提高系統輸電穩定性和輸電能力
Published:
2024-01-30
降低電網的功率損耗。由公式I=P/√3UCOSφ可知，負荷電流I與COSφ成反比。在輸送的有功功率P為定值時，加裝無功補償設備后提高了功率因數，將使線路中的負荷電流降低，從而使線路上的有功功率損耗降低。降低電網中的有功功率損耗,是安裝無功補償設備的主要目的。
一、無功補償的作用
提高負載和系統的功率因數，減少設備的功率損耗，穩定電壓，提高供電質量。在長距離輸電中，提高系統輸電穩定性和輸電能力，平衡三相負載的有功和無功功率等。
二、無功補償的目的
1、降低電網的功率損耗。由公式I=P/√3UCOSφ可知，負荷電流I與COSφ成反比。在輸送的有功功率P為定值時，加裝無功補償設備后提高了功率因數，將使線路中的負荷電流降低，從而使線路上的有功功率損耗降低。降低電網中的有功功率損耗,是安裝無功補償設備的主要目的。
2、提高設備的供電能力，挖掘現有設備的潛力。由公式P=SCOSφ可以看出，在設備的視在功率S不變的條件下，功率因數提高后可以多輸送有功功率。以農村常有的50千伏安配變為例，當功率因數從0.7提高到0.9后，其輸出的有功功率由35千瓦提高到了45千瓦，明顯增加了配電變壓器的供電能力。
3、減少電網中的電壓損失，提高電壓質量。當電力負荷從線路上集中輸出到末端負荷點時，線路電壓損失ΔU的簡化式為：
ΔU=（PR+QX）/U
式中ΔU―線路電壓損失
P―線路輸送的有功功率
Q―線路輸送的無功功率
R―線路的電阻
X―線路的電抗
U―線路額定電壓
由以上公式可知，加裝無功補償設備后，線路輸送的無功功率Q就要減少，線路中的電壓降隨之降低，提高了電壓質量。
4、減少設備容量，節省投資。由公式S = P /COSφ可知，在輸送的有功功率P為定值時，功率因數提高后可以減少視在功率S，也就是可以減小供電設備的安裝容量，客戶不但節約了購買設備的投資，還減少了支付供電部門按供電設備容量計算的基本電費。降低客戶電費開支，減少設備投資，無功補償給電力客戶帶來了直接的經濟效益
三、輸電網的無功補償與電壓調整
輸電網多數無直供負載，一般不為調壓目的而設置無功補償裝置。參數補償多用于較長距離的輸電線路，有串聯補償（又稱縱補償）與并聯補償（又稱橫補償）之分。電壓支撐則多用于與地區受電網絡連接的輸電網的中樞點。控制臺是輕型高壓試驗變壓器的配套設備，與試驗變壓器一起作耐壓和泄漏試驗。該控制箱具有外形美觀、體積小、重量輕、操作簡單、使用維修方便等特點。
①電抗器補償
電抗器是超高壓長距離輸電線路的常用補償設備，用以補償輸電線路對地電容所產生的充電功率，以抑制工頻過電壓。電抗器的容量根據線路長度和過電壓限制水平選擇，其補償度（電抗器容量與線路充電功率之比）國外統計大多為70~85，個別為65，一般不低于60。電抗器一般常設置在線路兩端，且不設斷路器。
②串連電容補償
串聯電容用來補償輸電線路的感抗，起到縮短電氣距離提高穩定性水平和線路的輸電容量的作用。串聯電容器組多為串、并聯組合而成，并聯支數由線路輸送容量而定，串聯個數則由所需的串聯電容補償度（串聯電容的容抗與所補償的線路感抗之比）而定。串聯電容補償一般在50以下，不宜過高，以免引起系統的次同步諧振。輸電網中因阻抗不均而造成環流時，也可用串聯電容來補償。日本在110kV環網中就使用了串聯電容補償。
③中間同步或靜止補償
在遠距離輸電線路中間裝設同步調相機或靜止補償裝置，利用這些裝置的無功調節能力，在線路輕載時吸收線路充電功率，限制電壓升高；在線路重載時發出無功功率，以補償線路的無功損耗，支持電壓水平，從而提高線路的輸送容量。中間同步或靜止補償通常設在線路中點，若設在線路首末端，則調節作用消失。
輸電網的電壓支撐點與調壓輸電網與受電地區的低一級電壓的電網相聯的樞紐點，常設置有載調壓變壓器或有相當調節與控制能力的無功補償裝置，或者二者都有，以實現中樞點調壓，使電網的運行不受或少受因潮流變化或其他原因形成的電壓波動的影響，在電網發生事故時起支撐電壓的作用，防止因電網電壓劇烈波動而擴大事故。
電壓支撐能力的強弱，除與補償方法和補償容量大小有關外，更與補償裝置的調節控制能力和響應速度有關。并聯電容器雖是常用而價廉的補償設備，但其無功出力在電壓下降時將按電壓的平方值下降，不利于支撐電壓。大量裝設并聯補償電容器反而有事故發生助長電網電壓崩潰的可能性。采用同步調相機和靜止無功補償裝置輔以適當的調節控制，是比較理想的支撐電壓的無功補償設備。近年來，國內外均注重靜止補償裝置的應用。
2.配電網的無功補償與電壓調整
以相位補償和保證用戶用電電壓質量為主。
①相位補償亦稱功率因數補償
用電電器多為電磁結構，需要大量的勵磁功率，致使用戶的功率因數均為滯相且較低，一般約為0.7左右。勵磁功率——滯相的無功功率在配電網中流動，不僅占用配電網容量，造成不必要的損耗，而且導致用戶電壓降低。相位補償是以進相的無功補償設備（如并聯電容器）就近供給用戶或配電網所需要的滯相無功功率，減少在配電網中流動的無功功率，降低網損，改善電壓質量。中國對大電力用戶要求安裝無功補償裝置，補償后的功率因數不得低于0.9。
為保證用電電器有良好的工作電壓，避免受配電網電壓波動的影響，配電網需要進行電壓調整。配電網電壓調整的措施包括：中心調壓、調壓變壓器調壓和無功補償調壓。、
②利用地區發電廠或樞紐變電所進行中心調壓
這種措施簡單而經濟方便，但它只能改變整個供電地區的電壓水平，不能改善電壓分布。當供電地區的地域比較廣闊、供電距離長短懸殊時，中心調壓措施往往不能兼顧全區，有顧此失彼的缺點。
③調壓變壓器調壓
可彌補中心調壓方式的不足，進行局部調壓。調壓變壓器有有載調壓變壓器、串聯升壓器和感應調壓器三種。有載調壓變壓器與感應調壓器一般用于特定負荷點，串聯升壓器則用于供電線路。
調壓變壓器的調壓作用是靠改變電力網的無功潮流來實現的。它本身不僅不產生無功功率，而且還因本身勵磁的需要而消?耗無功功率。當電網的無功電源不足時，調壓變壓器的調壓效果不顯著。相反地，若調壓變壓器裝設過多，將加重配電網的無功功率消耗，拉低全網電壓水平，增大網損，降低并聯電容器的無功出力，嚴重時有可能造成惡性循環的趨向。
?④無功補償調壓
?由于增加了電力網的無功電源，能起到改善電網電壓的作用。裝設于變電所內的無功補償裝置，還可采用分組投切的辦法，對供電地區實行中心調壓。
?串聯電容補償，可用于配電網中進行局部調壓。距離較長的重載線路，使用串聯電容補償，效果較好。因其調壓作用是由線路滯相電流流過串聯電容而產生的電壓升高來實現的。故線路負載愈重，功率因數愈低，串聯電容補償調壓的作用愈顯著。這種調壓作用隨線路負載的變化而變化，具有自行調節的功能。串聯電容器所產生的無功功率，也增加了電力網的無功電源，可改善電力網的電壓水平。串聯電容能使線路受端的電動機產生自勵磁現象，在設計、使用時，需采取預防措施。
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