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        無(wú)功功率的補(bǔ)償與平衡

        2017-10-16 19:56:56雷亮高原
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2017年29期
        關(guān)鍵詞:無(wú)功功率電力系統(tǒng)電壓

        雷亮++高原

        摘 要:電力系統(tǒng)運(yùn)行電壓與無(wú)功功率的分布和平衡密切相關(guān),在額定電壓附近,無(wú)功功率隨電壓上升而增加,隨電壓下降而減小。如果系統(tǒng)存在擾動(dòng),系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)無(wú)功功率缺額,會(huì)導(dǎo)致電壓小于臨界電壓值,最后造成電力系統(tǒng)崩潰。所以,關(guān)于系統(tǒng)的無(wú)功功率與電壓的控制,將會(huì)成為電力系統(tǒng)中重要任務(wù)。通過(guò)改變帶負(fù)荷調(diào)壓變壓器分接頭的檔位、配置合理的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備等措施,控制各無(wú)功電源之間的分配,減少有功功率損耗和電壓損耗,降低網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行所需要的費(fèi)用,從而提高供電質(zhì)量。

        關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng);無(wú)功功率;電壓;設(shè)備

        中圖分類號(hào):TM714.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A 文章編號(hào):2095-2945(2017)29-0100-02

        引言

        在現(xiàn)代電力市場(chǎng)運(yùn)行中,供電企業(yè)的基本目標(biāo)是安全、可靠、穩(wěn)定地向電力用戶提供高質(zhì)量的能源。電壓是衡量電能質(zhì)量的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn),各類電氣設(shè)備只有在額定電壓下才能正常工作,電壓過(guò)高容易損毀設(shè)備,電壓過(guò)低則輸出功率過(guò)低,無(wú)法滿足正常使用。電壓質(zhì)量的好壞不僅影響著電氣設(shè)備的安全與使用,還影響著整個(gè)電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)、生產(chǎn)生活的安全穩(wěn)定等諸多方面。因此,保證良好的電能質(zhì)量、降低系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)損耗具有十分重要的經(jīng)濟(jì)意義。

        在電力系統(tǒng)中,有功功率的平衡影響系統(tǒng)頻率的波動(dòng),無(wú)功功率的變化則與電壓的波動(dòng)密切相關(guān)。電力系統(tǒng)運(yùn)行的主要任務(wù)是傳輸有功功率,而有功功率的傳輸需要消耗一定的無(wú)功功率,沒(méi)有無(wú)功功率的話,變壓器、電動(dòng)機(jī)等設(shè)備就沒(méi)法建立磁場(chǎng),這些設(shè)備也就沒(méi)法工作,有功功率也就無(wú)從談起。電力系統(tǒng)要求:系統(tǒng)中的無(wú)功設(shè)備發(fā)出的無(wú)功功率必須滿足系統(tǒng)自身的無(wú)功損耗和負(fù)荷的無(wú)功功率需求。隨著經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng),電力系統(tǒng)供電電壓的質(zhì)量必須緊跟整個(gè)社會(huì)的需求,不斷提升電壓穩(wěn)定性,降低電壓波動(dòng),而無(wú)功功率的平衡密切影響電壓質(zhì)量,是造成電壓波動(dòng)的重要因素之一。因此, 研究無(wú)功功率的補(bǔ)償與平衡,改善電力系統(tǒng)的電壓質(zhì)量,是供電企業(yè)不可忽視、極其重要的研究課題。

        1 無(wú)功功率與電壓的關(guān)系

        電力系統(tǒng)的電壓水平改善可以依靠系統(tǒng)內(nèi)部的無(wú)功電源補(bǔ)償與平衡實(shí)現(xiàn)。在無(wú)功需求比較大的地區(qū),臨近變電站配置足量的無(wú)功電源,實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的就地補(bǔ)償,避免無(wú)功功率的遠(yuǎn)距離傳輸,則可以很好地保持電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性,保證電網(wǎng)電壓的高水平運(yùn)行。反之,假如無(wú)功設(shè)備配備不夠,則無(wú)功功率補(bǔ)償不足,電網(wǎng)電壓容易出現(xiàn)較大波動(dòng),影響電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。因此,在電力系統(tǒng)中必須裝設(shè)足量的無(wú)功設(shè)備,實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的平衡穩(wěn)定,保證電網(wǎng)電壓的高質(zhì)量運(yùn)行。

        向電力用戶提供穩(wěn)定可靠的電壓質(zhì)量是電力企業(yè)的主要任務(wù)之一, 就必須要依照國(guó)家法律法規(guī),保證供電電壓的偏移和波動(dòng)都在規(guī)定的允許范圍內(nèi)。無(wú)功功率是影響電壓質(zhì)量的一個(gè)重要因素,維持電力網(wǎng)的電壓水平, 與無(wú)功功率的平衡之間關(guān)系密切。無(wú)功功率在電力系統(tǒng)內(nèi)部傳輸時(shí),會(huì)產(chǎn)生一定的有功功率損耗和電壓降落,使得負(fù)荷側(cè)的電壓偏移。如果電力系統(tǒng)中無(wú)功設(shè)備無(wú)法滿足無(wú)功功率的需求時(shí),就應(yīng)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行電壓進(jìn)行調(diào)整。如果輸電線路首端電壓不變,無(wú)功功率經(jīng)過(guò)各級(jí)輸變電設(shè)備長(zhǎng)距離輸送,將使得沿線路各節(jié)點(diǎn)的電壓下降,電壓損耗增加。因此,應(yīng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)電力系統(tǒng)的無(wú)功功率平衡和各區(qū)域的無(wú)功功率平衡,減少因大量無(wú)功傳輸而增加的有功功率和電壓損耗,電力系統(tǒng)應(yīng)盡量做到無(wú)功就地平衡。

        無(wú)功負(fù)荷在時(shí)間上的差異變化以及無(wú)功潮流在電網(wǎng)上傳輸?shù)母淖?,是?dǎo)致電力系統(tǒng)電壓波動(dòng)的主要原因之一。所以,電力系統(tǒng)必須配備足夠的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備和調(diào)壓裝置, 可以消除此種原因引起的電壓波動(dòng)和偏移, 避免嚴(yán)重的低電壓或高電壓運(yùn)行狀態(tài)。

        2 無(wú)功功率與線損的關(guān)系

        當(dāng)電力系統(tǒng)傳輸電能時(shí),網(wǎng)絡(luò)電阻會(huì)導(dǎo)致?lián)p耗,無(wú)論是有功功率還是無(wú)功功率在網(wǎng)絡(luò)上的傳輸,都會(huì)造成線路上的有功功率損耗。有功功率損耗的多少與網(wǎng)絡(luò)電阻的阻值大小成正相關(guān),即線路阻值越大,損耗越大。如果某一電網(wǎng)的有功傳輸固定, 則電網(wǎng)中的有功損耗與傳輸?shù)臒o(wú)功多少也是成正相關(guān),減少無(wú)功功率在線路上的傳輸,可以有效地降低電網(wǎng)的有功功率損耗。因此,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)已定,輸送的有功功率一定時(shí),無(wú)功功率的變化嚴(yán)重影響系統(tǒng)中總的功率損耗。所以, 要盡可能減少無(wú)功功率在線路上的遠(yuǎn)距離傳輸,實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率的就地平衡, 可以明顯地降低電網(wǎng)線損。

        3 無(wú)功功率與諧波的關(guān)系

        電力系統(tǒng)負(fù)荷在消耗電能的同時(shí)也產(chǎn)生諸多諧波,這些諧波回傳至電力系統(tǒng)中,在電網(wǎng)上傳輸會(huì)引起電壓波動(dòng), 短時(shí)間內(nèi)造成電壓峰值的劇烈變化,嚴(yán)重影響電網(wǎng)的安全運(yùn)行。產(chǎn)生諧波的裝置大多是消耗基波無(wú)功的裝置,補(bǔ)償諧波的裝置通常也是補(bǔ)償基波無(wú)功的裝置。因此,無(wú)功功率控制與諧波有密切的關(guān)系。限制諧波較全面的技術(shù)措施就是分析系統(tǒng)中諧波源所在,研究諧波類型和頻率,就近安裝諧波消除設(shè)備,就地削弱諧波,避免諧波往電力系統(tǒng)更遠(yuǎn)處傳播。無(wú)功補(bǔ)償裝置會(huì)局部地影響到電力系統(tǒng)的諧振頻率,在配置無(wú)功補(bǔ)償裝置時(shí),電力系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)盡量避免諧波共振的發(fā)生。

        4 無(wú)功功率的平衡與補(bǔ)償

        綜上所述,電力系統(tǒng)在運(yùn)行中必須配備足夠的無(wú)功補(bǔ)償裝置,利用這些裝置的無(wú)功平衡,就能夠很好地改善電網(wǎng)的功率因數(shù),減少線路功率損耗,改善三相不平衡運(yùn)行,提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性和輸電能力。同時(shí),系統(tǒng)中需要保持足夠的無(wú)功電源備用,避免系統(tǒng)跳線或者因事故切除部分無(wú)功電源,致使系統(tǒng)無(wú)功潮流波動(dòng),造成系統(tǒng)電壓劇烈變化。電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹饕O(shè)備包括同步調(diào)相機(jī)、電力電容器和靜止補(bǔ)償器等。系統(tǒng)中分散的、小容量的無(wú)功補(bǔ)償可以利用電力電容器,大容量的無(wú)功電源配置則通常采用同步調(diào)相機(jī)或者靜止補(bǔ)償器。

        4.1 同步調(diào)相機(jī)endprint

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