)程中建立交變磁場(chǎng)，在一個(gè)周期內(nèi)吸收的功率和釋放的功率相等，這種功率叫無(wú)功功率。電力系統(tǒng)中，不但有功功率平衡，無(wú)功功率也要平衡。有功功率、無(wú)功功率、視在功率之間的關(guān)系為：圖3.2各功率幾何關(guān)系其中：S為視在功率（kvA）；P為有功功率（kW）；Q為無(wú)功功率（kVar）；角為功率因數(shù)角，它的余弦是有功功率與視在功率之比，即。由功率三角形可以看出，在一定的有功功率下，用電企業(yè)功率因數(shù)越小，則所需的無(wú)功功率越大。如果無(wú)功功率不是由電容器提供，則必須由輸電系統(tǒng)供給，為滿足用電的要求，供電線路和變壓器的容量需要增大。這樣，不僅增加供電投資、降低設(shè)備的利用率，也將增加線路損耗。為此，國(guó)家《供、用電規(guī)程》規(guī)定了無(wú)功功率應(yīng)就地平衡。3.1.1已知的系統(tǒng)參數(shù)發(fā)電機(jī),：，，變壓器：，，，，，變壓器、：，，，，，線路：,,,,線路：,,,,3.1.2各系統(tǒng)元件參數(shù)計(jì)算變壓器T1兩臺(tái)并聯(lián)： 變壓器T2、T3：線路L1：線路L2：由以上計(jì)算可畫(huà)出系統(tǒng)的等值電路如圖3.3所示：圖3.3系統(tǒng)等值電路圖3.1.3無(wú)補(bǔ)償?shù)墓β势胶夤浪阕鳛槌醪焦浪?，先用?fù)荷功率計(jì)算變壓器繞組損耗和線路損耗。線路L1的阻抗及相關(guān)損耗：線路L2的阻抗及相關(guān)損耗：累計(jì)到發(fā)電機(jī)端的輸電系統(tǒng)總功率需求為：若發(fā)電機(jī)在滿足有功需求時(shí)按額定功率因數(shù)運(yùn)行，其輸出功率為此時(shí)無(wú)功缺額達(dá)到這種方式的估算可能和實(shí)際有一定的誤差，因?yàn)楣β适遣粷M足疊加原理，所以還要進(jìn)行必要的檢驗(yàn)，根據(jù)潮流計(jì)算的方式，潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)分析中最基本的計(jì)算之一。它的任務(wù)是確定系統(tǒng)在給定運(yùn)行條件下的運(yùn)行狀態(tài)，如總線上的電壓（振幅和相位角）、網(wǎng)絡(luò)中的配電和功率損耗。潮流分析常用牛頓-拉斐遜法和P-Q分解法。設(shè)計(jì)采用牛頓-拉斐遜法計(jì)算。牛頓-拉斐遜法是求解數(shù)學(xué)非線性代數(shù)方程組的一種有效方法。其要點(diǎn)是將非線性方程的求解過(guò)程轉(zhuǎn)化為對(duì)相應(yīng)線性方程進(jìn)行反復(fù)求解的過(guò)程，即連續(xù)線性化的過(guò)程。假定已給出各變量的初值，….，令，，…..分別為各變量的修正量，使其滿足方程：（3-1）將上式中的n個(gè)多元函數(shù)在初始值附近分別展成泰勒級(jí)數(shù)，并略去含有，，……，二次及以上階次的各項(xiàng)，便得.（3-2）方程式3-2也可以寫(xiě)成矩陣形式（3-3）方程式3-2是對(duì)于修正量，，……，的線性方程組，稱為牛頓法的修正方程式.利用高斯消去法或三角分解法可以解出修正量，，……，。然后對(duì)初始近似值進(jìn)行修正（i=1，2，….，n）（3-3）如此反復(fù)迭代，在進(jìn)行k＋1次迭代時(shí)，從求解修正方程式（3-4）得到修正量，，，并對(duì)各變量進(jìn)行修正。無(wú)功功率補(bǔ)償一般用這個(gè)公式，。式中為無(wú)功補(bǔ)償容量（kvar）;為平均有功負(fù)載因數(shù)，一般取0.70~0.75;P為有功負(fù)載（kw）;1為補(bǔ)償前功率因數(shù)角正切值；2為補(bǔ)償后功率因數(shù)角正切值。根據(jù)以上對(duì)無(wú)功功率缺額的編程的精確計(jì)算，擬在變壓器T-2和T-3側(cè)設(shè)置10Mvar補(bǔ)償容量。補(bǔ)償前負(fù)荷功率因數(shù)為，補(bǔ)償后可提高到。計(jì)及補(bǔ)償后線路和變壓器繞組損耗還會(huì)減少，發(fā)電機(jī)能在額定功率因數(shù)附近運(yùn)行。則進(jìn)行的補(bǔ)償能滿足要求，根據(jù)無(wú)功平衡的需要，增添必要的無(wú)功補(bǔ)償容量，并按無(wú)功功率就地平衡的原則進(jìn)行補(bǔ)償容量的分配。小容量的、分散的無(wú)功補(bǔ)償可以采用靜電容電器；大容量的、配置則在系統(tǒng)中樞點(diǎn)的無(wú)功補(bǔ)償則應(yīng)采用同步調(diào)相機(jī)或靜止補(bǔ)償器。在電力系統(tǒng)的不同運(yùn)行方式下，可能存在無(wú)功功率不足和無(wú)功功率過(guò)大的情況。采取平衡補(bǔ)償措施，選擇具有輸出和吸收無(wú)功功率能力的補(bǔ)償設(shè)備。在大容量特高壓線路低負(fù)荷運(yùn)行的電力系統(tǒng)中，無(wú)功功率往往過(guò)大，導(dǎo)致電壓升高超過(guò)允許范圍。如果解決不好，將危及系統(tǒng)和用戶電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。為了改善電壓質(zhì)量，除了借助各類補(bǔ)償裝置意外，還應(yīng)考慮發(fā)電機(jī)進(jìn)相運(yùn)行（即功率因數(shù)超前）的可能性。3.1.4補(bǔ)償后的功率平衡計(jì)算補(bǔ)償后負(fù)荷功率為各節(jié)點(diǎn)流過(guò)的功耗大小如下：輸電系統(tǒng)要求發(fā)電機(jī)的輸出功率為到此時(shí)發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)為3.2計(jì)算結(jié)果分析根據(jù)計(jì)算結(jié)果，在變壓器T-2和T-3側(cè)設(shè)置10Mvar補(bǔ)償容量。補(bǔ)償前負(fù)荷功率因數(shù)為，補(bǔ)償后可提高到。按照這種補(bǔ)償方案進(jìn)行實(shí)際補(bǔ)償后進(jìn)行校驗(yàn)，可以得到發(fā)電機(jī)此時(shí)的功率因數(shù)。計(jì)算結(jié)果表明，所選補(bǔ)償量是適宜的。上述方案是在平均補(bǔ)償條件下平衡無(wú)功功率。如果補(bǔ)償方式改為非平均補(bǔ)償，即當(dāng)兩個(gè)負(fù)荷的補(bǔ)償量不同時(shí)，經(jīng)計(jì)算，系統(tǒng)功率因數(shù)基本保持在0.85左右，不會(huì)有大的波動(dòng)。由此可以得到如果在對(duì)系統(tǒng)要求不是很高時(shí)，可以用小的無(wú)功補(bǔ)償量來(lái)代替大的無(wú)功補(bǔ)償量。這樣可以在滿足要求時(shí)，花費(fèi)最少，使設(shè)計(jì)達(dá)到最經(jīng)濟(jì)的效果。當(dāng)系統(tǒng)的無(wú)功功率供應(yīng)比較充裕是，各變電所的調(diào)壓?jiǎn)栴}可以通過(guò)選擇變壓器的分接頭來(lái)解決。當(dāng)最大負(fù)荷和最小負(fù)荷兩種情況下的電壓變化幅度不很大又不要求逆調(diào)壓時(shí)，適當(dāng)調(diào)整普通變壓器的變壓器。有載調(diào)壓變壓器可以裝設(shè)樞紐變電所，也可以裝設(shè)在大容量的用戶處。加壓調(diào)壓的變壓器。有載調(diào)壓變壓器還可以串聯(lián)在線路上，對(duì)于輻射性電路，其主要目的是為了調(diào)壓，對(duì)于環(huán)網(wǎng)，還能改善功率分布。裝設(shè)在系統(tǒng)間聯(lián)絡(luò)線上的串聯(lián)加壓器，還可以起隔離作用，是兩個(gè)系統(tǒng)的電壓調(diào)整互不影響。

第四章超高壓遠(yuǎn)距離輸電線路無(wú)功補(bǔ)償4.1我國(guó)超高壓遠(yuǎn)距離輸電線路中無(wú)功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用4.1.1在變電站內(nèi)的運(yùn)用變電站作為電源中心位置，有著電壓穩(wěn)定的特點(diǎn)，但是存在由于是負(fù)荷總輸出，因此必須精心電容器容量的合理性，通過(guò)對(duì)變電站所處的地位進(jìn)行評(píng)估，個(gè)人認(rèn)為屬于樞紐變電站的，按照主變總?cè)萘康?5％進(jìn)行配置，以自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償裝置為主，在主變的500kv側(cè)安裝取樣裝置，這樣既能根據(jù)負(fù)荷變化進(jìn)行電容器的投切，又能防止出現(xiàn)電壓過(guò)高。而在屬于末端供電的變電站，由于負(fù)荷變化單一，則采用按照主變?nèi)萘康?0％進(jìn)行配置電容器，采用固定投切方式，這樣可以防止出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)引起電壓偏高。4.1.2500kv公用線路的無(wú)功補(bǔ)償原則由于該地區(qū)有許多小水電站接入500kV線路，線路功率因數(shù)在高水位季節(jié)主要由小水電進(jìn)行補(bǔ)償，而在低水位季節(jié)，小水電無(wú)法得到充分補(bǔ)償。但由于公用線路存在負(fù)荷波動(dòng)大，如采用固定補(bǔ)償方式易造成負(fù)荷高峰補(bǔ)償不足，負(fù)荷低谷時(shí)出現(xiàn)過(guò)補(bǔ)導(dǎo)致電壓偏高的現(xiàn)象。為此，我們采用安裝高壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置的原則，一般在線路的1/2處安裝一組補(bǔ)償裝置，或在線路的1/3處和2/3處安裝兩組無(wú)功補(bǔ)償裝置。4.1.3配電變壓器和低壓線路的無(wú)功補(bǔ)償原則由于配電變壓器地處分散，且安裝地點(diǎn)離電源中心點(diǎn)有著大的距離，容易受電壓波動(dòng)影響，造成變壓器的自身?yè)p耗增加，且變壓器輸出0.4KV電壓偏低，為此，我們?cè)谧儔浩鞯蛪簜?cè)安裝JB柜，補(bǔ)償容量按照變壓器容量30％進(jìn)行配置。如果臺(tái)區(qū)內(nèi)線路距離長(zhǎng)的話，可在線路末端加裝固定補(bǔ)償?shù)牡蛪弘娙萜?，容量不超過(guò)10千乏為宜，過(guò)高的話會(huì)引起電壓升高損壞居民電器。4.2算例分析在母線節(jié)點(diǎn)18、22、33各并入一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，風(fēng)電機(jī)組的切入風(fēng)速、額定風(fēng)速、切出風(fēng)速仍分別為3m/s、12m/s、21m/s，并且風(fēng)速順從Weibull布設(shè)，尺度參變量和形狀參變量依次選c=7.5347，k=1.9104，對(duì)應(yīng)場(chǎng)景一、二、三發(fā)生的概率分別為0.1258、0.7963、0.0779，風(fēng)機(jī)在這三種場(chǎng)景下發(fā)出的有功功率分別為0.6MW、0.3MW、0MW。并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償電容器的母線節(jié)點(diǎn)為8、12、17、26、30、32，每個(gè)節(jié)點(diǎn)電容總?cè)萘繛?00Kvar，分10組投切，單組電容器容量為50Kvar。種群規(guī)模為30，迭代次數(shù)為100代，ISMDE算法縮放因子F=0.7，交叉概率因子取值分別為CRl=0.7，CR2=0.2，CR3=0.5。IEEE33母線配電系統(tǒng)并入風(fēng)機(jī)與電容器組后網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4.2所示。圖4.1并入風(fēng)機(jī)與電容器組的IEEE33母線超高壓結(jié)構(gòu)圖各類場(chǎng)景下差別的計(jì)劃有關(guān)無(wú)功改良的成果在表4.1展示。表4.1各場(chǎng)景下電容器組投切方案場(chǎng)景電容器組投切方案方案場(chǎng)景一8（4）、12（3）、17（4）、26（8）、30（10）、32（7）方案一場(chǎng)景二8（4）、12（4）、17（2）、26（9）、30（10）、32（6）方案二場(chǎng)景三8（5）、12（3）、17（3）、26（8）、30（10）、32（7）方案三全場(chǎng)景8（4）、12（4）、17（2）、26（10）、30（10）、32（6）方案四表4.3各場(chǎng)景下不同方案無(wú)功優(yōu)化結(jié)果方案場(chǎng)景網(wǎng)損/KW平均節(jié)點(diǎn)電壓/p.u.不合格節(jié)點(diǎn)數(shù)方案一場(chǎng)景一143.71.0068520場(chǎng)景二1641.0029440場(chǎng)景三203.10.9963810全場(chǎng)景167.4…0方案二場(chǎng)景一144.51.0049850場(chǎng)景二163.41.0013450場(chǎng)景三202.80.9947250全場(chǎng)景166.9…0方案三場(chǎng)景一143.81.0062680場(chǎng)景二1671.002460場(chǎng)景三202.80.9958770全場(chǎng)景167…0方案四場(chǎng)景一144.41.0055140場(chǎng)景二163.51.0018350場(chǎng)景三202.80.9952260場(chǎng)景四166.9…0通過(guò)分析表4.2與表4.3，能夠發(fā)現(xiàn)，在這四類場(chǎng)景下，電容器投切的組數(shù)不相上下，至于每類電容器的投切計(jì)劃對(duì)照的四類場(chǎng)景，在場(chǎng)景一的體系中，有功網(wǎng)損均極小，體系的電壓水準(zhǔn)同樣極佳，原因是這種場(chǎng)景下風(fēng)電機(jī)組的有功出力極大，對(duì)于體系結(jié)點(diǎn)電壓的支持實(shí)力極強(qiáng)。另外，因?yàn)轱L(fēng)電機(jī)組的出力具有隨意特性，所以，對(duì)于某類場(chǎng)景下的改良計(jì)劃未必就適宜別的場(chǎng)景，例如，在表4.3中，當(dāng)方案2的電容器組切換方案用于提高方案一的無(wú)功功率時(shí)，會(huì)比方案一造成更大的有功功率損耗，降低系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的電壓水平。在某些情況下，它甚至可能導(dǎo)致系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓的嚴(yán)重升高或降低，并影響電網(wǎng)。安全穩(wěn)定運(yùn)行。在全場(chǎng)景下，無(wú)功改良其實(shí)就是將各類可能的場(chǎng)景進(jìn)行綜合的一類平均計(jì)劃，在此類場(chǎng)景下改良獲得的計(jì)劃也許并非某類場(chǎng)景的最佳選擇，不過(guò)一定是可以考慮到各類風(fēng)機(jī)出力的總體性的最佳選擇。在場(chǎng)景一、二、三下，優(yōu)化前和采用ISMDE算法優(yōu)化后配超高壓遠(yuǎn)距離輸電線路節(jié)點(diǎn)電壓幅值比較如圖4.3—4-5所示。圖4.3場(chǎng)景一下優(yōu)化前后節(jié)點(diǎn)電壓幅值比較圖4.4場(chǎng)景二下優(yōu)化前后節(jié)點(diǎn)電壓幅值比較圖4.5場(chǎng)景三下優(yōu)化前后節(jié)點(diǎn)電壓幅值比較從圖4.3-4.5可得，ISMDE算法可以有效地提高整個(gè)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)的電壓幅度，以及系統(tǒng)的電壓水平，特別是在并聯(lián)電容器組及其外圍節(jié)點(diǎn)的并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)中。4.3無(wú)功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益在用電企業(yè)中，大量不同容量的感應(yīng)裝置接入電力系統(tǒng)，在輸送有功功率的同時(shí)，也造成了無(wú)功功率的巨大浪費(fèi)。因此，電力系統(tǒng)應(yīng)在高壓側(cè)和低壓側(cè)實(shí)現(xiàn)就地補(bǔ)償和補(bǔ)償?shù)脑瓌t。低壓側(cè)無(wú)功補(bǔ)償嚴(yán)重不足，特別是在電力牽引系統(tǒng)中。由于低壓無(wú)功功率只能在變電站進(jìn)行補(bǔ)償，變電站母線無(wú)功功率嚴(yán)重不足，增加了輸配電變壓器的損耗，降低了電網(wǎng)的輸出和電壓質(zhì)量。低壓負(fù)荷側(cè)無(wú)功補(bǔ)償不僅可以提高配電變壓器和低壓線路的利用率，提高負(fù)荷端的端電壓，節(jié)約變壓器和輸電線路的投資，而且可以降低配電變壓器的損耗和損耗。低壓線路。補(bǔ)償電容器安裝在負(fù)荷端越近，無(wú)功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益就越大。對(duì)已有的電網(wǎng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償可提高電網(wǎng)的出力。如某廠增產(chǎn)項(xiàng)目6萬(wàn)噸/年燒堿工程，新增用電負(fù)荷30000kW，因線路容量不夠，新設(shè)備不能滿負(fù)荷運(yùn)行。實(shí)測(cè)35kV供電線路功率因數(shù)約為0.85。通過(guò)在35kv母線上安裝額定容量為1200kvar的電容器組，線路運(yùn)行功率因數(shù)提高到0.950.97，既能滿足增產(chǎn)工程的用電負(fù)荷，又可節(jié)約電力600萬(wàn)kWh，節(jié)約電力近300萬(wàn)元。

結(jié)語(yǔ)本文對(duì)無(wú)功功率和無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠?jì)算進(jìn)行了分析，并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了具體分析。電力系統(tǒng)中的無(wú)功功率是否平衡直接影響著電壓的質(zhì)量。為了保證電壓質(zhì)量，滿足用戶用電需求，系統(tǒng)必須有足夠的無(wú)功備用電源。當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功功率大于（或不能滿足）無(wú)功負(fù)荷的需要時(shí)，必須調(diào)整無(wú)功功率的輸出。應(yīng)采取調(diào)壓措施調(diào)整負(fù)載側(cè)電壓，以改善電壓偏移。在調(diào)壓過(guò)程中，不應(yīng)忽視無(wú)功功率的平衡。與電網(wǎng)有功功率損失相比，無(wú)功功率損失較大，因?yàn)楦邏壕€路和變壓器的等效電抗比電阻大得多，變壓器的勵(lì)磁無(wú)功功率損失比勵(lì)磁無(wú)功功率損失大得多。功率損失。實(shí)踐證明，發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的無(wú)功功率是電網(wǎng)中最基本的無(wú)功功率源，離電網(wǎng)較遠(yuǎn)。它不能滿足電網(wǎng)無(wú)功功率的要求，因此對(duì)電網(wǎng)無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償顯得尤為必要。在負(fù)荷側(cè)合理配置無(wú)功功率，可提高供電系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低功率。因此，無(wú)功補(bǔ)償在電網(wǎng)中的作用得到了廣泛的重視。本文討論了電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠行Х椒?，以及如何補(bǔ)償電網(wǎng)無(wú)功和調(diào)整電網(wǎng)電壓。配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償、提高功率因數(shù)、平衡無(wú)功是一項(xiàng)建設(shè)性的技術(shù)措施。在實(shí)施過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的具體情況和負(fù)荷特性，尋求最佳的技術(shù)經(jīng)濟(jì)方案，以提高配電變壓器的輸出，降低線損，提高供電質(zhì)量。

致謝寫(xiě)這篇論文的經(jīng)歷也將使我終生受益。我覺(jué)得寫(xiě)論文真的是我真正想做的事情。這是我自己學(xué)習(xí)和研究的真實(shí)過(guò)程。沒(méi)有認(rèn)真的學(xué)習(xí)和研究，就不能有研究的能力，就不能有自己的研究，就不能得逞。我希望這次經(jīng)歷將繼續(xù)激勵(lì)我今后的學(xué)習(xí)和生活。此外，我要感謝我的家人，他們一直關(guān)心我，為我提供學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，總是激勵(lì)我，為我加油，然后促進(jìn)我的不斷成長(zhǎng)和進(jìn)步。同時(shí)，我還要感謝我的宿舍室友和所有關(guān)心我的朋友。我要感謝他們陪伴我度過(guò)了許多美好的時(shí)光。他們關(guān)心我，在我遇到困難時(shí)幫助我。在完成畢業(yè)論文的過(guò)程中，許多朋友給予了我無(wú)私的幫助和支持。在此，我謹(jǐn)表示衷心的感謝。

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