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1、变电站无功补偿的作用和方法刘娅【摘 要】阐述了无功补偿对电力系统稳定、经济运行的作用.介绍了无功功率消耗设备和补偿设备.指出了要尽量避开发电机降低功率因数运行,同时也防止向远方负载输送无功引起电压和功率损耗.探讨了电压调整和无功补偿的途径.【期刊名称】云南电力技术【年(卷),期】2023(038)001【总页数】3 页(P19-20,36)【关键词】电力系统稳定;无功功率消耗;无功补偿;变电站;功率因数【作 者】刘娅【作者单位】湖南益阳电力勘测设计院,湖南,益阳,413000【正文语种】中 文【中图分类】TM7L41 无功功率缺乏的危害沟通电力系统需要电源供给两局部能量:一局部将用于做功而被消
2、耗掉,这局部电能称为“有功功率”;另一局部能量是用来建立磁场,用于交换能量使用的,对于外部电路它并没有做功,称为 “无功功率”。无功功率缺乏,无功电源和无功负荷将处于低电压的平衡状态,将给电力系统带来诸如设备出力缺乏、电力系统损耗增加、设备损坏等一系列的危害,甚至可能引起电压崩溃事故,造成电网大面积停电。2 消耗无功功率的设备电网中的电力负荷如电动机、变压器等,大局部属于感性负荷,在运行过程中电网电源需向这些设备供给相应的无功功率。依据统计资料,无功功率大约有 40%消耗在配电线路和配电变压器中,其余的消耗在客户的用电设备中。2.1 用电设备用电设备在消耗有功功率的同时,还需大量的无功功率由电
3、源送往负荷,功率因数反映的是用电设备在消耗肯定有功功率的同时所需的无功功率。由于大多数用电设备的功率因数均小于 1,因此在设备运行中要消耗无功功率,比方异步电动机、感应电炉、沟通电焊机等设备是无功功率的主要消耗者。据有关统计,在工矿企业所消耗的全部无功功率中,异步电动机的无功消耗占了 6070%;在异步电动机空载时,所消耗的无功又占到电动机总无功消耗的 6070%。对于农村用电负荷来说,主要是一些小加工业及照明负荷,其中大局部用电设备为感性负载,其功率因数都很低,影响了线路及配电变压器的经济运行。通过合理配置无功功率补偿设备,提高系统的功率因数,从而到达节约电能,降低损耗的目的。2.2 输电线
4、路在超高压电网中,由于电压等级高,输电线路长,其分布电容对无功功率平衡有较大的影响。当传送功率较大时,线路电抗中消耗的无功功率将大于电纳中产生的无功功率,线路为无功负载;当传送功率较小时,电纳中产生的无功功率大于线路电抗中的损耗,线路为无功电源。在农网中,用户消耗的无功功率约占 50%60%,其无功功率主要消耗在低压配电网中。争论说明,输电线路的无功过剩局部 (充电无功与线路消耗的无功之差)应在本线路的两端等量补偿,即在本线两端等量动态就地平衡。无功就地 (分层)动态平衡指的是哪里有无功负荷就在哪里补偿。有多少无功负荷就补偿多少,什么时候用就什么时候补偿。2.3 变压器变压器为建立并维持交变磁
5、场所需消耗的无功功率约占 30%,一般约为其额定容量的 1015%,它的空载无功功率约为满载时的 1/3。变压器的无功功率损耗由两局部组成,励磁支路的无功功率损耗和绕组漏抗中的无功功率损耗。励磁支路的无功功率损耗与变压器所施加的电压有关,绕组漏抗中的无功功率损耗与变压器的通过功率成比例。无功功率不宜长距离输送,所以一般在超高压枢纽变电站主变压器低压侧安装无功补偿装置,来满足无功功率的就地平衡,使其平衡在系统额定电压运行水平。3 无功补偿设备在电力系统中除发电机是无功功率的电源外,线路的电容也产生局部无功功率,在上述两种无功电源不能满足电网无功功率的要求时,需要加装无功补偿设备。3.1 无功功率
6、的电源在发电机允许的范围内,增加其励磁电流,多发无功,发电机所增加的有功损耗相当小, 从这一点而言,发电机可作为电网中不需投资的无功电源。但由于受到网损、备用和电压水平的限制,220kV 变电站距离电厂的远近直接关系到电厂无功电源的利用程度。因此,应在满足技术经济要求的状况下 (首先保证有充分的无功备用容量),乐观利用电厂的无功电源。大多数网络元件消耗无功功率,大多数负载也需要消耗无功功率。网络元件和负载所需要的无功功率必需从网络中某个地方获得。明显,这些无功功率假设都要由发电机供给并经过长距离传送是不合理的,通常也是不行能的。合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率,这就是无功补偿
7、。3.2 无功补偿设备变电站的无功补偿设备:并联电容器补偿,串联电容器补偿,静止补偿器;超高压变电站常承受断路器投切无功补偿装置和无功静止补偿装置。当电压滞后电流时,则为滞相,此时输出为容性;当电压超前电流时,则为进相运行,此时输出为感性;静补进相运行时吸取无功,滞相运行发出无功。依据补偿的效果而言,电容器可以补偿负荷侧的无功功率,提高系统的功率因数,降低能耗,改善电网电压质量。电抗器可以吸取电网多余的线路充电功率,改善电网低谷负荷时的运行电压,削减发电机的进相运行深度, 提高电网运行性能。3.2.1 无源补偿设备装置并联电抗器、并联电容器和串联电容器。这些装置可以是固定连接式的或开闭式的,
8、无源补偿设备仅用于特性阻抗补偿和线路的阻抗补偿,如并联电抗器用于输电线路 分布电容的补偿以防空载长线路末端电压上升,并联电容器用来产生无功以减小线 路无功输送,减小电压损坏;串联电容器可用于长线路补偿 (减小阻抗)等。电力系统变电站内广泛安装了无功补偿电容器,用来就地无功平衡,削减线损,提高电压水平。3.2.2 有源补偿装置通常为并联连接式的,用于维持末端电压恒定,能对连接处的微小电压偏移做出反响, 准确地发出或吸取无功功率的修正量。如用饱和电抗器作为内在固有掌握,用同步补偿器和可控硅掌握的补偿器作为外部掌握的方式。3.3 无功补偿设备的作用1) 改善功率因数:尽量避开发电机降低功率因数运行,
9、防止向远方负载输送无功引起电压和功率损耗,应在用户处实行低功率因数限制,即实行就地无功补偿措施。2) 改善电压调整:负载对无功需求的变化,会引起供电点电压的变化,对这种变化假设从电源端 (发电厂)进展调整,会引起一些问题,而补偿设备就起着维持供电电压在规定范围内的重要作用。3) 调整负载的平衡性:当正常运行中消灭三相不对称运行时,会消灭负序、零序重量, 将产生附加损耗,使整流器波浪系数增加,引起变压器饱和等,经补偿设备就可使不平衡负载变成平衡负载。4 变电站实时无功补偿变电站的无功补偿主要是对主变的补偿。为了实行实时无功补偿,提出了一种全网无功补偿和电压优化实时掌握方法,提高全网各节点电压合格
10、率,削减网损,取得较好的经济性。以全网网损尽量小、各节点电压合格为目标,以调度中心为掌握中心,以各变电站的有载调压变压器分接头调整与电容器投切为掌握手段。首先从调度自动化系统采集数据,送入电压分析模块和无功分析模块进展综合分析,形成变电所主变分接头调整指令、变电所电容器投切指令,由调度中心、集控中心、配调中心掌握系统执行,循环往复。无功电压实时掌握流程见图 1。图 1 无功电压实时掌握流程图变电站电压调整首先考虑系统的无功功率,在无功功率缺乏的状况下,首要的是投运无功功率补偿设备,而不能只靠调整变压器电压的方法。通常变电所并联电容器作为无功补偿设备,变电运行值班人员必需合理适时地投运电容器组;
11、反之,系统无功功率过剩的时候,要准时退出无功补偿设备。当在无功电源相对充裕的时候,通过有载调压变压器来调整电压是在各种运行方式下保证电网电压质量的关键手段。电容器的接线方式通常分为三角形和星形两种。此外 ,还有双三角形和双星形之分。一般变电所承受的都是星形接线,星形接线最大优点是可以选择多种保护方式,少数 电容器因故障击穿短路后,单台的保护熔丝可以将故障电容器快速切除,不致造成电 容器爆炸。电容器一次侧接有串联电抗器和并联放电线圈。由于电容器组需要常常进展投入、切除操作,其间隔可能很短,电容器组断开电源后, 其电极间储存有大量电荷,不能自行很快消逝,在短时间内,其极间有很高的直流电压, 待再次
12、合闸送电时,造成电压叠加,将会产生很高的过电压,危及电容器和系统的安全运行。因此,必需安装放电线圈,将它和电容器并联,形成 LC(感容)并联谐振电路,使电能在谐振中消耗掉。电容器配套设施设置的串联电抗器是为了限制合闸涌流和限制谐波。5 完毕语电压质量对电力系统的安全与经济运行有着重要的影响,深入开展电网无功的优化规划工作,实现无功设备的科学调控和无功功率的分层、分区、就地平衡,是降低网损、保持电压质量合格的重要手段。无功补偿削减了无功功率在电网中的流淌,可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗,提高功率因数,是一项投资少, 收效快的降损节能措施。参考文献1徐素清.变电站无功补偿装置 J.内蒙古科技与经济,2023,167(13):110-112. 2肖冠军.变电站设计中的电压调整与无功补偿 J.建筑电气,2023(10):24-27.