1、電力系統(tǒng)電壓石無功補償現(xiàn)代生產(chǎn)和現(xiàn)代生活離不開電力。電力部門不僅要滿足用戶對電力數(shù)量不斷增長的需要，而且也要滿足對電能質(zhì)量上的要求。所謂電能質(zhì)量，主要是指所提供電能的電壓、 頻率和波形是否合格，在合格的電能下工作，用電設(shè)備性能最好、 效率最高，電壓質(zhì)量是電能質(zhì)量的一個重要方面，同時，電壓質(zhì)量的高低對電網(wǎng)穩(wěn)定、經(jīng)濟運行也起著至關(guān)重要的作用。信息請登陸：輸配電設(shè)備網(wǎng)1 .電壓與無功補償電壓顧名思義就是電（力）的壓力。在電壓的作用下電能從電源端傳輸?shù)接脩舳?，?qū)動用電設(shè)備工作。交流電力系統(tǒng)需要電源供給兩部分能量，一部分將用于作功而被消耗掉，這部分電能將轉(zhuǎn)換為機械能、光能、熱能或化學(xué)能，我們稱為“有功功

2、率”。另一部分能量是用來建立磁 場，用于交換能量使用的，對于外部電路它并沒有作功，由電能轉(zhuǎn)換為磁能，再由磁能轉(zhuǎn)換為電能，周而復(fù)始，并沒有消耗，這部分能量我們稱為“無功功率”，無功是相對于有功而言，不能說無功是無用之功，沒有這部分功率，就不能建立感應(yīng)磁場，電動機、變壓器等設(shè) 備就不能運轉(zhuǎn)。在電力系統(tǒng)中，除了負(fù)荷無功功率外， 變壓器和線路的電抗上也需要大量無 功功率。國際電工委員會給出的無功功率的定義是：電壓與無功電流的乘積為無功功率。其物理意義是：電路中電感元件與電容元件活動所需要的功率交換稱為無功功率。信息來自:電容和電感并聯(lián)接在同一電路時，當(dāng)電感吸收能量時，正好電容釋放能量；電感放出能量時，

3、電容正好吸收能量。能量就在它們中間互相交換。即電感性負(fù)荷所需的無功功率，可以由電容器的無功輸出得到補償，因此我們把具有電容性的裝置稱為“無功補償裝置”C電力系統(tǒng)常用的無功補償裝置主要是電力電容器和同步調(diào)相機。信息來 源:http:若電力負(fù)荷的視在功率為 S,有功功率為P,無功功率為Q,有功功率、無功功率和視在功率之間的關(guān)系可以用一個直角三角形來表示，以有功功率和無功功率各為直角邊， 以視在功率為斜邊構(gòu)成直角三角形， 有功功率與視在功率的夾角稱為功率因數(shù)角。有功功率與視在功率的比值，我們稱為功率因數(shù)，用 cosf表示，cosf = P/S。它表明了電力負(fù)荷的性質(zhì)。P = UlcosfQ = Ul

4、sinfS = (P2 + Q2)1/2 = UI 信息來自: 輸配電設(shè)備網(wǎng)有功功率的常用單位為千瓦(kW) ，無功功率為千乏(kvar) ，視在功率的單位為千伏安(kVA) 。無功功率按電路的性質(zhì)有正有負(fù)，Q為正值時表示吸收無功功率，Q為負(fù)值時表示發(fā)出無功功率，在感性電路中，電流滯后于電壓，f > 0 , Q為正值。而在容性電路中，電流超前于電壓，f < 0 , Q為負(fù)值。(f表示電流與電壓的方向，是滯后還是超前)信息來源 :這就是人們通常稱電動機等設(shè)備“吸收”無功而電容器發(fā)出“無功”的道理。2 . 電壓水平與無功功率補償當(dāng)輸電線路或變壓器傳輸功率時，電流將在線路或變壓器阻抗上產(chǎn)

5、生電壓損耗，下面以一條輸電線路為例來分析這個問題。一段輸電線路的單相等值電路，其中R、X分別為一相的電阻和等值電抗，U1、U2為首未端相電壓，I為線路中流過的相電流。信息來自：輸配電設(shè)備網(wǎng)為了說明問題，以線路末端電壓 U2為參考軸，設(shè)線路電流I為正常的阻感性負(fù)荷電流， 它滯后于U2一個角度f ,電流流過線路電阻產(chǎn)生一個電壓降IR,它與電流向量同方向，同時，線路電流也在線路上產(chǎn)生一個電壓降IX,它超前于電流向量 90度,U1就是U2、IR、IX三個電壓的和。線路的電壓損耗 DU為電壓DU1和DU2之和，U1 = IRcosf , DU2 = IXsinf ,所以線路的 電壓損耗為 DU = DU

6、1 + DU2 = I(Rcosf + Xsinf)，如果電流I用線路末端的單相功率S和電壓U2來表示，即P = U2Icosf, Q = U2Isinf則可得：信息來自: 輸配電設(shè)備網(wǎng)DU = (PR + QX)/U2由此可見，電壓損耗由兩部分組成，即有功功率在電阻上的壓降和無功功率在電抗上的壓降。一般說來，在超高壓電網(wǎng)的線路、變壓器的等值電路中，電抗的數(shù)值比電阻大得多。所以無功功率對電壓損耗的影響很大，而有功功率對電壓損耗的影響則要小得多。因此，可以得出結(jié)論，在電力系統(tǒng)中，無功功率是造成電壓損耗的主要因素。 信息來自: 輸配電設(shè)備網(wǎng)從前面的分析我們知道，當(dāng)線路、變壓器傳輸功率時，會產(chǎn)生電壓

7、損耗，因而影響了電網(wǎng)各處電壓的高低。如果能改變線路、變壓器等電網(wǎng)元件上的電壓損耗，也就改變了電網(wǎng)各節(jié)點的電壓狀況。由電壓損耗表達(dá)式DU = (PR + QX)/U 可知，要改變電壓損耗有兩種辦法。(1) 改變元件的電阻;(2) 改變元件的電抗，都能起到改變電壓損耗的作用?？刹扇〉囊环N辦法是增大導(dǎo)線截面減小電阻以減小電壓損耗，這種辦法在負(fù)荷功率因數(shù)較高、原有導(dǎo)線截面偏小的配電線路中比較有效。適宜負(fù)荷不斷增加的農(nóng)村地區(qū)采用。而電網(wǎng)中用的最多的辦法是減少線路中的電抗，在超高壓輸電線路中廣泛采用的分裂導(dǎo)線就可以明顯降低線路的電抗。在我國，220kV線路一般采用二分裂、500kV線路采用四分裂導(dǎo)線。采用

8、分裂導(dǎo)線，降低線路電抗，不僅僅減少了電壓損耗，而且有利于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，能提高線路的輸電能力。現(xiàn)在已逐步采用的緊湊型結(jié)構(gòu)輸電線路，還可以進(jìn)一步降低輸電線路的電抗，不僅提高了電網(wǎng)的穩(wěn)定性，同時，也降低了線路的電壓損耗。減小線路電抗的另一種辦法是采用串聯(lián)電容補償，就是在線路中串聯(lián)一定數(shù)值的電容器，大家知道，同一電流流過串聯(lián)的電感、電容時，電感電壓與電容電壓在相位上正好差180 度 .時，也降低了線路電壓損耗。串聯(lián)電容器補償，現(xiàn)在主要應(yīng)用于超高壓、大容量的輸電線路上，山西大同到北京的500kV輸電線路全長300多km,在加裝了串聯(lián)電容補償后電網(wǎng)線損降低，電壓質(zhì)量改善，電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性得到加強，而且

9、輸電能力提高了30%以上。信息請登陸: 輸配電設(shè)備網(wǎng)為了更直觀的說明改變電抗對降低電路電壓損耗的作用，我們舉一個簡單的例子：有一 110kV線路，輸送有功功率 15MW無功功率20Mvar,線路電阻R為2W線路電抗 XL為6W(這里只是假設(shè)的數(shù)值，因線路的電抗和線路的長度、截面、材料，結(jié)構(gòu)等諸多因素有關(guān)，計算比較復(fù)雜) 信息來自:求：在電抗XL = 6W 和經(jīng)補償后電抗XL = 2W 時的壓降。解： XL = 6W 時電壓損耗：DU = (PR + QXL)/U = (15 X 106X 2 + 20 X 106X6)/(110 X 103X 31/2) = 788(V)XL = 2W 時電壓

10、損耗：DU = (PR + QXL)/U = (15 X 106X 2 + 20 X106X2)/(110 X 103X 31/2) = 368(V) 信息來自 :減少電壓損耗= 788V - 368V = 420V。 信息來自: 輸配電設(shè)備網(wǎng)降低電抗后對提高電壓的作用顯而易見。信息來源:除了用改變電力網(wǎng)參數(shù)來減少電壓損耗以外，改變電壓損耗的另一個重要方面是改變電網(wǎng)元件中傳輸?shù)墓β省＜锤淖儽磉_(dá)式中的 P和Q的大小，在滿足負(fù)荷有功功率的前提下，要改變供電線路、變壓器傳輸?shù)挠泄β?，是比較困難的，常常是不可能的。因此， 改變線路、變壓器傳輸功率都是改變其無功功率，使表達(dá)式中的Q減少。由此我們引出無

11、功功率的幾個非常重要的關(guān)鍵的概念。2.1 無功功率補償概念信息來自:當(dāng)今電廠受水、環(huán)保等多方面的制約，它的位置越來越遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，即使建在靠近負(fù)荷點， 由于單機容量越來越大，發(fā)電機的額定功率因數(shù)也越來越高，這樣，電網(wǎng)實際接受的無功功率就越來越少，單靠發(fā)電機發(fā)出的無功功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足電網(wǎng)對無功功率的需要，必須配置各種無功功率補償裝置。例如：目前北京地區(qū)有功負(fù)荷的2/3 電力要從山西、內(nèi)蒙、河北等地遠(yuǎn)距離用超高壓500kV線路送來，為了能接受到這么多的有功功率，必須在北京地區(qū)負(fù)荷中心裝設(shè)相應(yīng)數(shù)量 的無功功率補償電力設(shè)施 （一般為1kW的有功電力配1kvar的無功電力補償設(shè)施）。2.2 無功功率就地

12、補償?shù)母拍钚畔碜? 輸配電設(shè)備網(wǎng)無功補償裝置的分布，首先要考慮調(diào)壓的要求，滿足電網(wǎng)電壓質(zhì)量指標(biāo)。同時，也要避免無功功率在電網(wǎng)內(nèi)的長距離傳輸，減少電網(wǎng)的電壓損耗和功率損耗。無功功率補償?shù)脑瓌t是做到無功功率分層分區(qū)平衡，就是要做到哪里有無功負(fù)荷就在那里安裝無功補償裝置。這既是經(jīng)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(dá)不到最佳補償?shù)哪康模鉀Q不了無功電力就地平衡的問題。2.3 無功功率平衡的概念信息請登陸: 輸配電設(shè)備網(wǎng)如同有功功率平衡一樣，電力系統(tǒng)的無功功率在每一刻也必須保持平衡。在電力系統(tǒng)中，頻率與有功功率是一對統(tǒng)一體，當(dāng)有功負(fù)荷與有功電源出力相平衡時，頻率就正常，達(dá)到額定值5

13、0Hz,而當(dāng)有功負(fù)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(tǒng)一體。當(dāng)無功負(fù)荷與無功出力相平衡時，電壓就正常，達(dá)到額定值，而當(dāng)無功負(fù)荷大于無功出力時，電壓就下降，反之，電壓就會上升。但是， 需要說明的是電壓與無功功率之間的關(guān)系要比頻率與有功功率之間的關(guān)系復(fù)雜得多，大體上有以下幾點：信息來源:在一個并列運行的電力系統(tǒng)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(dāng)無功功率平衡時，整個電力系統(tǒng)的電壓從整體上看是會正常的，是可以達(dá)到額定值的，即便是如此，也是指整體上而已，實際上有些節(jié)點處的電壓并不一定合格，如果無功不是處于平衡狀

14、態(tài)時，那么情況就更復(fù)雜了，當(dāng)無功出力大于無功負(fù)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。系統(tǒng)需要的無功功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于發(fā)電機所能提供的無功出力，這是由于現(xiàn)代超高壓電網(wǎng)包括各級變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(wǎng)中的無功負(fù)荷的大小是差不多的，我們以一臺50MVA勺110kV變壓器為例來了解變壓器在運行中的無功損耗情況。信息來源:變壓器的參數(shù)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：信息來自: 輸配電設(shè)備網(wǎng)Q = SeUk%(I

15、/Ie)2式中I- 變壓器的負(fù)荷電流;Ie- 變壓器的額定電流，與變壓器的無功損耗與變壓器的負(fù)載率、變壓器的額定容量及短路阻抗有關(guān)。如果這臺變壓器滿負(fù)荷運行，那么它的無功損耗就是：Q = 50MV/A< 17%=8.5Mvar此時變壓器的無功損耗相當(dāng)大，其低壓側(cè)安裝的并聯(lián)電容器組的容量甚至不夠補償變壓器滿負(fù)荷時的無功損耗。無功功率不宜遠(yuǎn)距離輸送，當(dāng)輸送功率與傳送距離達(dá)到一定極限時，其傳送功率成為不可能，這是由于超高壓等級的變壓器、線路電抗較大，其無功損耗Q = I2X 相應(yīng)也很大，所輸送的無功功率均損耗在變壓器及線路上了。另外， 傳送大量的無功功率時，線路電壓損失也相當(dāng)大，同樣會造成無法

16、傳送的結(jié)果。合理的就地?zé)o功補償對調(diào)整系統(tǒng)電壓、降低線損有十分重要的作用。信息來自: 輸配電設(shè)備網(wǎng)設(shè)有一條110kV線路選用LG-300型導(dǎo)線(導(dǎo)線電阻0.095W/km)線路全長20km,輸送有 功功率30MW無功功率40Mvar,下面分別計算在功率因數(shù) cosf = 0.6和0.9時線路的功率 損耗和應(yīng)補償?shù)臒o功功率。本題只計算導(dǎo)線電阻的功率損耗，不考慮其它因素。1)在cosf = 0.6 時，此時有功 P = 30M皿 無功 Q = 40Mvar ,視在功率 S = 50MVA,電 流 I = S/U = 50MVA/(110kV X31/2) = 263A ,功率損耗 P = I2 R

17、= 2632 X0.095 X20X3 = 394kW。2)在cosf = 0.9 時，此時有功功率 P = 30M皿 視在功率 S = 33.333MVA ,無功功率 Q =14.528Mvar , I = S/U = 33.333MVA/(110kV X31/2) = 175A ,功率損耗P = I2 R =40 - 14.528 = 25.472Mvar 。 信息來自1752 X 0.095 X20X3 = 175kW 應(yīng)補償無功容量輸配電設(shè)備網(wǎng)補償前后有功損耗相差219kW由計算結(jié)果可知補償無功功率25.472Mvar后每小時可降低線損219kWh。信息來自: 輸配電設(shè)備網(wǎng)無功補償對電

18、力系統(tǒng)的重要性越來越受到重視，合理地投停使用無功補償設(shè)備，對調(diào)整電網(wǎng)電壓、提高供電質(zhì)量、抑制諧波干擾、保證電網(wǎng)安全運行都有著十分重要的作用。信息來自 :無功補償裝置的合理使用可以給供電企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。對于像北京電力公司這樣的大企業(yè)來說，線損每降低0.1 個百分點，就可以增加上千萬元收入。信息請登陸: 輸配電設(shè)備網(wǎng)從根本上說，要維持整個系統(tǒng)的電壓水平，就必須有足夠的無功電源來滿足系統(tǒng)負(fù)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。如果系統(tǒng)無功電源不足，則會使電網(wǎng)處于低電壓水平上的無功功率平衡，即靠電壓降低、負(fù)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(wǎng)缺乏調(diào)節(jié)手

19、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(wǎng)的運行電壓過高。我國電網(wǎng)曾在20 世紀(jì) 70 年代由于缺乏無功功率補償設(shè)備而長期處于低電壓運行狀態(tài)。有些地方想用調(diào)節(jié)變壓器分接頭的辦法來解決本地區(qū)電壓低的問題。開始， 這種辦法也有一些效果， 某些供電點電壓升高了，但這是以降低別處電壓為代價的，因為總的無功電源不足，局部地區(qū)電壓升高無功負(fù)荷增大，必然使別處無功功率更少、電壓更低。各處普遍采用調(diào)節(jié)變壓器分接頭的結(jié)果，不僅沒能提高負(fù)荷的供電電壓，而是使得無功損耗加大，整個系統(tǒng)低電壓問題更加嚴(yán)重。在這種情況下，首要的問題應(yīng)該是增加無功功率補償設(shè)備。低壓運行同時對電網(wǎng)安全帶來巨大危害，

20、系統(tǒng)穩(wěn)定性差，十分脆弱，經(jīng)受不起事故異常及負(fù)荷強烈變化對系統(tǒng)的沖擊、十分容易造成大面積的停電和系統(tǒng)瓦解的后果，國內(nèi)外均有此先例。3 . 各種無功補償設(shè)備及補償方式下面我們介紹各種無功功率補償設(shè)備及補償方式。信息來源:3.1 同步調(diào)相機同步調(diào)相機實質(zhì)上是一種不帶機械負(fù)載的同步電動機，它是最早采用的一種無功補償設(shè)備， 在并聯(lián)電容器得到大量采用后，它退居次要地位。其主要缺點是投資大，運行維護(hù)復(fù)雜。因此，許多國家不再新增同步調(diào)相機作為無功補償設(shè)備。但是同步調(diào)相機也有自身的優(yōu)點：信息來源:調(diào)相機可以隨著系統(tǒng)負(fù)荷的變化，均勻調(diào)整電壓，使電網(wǎng)電壓保持規(guī)定的水平。電容器只能分成若干個小組，進(jìn)行階梯式的調(diào)壓。調(diào)

21、相機可以根據(jù)系統(tǒng)無功的需要，調(diào)節(jié)勵磁運行，過勵磁時可以做到發(fā)出其額定100%的無功功率，欠勵磁時還可以吸收其額定的50%的無功功率。電容器只能發(fā)出無功，不能吸收無功。信息來源:調(diào)相機可以安裝強行勵磁裝置，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時，電壓劇烈降低，調(diào)相機可以強行勵磁， 保持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定，因而提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。電容器輸出無功功率與運行電壓的平方成正比，電壓降低，輸出的無功將急劇下降，比如， 當(dāng)電壓下降10%， 變?yōu)?0.9Ue 時，電容器輸出的無功功率變?yōu)?0.81Q,即其輸出的無功功率將下降 19%所以，電容器此時不 能起到穩(wěn)定系統(tǒng)電壓的作用。3.2 并聯(lián)電容器作為無功補償設(shè)備，電容器有以下顯著優(yōu)點

22、：電容器是最經(jīng)濟的設(shè)備。它的一次性投資和運行費用都比較低，且安裝調(diào)試簡單。電容器的損耗低，效率高?，F(xiàn)代電容器的損耗只有本身容量的0.02%左右。調(diào)相機除了本身的損耗外，其附屬設(shè)備還需用一定的所用電，損耗工% 30%大大高于電容器。電容器是靜止設(shè)備，運行維護(hù)簡單，沒有噪音。調(diào)相機為旋轉(zhuǎn)電機，運行維護(hù)很復(fù)雜。信息來自: 輸配電設(shè)備網(wǎng)電容器的應(yīng)用范圍廣，可以集中安裝在中心變電站，也可以分散安裝在配電系統(tǒng)和廠礦用戶。而調(diào)相機則只能固定安裝在中心變電站，應(yīng)用有較大的局限。并聯(lián)電容器是電網(wǎng)中用得最多的一種無功功率補償設(shè)備，目前國內(nèi)外電力系統(tǒng)中90%的無功補償設(shè)備是并聯(lián)電容器。3.3 并聯(lián)電抗器信息來自:并

23、聯(lián)電抗器是一種感性無功補償設(shè)備，它可以吸收系統(tǒng)中過剩的無功功率，避免電網(wǎng)運行電壓過高。為了防止超高壓線路空載或輕負(fù)荷運行時，線路的充電功率造成線路電壓升高，一般裝設(shè)并聯(lián)電抗器吸收線路的充電功率，同時， 并聯(lián)電抗器也用來限制由于突然甩負(fù)荷或接地故障引起的過電壓從而危及系統(tǒng)的絕緣。并聯(lián)電抗器可以直接接到超高壓（275kV 及以上） 線路上，其優(yōu)點是：可以限制高壓線路的過電壓，與中性點小電抗配合，有利于超高壓長距離輸電線路單相重合閘過程中故障相的消弧， 從而提高單相重合閘的成功率。高壓電抗器本身損耗小，但造價較高。并聯(lián)電抗器也可以接到低壓側(cè)或變壓器三次側(cè)，有干式的和油浸的兩種，這種方式的優(yōu)點是造價較

24、低，操作方便。從發(fā)展趨勢看，更多的將采用高壓電抗器。大型并聯(lián)電抗器的技術(shù)、結(jié)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)與大型電力變壓器類似，也有單相和三相，心式和殼式之分，心式還可以分為帶間隙柱的和空心式的，目前我國制造的高壓大容量并聯(lián)電抗器只采用心式結(jié)構(gòu)。心式電抗器的結(jié)構(gòu)與心式變壓器類似，但是只有一個繞組，在磁路中加入間隙以保證不飽和，維持線性。信息來源:3.4 靜止補償器(SVC-Static Var Compensator) 信息來源:靜止補償器是近年來發(fā)展起來的一種動態(tài)無功功率補償裝置，電容器、電抗器、 調(diào)相機是對電力系統(tǒng)靜態(tài)無功電力的補償，而靜止補償器主要是對電力系統(tǒng)中的動態(tài)沖擊負(fù)荷的補償。 根據(jù)負(fù)荷變動情況，靜止補

25、償可以迅速改變所輸出無功功率的性質(zhì)或保持母線電壓恒定。靜止補償器實際上是將可控電抗器與電容器并聯(lián)使用。電容器可發(fā)出無功功率，可控電抗器可吸收無功功率。其控制系統(tǒng)由可控的電子器件來實現(xiàn)，響應(yīng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于調(diào)相機，一般只有20ms它主要用于沖擊負(fù)荷如大型電爐煉鋼、大型軋機以及大型整流設(shè)備等。另外，在電力系統(tǒng)的電壓樞紐點、支撐點也可以用靜止補償器來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時， 靜止補償器還可以抑制諧波對電力系統(tǒng)的危害。在我國湖南、湖北、廣東、 河南等多個500kV 樞紐變電站都采用了這種裝置。信息來自:電弧爐運行時使電壓下降電器設(shè)備不能正常使用，群眾反應(yīng)強烈。電壓波動很小，完全在允許范圍內(nèi)，諧波該廠也降低

26、了線損，減少了電費支出，提信息來源:例如我國某大型煉鋼廠使用電弧爐煉鋼，嚴(yán)重影響供電質(zhì)量，15%20%， 諧波的干擾使眾多用戶的電視不能收看，在裝了靜止補償裝置后，供電質(zhì)量顯著改善，干擾明顯降低。在周圍廣大用戶普遍受益的同時，高了產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，獲得了良好的經(jīng)濟效益。靜止補償器的最大特點是調(diào)節(jié)快速。為了充分發(fā)揮它在需要無功功率時的快速調(diào)節(jié)能力， 在正常情況下應(yīng)經(jīng)常運行在接近零功率的狀態(tài)。但因正常負(fù)荷變動引起的電壓變化過程緩慢， 用一般價格比較便宜的電容器與電抗器等投切配合，完全可以滿足要求，沒有必要選用這種設(shè)備。信息來自: 輸配電設(shè)備網(wǎng)4 . 各種調(diào)壓方法的比較和應(yīng)用電力系統(tǒng)電壓的調(diào)整可以通

27、過對中樞點電壓的調(diào)整來實現(xiàn)。如果中樞點供電至各負(fù)荷點的線路較長，各負(fù)荷點的變化規(guī)律大致相同，而負(fù)荷變動較大， 則應(yīng)在高峰負(fù)荷時適當(dāng)提高中樞點的電壓以補償線路上增大的電壓損耗，在低谷負(fù)荷時，供電線路電壓損耗較小，中樞點電壓適當(dāng)降低，以防止負(fù)荷點電壓過高。這種高峰負(fù)荷時電壓高于低谷負(fù)荷時的電壓調(diào)整方式，稱為 " 逆調(diào)壓 " 。 中樞點采用逆調(diào)壓方式的，在高峰負(fù)荷時一般保持電壓比線路額定電壓高5%， 在低谷負(fù)荷時電壓下降至線路額定電壓。信息來自輸配電設(shè)備網(wǎng)對供電線路不長，負(fù)荷變化不大的中樞點，可以采用" 順調(diào)壓 " ， 順調(diào)壓就是在高峰負(fù)荷時中樞點電壓略低，低

28、谷負(fù)荷時電壓略高。順調(diào)壓一般要求高峰負(fù)荷中樞點電壓不低于線路額定電壓的102.5%，低谷負(fù)荷時中樞點電壓不高于線路額定電壓的107.5%。 信息請登陸:輸配電設(shè)備網(wǎng)介于"逆調(diào)壓"與 "順調(diào)壓"之間的是"恒調(diào)壓 "， 恒調(diào)壓是指在任何負(fù)荷時，保持中樞點電壓基本不變。一般保持 102%H 105%勺額定電壓。信息來自：電壓調(diào)整是個比較復(fù)雜的問題，因為整個系統(tǒng)每一個節(jié)點的電壓都不相同，運行條件也有差別。因此，電壓調(diào)整要根據(jù)系統(tǒng)具體情況，選用合適的方法，才能達(dá)到目的。發(fā)電機調(diào)壓，是各種調(diào)壓手段中首先被考慮的，因為它不需要附加設(shè)備，從而不需要附

29、加投資， 而是充分利用發(fā)電機本身具有的發(fā)出或吸收無功功率的能力。但是這種方法往往只能滿足電廠附近地區(qū)負(fù)荷的調(diào)壓要求，對于遠(yuǎn)端負(fù)荷，還需要采用其它調(diào)壓措施才能保證其電壓質(zhì)量。合理使用發(fā)電機調(diào)壓常?？梢栽诤艽蟪潭壬蠝p輕其它調(diào)壓措施的負(fù)擔(dān)。在無功功率不足的系統(tǒng)中，首要的問題是增加無功功率補償設(shè)備，而不能只靠調(diào)整變壓器電壓的方法。通常，大量采用并聯(lián)電容器作為無功補償設(shè)備，其突出的優(yōu)點是投資低，安裝維護(hù)方便。只是在有特殊要求的場合下，才需要采用靜止補償器或同步調(diào)相機。而靜止補償器是一種性能良好，維護(hù)方便的新型補償裝置，在價格相當(dāng)?shù)臈l件下，應(yīng)優(yōu)先選用。信息來自 :對于500kV、330kV及部分220kV

30、線路，以及大量使用電纜作為出線的電網(wǎng)，要裝設(shè)足夠的并聯(lián)電抗器，以防止線路輕載時充電功率過剩引起電網(wǎng)電壓過高。在無功電源充裕的系統(tǒng)中，應(yīng)該大力推廣有載調(diào)壓變壓器，這是在各種運行方式下保證電網(wǎng)電壓質(zhì)量的關(guān)鍵手段之一。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，電網(wǎng)負(fù)荷的峰谷差也越來越大，線路、 變壓器上高峰負(fù)荷與低谷負(fù)荷產(chǎn)生的電壓損耗的差別，已經(jīng)大到無法僅僅用發(fā)電機調(diào)壓或無功補償?shù)姆椒▉頋M足兩種運行方式下用戶電壓的要求了，其結(jié)果不是高峰負(fù)荷時用戶電壓太低，就是低谷負(fù)荷時電壓太高。在這種情況下，輸電系統(tǒng)中的一級變壓器或多級變壓器，采用有載調(diào)壓是保證用戶電壓質(zhì)量最有效的辦法.5 . 并聯(lián)電容器組的接線方式

31、電容器的接線通常分為三角形和星形兩種方式。此外， 還有雙三角形和雙星形之分。信息請登陸: 輸配電設(shè)備網(wǎng)三角形接線的電容器直接承受線間電壓，任何一臺電容器因故障被擊穿時，就形成兩相短路， 故障電流很大，如果故障不能迅速切除，故障電流和電弧將使絕緣介質(zhì)分解產(chǎn)生氣體，使油箱爆炸，并波及鄰近的電容器。因此這種接線已經(jīng)很少在10kV 系統(tǒng)中使用，只是在 380V配電系統(tǒng)中有少量使用。在高壓電力網(wǎng)中，星形接線的電容器組目前在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。星形接線電容器的極間電壓是電網(wǎng)的相電壓，絕緣承受的電壓較低，電容器的制造設(shè)計可以選擇較低的工作場強。 當(dāng)電容器組中有一臺電容器因故障擊穿短路時，由于其余兩健全相的阻

32、抗限制，故障電流將減小到一定范圍，并使故障影響減輕。星形接線的電容器組結(jié)構(gòu)比較簡單、清晰，建設(shè)費用經(jīng)濟，當(dāng)應(yīng)用到更高電壓等級時，這種接線更為有利。信息來自:星形接線的最大優(yōu)點是可以選擇多種保護(hù)方式。少數(shù)電容器故障擊穿短路后，單臺的保護(hù)熔絲可以將故障電容器迅速切除，不致造成電容器爆炸。信息來源:由于上述優(yōu)點，各電壓等級的高壓電容器組現(xiàn)已普遍采用星形接線。高壓電力系統(tǒng)的電容器組除廣泛采用星形接線外，雙星形接線也在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。 所謂雙星形接線，是將電容器平均分為兩個電容相等或相近的星形接線電容器組，并聯(lián)到電網(wǎng)母線，兩組電容器的中性點之間經(jīng)過一臺低變比的電流互感器連接起來。這種接線可以利用其中

33、性點連接的電流保護(hù)裝置，當(dāng)電容器故障擊穿切除后，會產(chǎn)生不平衡電流，使保護(hù)裝置動作將電源斷開，這種保護(hù)方式簡單有效，不受系統(tǒng)電壓不平衡或接地故障的影響。大容量的電容器組，如單臺容量較小，每相并聯(lián)臺數(shù)較多者可以選擇雙星形接線。如電壓等級較高，每相串聯(lián)段數(shù)較多，為簡化結(jié)構(gòu)布局，宜采用單星形接線。電容器一次側(cè)接有串聯(lián)電抗器和并聯(lián)放電線圈。放電線圈的作用是將斷開電源后的電容器上的電荷迅速、可靠地釋放掉。由于電容器組需要經(jīng)常進(jìn)行投入、切除操作，其間隔可能很短，電容器組斷開電源后，其電極間儲存有大量電荷，不能自行很快消失，在短時間內(nèi)，其極間有很高的直流電壓，待再次合閘送電時，造成電壓疊加，將會產(chǎn)生很高的過電

34、壓，危及電容器和系統(tǒng)的安全運行。因此，必須安裝放電線圈，將它和電容器并聯(lián)，形成感容并聯(lián)諧振電路，使電能在諧振中消耗掉。放電線圈應(yīng)能在電容器斷開電源5s 內(nèi)將電容器端電壓下降到50V。對串聯(lián)電抗器的作用，我們做一下重點介紹：信息來自: 輸配電設(shè)備網(wǎng)電容器配套設(shè)置的串聯(lián)電抗器是為了限制合閘涌流和限制諧波兩個目的，串聯(lián)電抗器限制合閘涌流的作用非常淺顯，不言而喻。但是限制諧波的原理我們需要解釋一下：所謂諧波，是指電網(wǎng)運行中存在的與工頻頻率不同的電磁波。我國電網(wǎng)使用50Hz頻率,波形按正弦規(guī)律變化的三相對稱的電源，而諧波 ( 主要是指高次諧波) ， 如 3 次、 5 次、 7 次 ,的存在， 將對電網(wǎng)工

35、頻的波形造成影響，使其不再是正弦波，而是波形發(fā)生畸變的非正弦波。波形的畸變會危及電氣設(shè)備的安全運行，造成繼電保護(hù)和自動裝置的誤動，會影響電力用戶的產(chǎn)品質(zhì)量，甚至?xí)绊懳覀兗矣秒娖鞯恼Ｊ褂茫虼讼鸵种浦C波，做為一項課題日 益受到有關(guān)部門的重視。電網(wǎng)在運行時不可能沒有諧波，很多電氣設(shè)備和用電設(shè)備在運行時都會產(chǎn)生諧波，只不過一般情況下對電網(wǎng)波形影響不大，不會危及正常的供電和用電，但某些情況則不同，如變壓器鐵心飽和、電弧爐煉鋼，大型整流設(shè)備，都會對電網(wǎng)帶來嚴(yán)重的諧波干擾，影響供電質(zhì)量，因此必須加以治理。為了回避諧波的影響，必須采取消除諧波影響的措施，其中一條重要的措施就是在電容器回路中串聯(lián)一定數(shù)

36、值的電抗器，即造成一個對n 次諧波的濾波回路。在實際運行中，3 次、 5 次、 7 次諧波分量往往偏高，是電容器濾波回路的主要目標(biāo)。所謂 3 次、 5 次、 7次 , 諧波，指的是諧波的頻率相當(dāng)于工頻的3倍、 5 倍或 7 倍。當(dāng)串聯(lián)電抗器的n 次諧波感抗與電容器的n 次諧波容抗相等時，即nwL = 1/(nwC) 時構(gòu)成串聯(lián)諧振條件，則母線的n 次諧波電壓將被抑制得干干凈凈。對于 3 次諧波：3XL = (1/3) XC,則 XL = (1/9) XC= 0.11XC;對于 5 次諧波:5XL = (1/5) XC 則 XL = (1/25) XC = 0.04XC。實際運行中，各變電站普遍

37、采有在回路中串聯(lián)12%電抗構(gòu)成3 次諧波濾波器，12%電抗率的含義是指串聯(lián)電抗器的感抗值為該回路電容器容抗值的12%,而用串聯(lián)6%電抗構(gòu)成5次諧波濾波器。不正好采用11%和 4%，而是稍大一點，目的是使電容器回路阻抗呈感性，避免完全諧振時電容器過電流。信息來自:當(dāng)變電站母線上具有兩組以上電容器組，且既有串聯(lián)大電抗的電容器組又有串聯(lián)小電抗的電容器組時，電容器組的投切順序是一個應(yīng)該考慮的問題。投切順序不合理可能造成不良后果。 由對諧波電流的分析可知：當(dāng)電容器回路呈電感性時，電容器回路和系統(tǒng)阻抗并聯(lián)分流，可使流入系統(tǒng)的諧波電流減小。信息來自: 輸配電設(shè)備網(wǎng)當(dāng)電容器回路呈電容性時，由于電容器的“補償”

38、作用， 電容器回路在諧波電壓作用下，將產(chǎn)生的諧波電流流入系統(tǒng)，這時將使系統(tǒng)諧波電流擴大，并使母線電壓波形發(fā)生畸變。也就是說，僅當(dāng)電容器回路對諧波呈電感性時，才不會發(fā)生對系統(tǒng)的諧波放大。信息請登陸 : 輸配電設(shè)備網(wǎng)當(dāng)變電站母線上既有串大電抗的電容器組又有串小電抗的電容器組時，電容器組回路各元件對諧波的阻抗如表1 ：諧波12%電抗器6%電抗器電容器 信息來源:基波 12% 6% 100% 信息來自:三次諧波36% 18% 33.3%五次諧波60% 30% 20% 信息來自: 輸配電設(shè)備網(wǎng)由表 1 可見，串12%電抗的電容器回路對3 次和 5 次諧波均呈電感性。而串6%電抗器的電容器回路對5 次諧波

39、呈電感性，而對3 次諧波卻呈電容性。也就是說，串6%電抗的電容器組會在抑制5 次諧波的同時，放大3 次諧波，如果此時系統(tǒng)恰有較大的3 次諧波分量，諧波電流就會造成電容器組過電流，使電容器過熱、振動和發(fā)出異音，嚴(yán)重時將造成熔斷器熔斷甚至燒損電容器。如果該容性回路與系統(tǒng)感抗出現(xiàn)不利組合，還會引發(fā)諧振。造成嚴(yán)重后果。回避上述隱患的辦法是：在電容器組投停順序上作出規(guī)定，當(dāng)母線具有2 組以上電容器組時，電容器組的投停順序應(yīng)按所串電抗器百分電抗大小匹配進(jìn)行。即：電抗值大的先投，回避對可能存在的3 次諧波的放大效應(yīng)，使3 次、 5 次諧波均受到抑制后，再投入串小電抗電容器組，停用時相反。在并聯(lián)電容器組操作規(guī)

40、定和并聯(lián)電容器組保護(hù)及VQ嚎置的整定時，均應(yīng)遵守這一原則。6 . 并聯(lián)電容器的保護(hù)方式6.1 保護(hù)熔絲現(xiàn)代電容器組的每臺電容器上都裝有單獨的熔絲保護(hù)，這種熔絲結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，只要配合得當(dāng)，就能夠迅速將故障電容器切除，避免電容器的油箱發(fā)生爆炸，使附近的電容器免遭波及損壞。此外，保護(hù)熔絲還有明顯的標(biāo)志，動作以后很容易發(fā)現(xiàn)，運行人員根據(jù)標(biāo)志便可容易地查出故障的電容器，以便更換。6.2 過電流保護(hù)信息請登陸: 輸配電設(shè)備網(wǎng)過電流保護(hù)的任務(wù)，主要是保護(hù)電容器引線上的相間短路故障或在電容器組過負(fù)荷運行時使開關(guān)跳閘。電容器過負(fù)荷的原因，一是運行電壓高于電容器的額定電壓，另一種情況是諧波引起的過電流。為避

41、免合閘涌流引起保護(hù)的誤動作，過電流保護(hù)應(yīng)有一定的時限，一般將時限整定到0.5s 以上就可躲過涌流的影響。6.3 不平衡電壓保護(hù)信息請登陸: 輸配電設(shè)備網(wǎng)電容器發(fā)生故障后，將引起電容器組三相電容不平衡。電容器組的各種主保護(hù)方式都是從這個基本點出發(fā)來確定的。信息來自: 輸配電設(shè)備網(wǎng)根據(jù)這個原理，國內(nèi)外采用的繼電保護(hù)方式很多，大致可以分為不平衡電壓和不平衡電流保護(hù)兩種。這兩種保護(hù)，都是利用故障電容器被切除后，因電容值不平衡而產(chǎn)生的電壓和電流不平衡來啟動繼電器。這些保護(hù)方式各有優(yōu)缺點，我們可以根據(jù)需要選擇。單星形接線的電容器組目前國內(nèi)廣泛采用開口三角電壓保護(hù)。對于沒有放電電阻的電容器，將放電線圈的一次

42、側(cè)與電容器并聯(lián)，二次側(cè)接成開口三角形，在開口處連接一只低整定值的電壓繼電器，在正常運行時，三相電壓平衡，開口處電壓為零，當(dāng)電容器因故障被切除后，即出現(xiàn)差電壓 UQ保護(hù)采集到差電壓后即動作掉閘。6.4 不平衡電流保護(hù)這種保護(hù)方式是利用故障相容抗變化后，電流變化與正常相電流間形成差電流，來啟動過電流繼電器，以達(dá)到保護(hù)電容器組的目的。常見的不平衡電流保護(hù)的方式有以下兩種：6.4.1保護(hù)所用的低變比 TA串接于雙星型接線的兩組電流器的中性線上，在正常情況下，三相阻抗平衡，中性點間電壓差為零，沒有電流流過中性線。如果某一臺或幾臺電容器發(fā)生故障，故障相的電壓下降，中性點出現(xiàn)電壓，中性線有不平衡電流I0 流過，保護(hù)采集到不平衡電流后即動作掉閘。這種保護(hù)方式比較簡單，系統(tǒng)電壓不平衡，一相接地故障、高次諧波電流及合閘涌流，都不會引起保護(hù)誤動，所以在國內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。6.4.2 橋式差動電流保護(hù)電容器組每相分為兩個支路，每相的串聯(lián)段數(shù)為雙數(shù)，其中部橋接一臺電流互感器。正常運行時，橋路中電流為零，任意一臺電容器因故障被切除后，橋接電路中將有電流流過，保護(hù)采集到該電流后即動作掉閘。6.5 過電壓保護(hù)和低電壓保護(hù)信息來自: 輸配電設(shè)備網(wǎng)電容器在過高的電壓下運行時，其內(nèi)部游離增大，可能發(fā)生局部放電，使介質(zhì)損耗增大，局部過熱