电网电压稳定与无功功率补偿的研究

江苏电器江苏电器 (2008 No.4)作者简介：翁利民(1969- )，男，教授级高级工程师，博士，从事电力系统电压稳定与配电网电能质量的研究。

0 引言

电力系统电压稳定是指系统在受到扰动后，在系统特性和负荷特性共同作用下，维持负荷点电压运行在平衡点附近的能力。研究表明：电压及其稳定与无功功率是密不可分的。一般地，对应于有功功率恒定时的电压(无功功率特性)，d Q r /d V =0就是系统电压稳定临界点或电压失稳点，当d Q r /d V ＜0时，系统电压稳定。电压崩溃是电力系统负荷点电

电网电压稳定与无功功率补偿的研究

从电压稳定的基本概念和现有的研究成果出发，分析了电压稳定的机理和无功功率补偿电压稳定；电压崩溃；无功补偿；静止无功补偿器；静止无功发生器翁利民1，2，张莉1，靳建峰3

(1 中冶南方工程技术有限公司，湖北 武汉 430080；2 武汉大学 电气工程学院，湖北 武汉 430072; 3 郑州电力高等专科学校，河南 郑州 450004)

Abstract: Starting from basic concept on voltage stability and existing study results, analysis was made to mechanism of voltage stability and the method of reactive power compensation, making clear for three features of existing power network reactive problems, describing that reactive power balance of the system is closely linked with voltage stability and voltage collapse, and as for different methods of reactive compensation, corresponding methods are raised to the taking place of voltage collapse prevention. Analysis was made to working characteristics and basic working principles of static var compensator (SVC) and static var generator (SVG), having carried out comparison and comment for SVC and SVG, with the conclusion made that SVG can better control the distribution of reac-tive power to raise voltage stability level of power network, effectively avoiding voltage collapse.

Key words: voltage stability; voltage collapse; reactive compensation; static var compensator (SVC); static var generator(SVG)

WENG Li-min 1,2, ZHANG Li 1, JIN Jian-feng 3

（1 WISDRI Engineering & Research Incorporation Limited, Wuhan 430080, China;2 College of Electrical Engineering Wuhan University, Wuhan 430072 , China;

3 Zhengzhou Electric Power College, Zhengzhou 45000

4 , China ）

Study on Power Network Voltage Stability and Reactive

Power Compensation

中图分类号：TM714.3 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2008)04-0018-04

摘 要：关键词：压失去稳定后急剧下降的结果或过程，电压崩溃是指系统在某个全局性的(如故障、失去较大电源)或局部的扰动作用下，出现系统电压在短时间内持续、不可逆转的下降，最终导致大面积停电，系统稳定性破坏。电压崩溃可以是全局的，也可以是局部的，系统电压失稳后可能导致电压崩溃，但电压崩溃不是电压失稳的唯一终极结果，电压失稳后是否发生电压崩溃，关键取决于负荷的电压特性。

随着大容量电动机和其它感性负载的使用，电力系统的无功功率的研究呈现三个新特点：(1)无

的方法，明确现今电网无功问题的三个特点，说明系统的无功功率平衡与电压稳定和电压崩溃是密不可分的，并就无功补偿的不同方式，对防止电压崩溃的发生提出了相应的对策。分析了静止无功补偿器(SVC)与静止无功发生器(SVG)的工作特性与基本原理，对SVC与SVG进行了比较与述评，得出了应用SVG 可以更好地控制无功功率的分布，提高电网的电压稳定水平，有效地避免电压崩溃的结论。

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功功率需求量有较大的增加；(2)无功功率的波动

较大；(3)无功问题常常伴随谐波问题出现。无功

功率的缺乏不仅会引起电压下降，而且还会影响到

电压稳定，甚至会引起电压崩溃，国际与国内出现

的几次大面积停电事故，要么是无功问题直接引起

电压崩溃，要么是在停电中伴随着电压崩溃问题。

说明现在电力系统中的电压与无功问题变得愈来

愈严重与复杂，有必要对其进行关联分析与研究。

1 电压稳定研究及其机理

电压稳定性研究按采用的模型可划分为两大类

别，一类是基于潮流方程的静态研究，另一类是基

于微分方程的动态研究。电力系统本质上是一个动

态的过程，系统中所有的动态元件都对电压稳定有

着重要影响。电压稳定的研究一般通过电压失稳不

同的表现形式进行分析：

(1)静态电压稳定问题，负荷的缓慢增加导致

负荷端母线电压缓慢下降。在到达电力系统承受负

荷增加能力的临界值或接近临界值时，任何使系统

状态越出临界值的扰动，如负荷的继续增加、系统

故障或系统运行的正常操作都将使负荷母线电压发

生不可逆转的突然下降，这种特点的电压稳定丧失是不易被运行人员觉察的。

(2)动态电压稳定问题，电力系统发生故障后，为保证其功角暂态稳定及维持系统频率，除了进行网络操作外，也可进行自动切机切负荷等操作，由于系统结构变得脆弱或全系统电源支持负荷的能力变脆弱，缓慢的负荷恢复过程可能导致电压失稳。

(3)暂态电压稳定问题，在电力系统发生故障或其他类型的大扰动后，在伴随系统处理事故的过程中，发电机之间相对摇摆且某些负荷母线电压发生不可逆转的突然下降，而此时发电机之间的相对摇摆可能并未超出使电力系统功角失稳的程度。

自从电压稳定问题受到重视以来，电压崩溃现象的机理探讨一直很活跃，提出了各种各样的解释。目前对电压崩溃机理的认识仍存在着巨大的差异，现阶段对于电压崩溃现象的物理解释主要有P-U曲线解释、无功功率平衡解释、有载调压开关OLTC负调压作用解释和同步电机解释等。

无功功率解释表明：在电力系统中电压水平的图1 典型的电压稳定研究的无功功率解释Q

22Δ11

ΔQ(U)

Q

L

(U)

Q

G

(U)

2

2'

2''

ΔU

1

1''

1'

电网电压稳定与无功功率补偿的研究

高低主要受无功功率的影响。把电压崩溃与某种形

式的无功功率的不平衡联系起来，这类观点的典型

代表便是传统的dΔQ/d U判据，这是一种经典的直

观物理解释。

在dΔQ/d U中，ΔQ=Q

G -Q

L

,该判据的意义是：

当电力系统某一负荷节点无功功率不平衡量对该节

点电压的导数小于0时，该节点是电压稳定的；大于0时则是电压不稳定的；等于0的状态对应于静态电压稳定临界点。

设讨论的为某一系统中的一个负荷节点，如图1所示，给出了向这点供电的电源的无功功率静态电压特性曲线Q

G

和负荷的无功功率静态电压特性曲

线Q

L

。

正常运行时，该节点输入、输出的无功功率必

须平衡，即必须运行于Q

G 和Q

L

的交点。但是这样的

交点有两个，系统在这两点是否都能稳定可行可以用小干扰法来加以分析。

1)在点1运行时，如果一个微小的扰动使该节点的电压略微下降，则负荷需要的无功功率将改变到与1″对应的值，电源供应的无功功率将改变到与1′对应的值，该节点无功功率将有过剩，电源向该节点输送的无功功率将减少，网络中的电压降落也将相应减少，该节点电压又恢复到初始值。当系统中出现微小的扰动使该节点电压上升一个微量ΔU＞0时，则该节点无功功率将有缺额，迫使电源多送无功功率，网络中的电压损耗也相应增大，导致该节点电压下降而恢复到原始值。所以，在点1运行时电压是静态稳定的。

2)在点2运行时的情况不同，用相似的方法可以得出点2电压不稳定的结论。

在点1运行时电压处于较高水平而dΔQ/d U＜0在点2运行时电压处于较低水平而dΔQ/d U＞0，所

；

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以合乎逻辑的结论便是上面介绍的dΔQ/d U判据。

2 改善电压稳定性的方法与措施

目前普遍认为，加强无功备用，提高紧急状态下的无功应变能力，防止无功功率的远距离传输，紧急切负荷，闭锁甚至反调OLTC是预防电压不稳与电压崩溃的有效措施。下面列出的是改善无功功率分布的主要方法。

2.1 保持各区域的无功功率供需平衡

扩大发电机的相位滞后和相位超前的容量，使电源的接入能够加强电网结构而不是削弱。充分考虑发电机组的作用，即在系统出现电压严重下降的情况下，保持尽可能多的发电机组运行极为重要。发电机和励磁机的过负荷能力可以延缓电压崩溃的时间，装设足够的无功补偿设备同样是保持各区域的无功功率供需平衡的直接有效措施。

2.2 改善输电系统的电压和无功功率特性

采用多回路的输电线路和环形系统，提高输电系统电压等级，加强受端电网的电源支撑。在受端接入调相机和其它无功补偿装置，形成潮流减少的趋势，改善受端的电压、潮流特性，提高受端电压恒定的能力。

1)串联电容器：使用串联电容器可有效地减少线路电抗，从而降低净无功网损。基于这一措施，线路可以从其一端的强系统向其另一端的无功短缺的系统传送更多的无功功率。

2)并联电容器：虽然并联电容器的过分使用可能是电压不稳定问题的原因之一，但是有时附加的电容器也能解决电压不稳定问题，因为此时可以在发电机中预留出“旋转无功储备”。通常，所要求的无功功率大多是就地提供的，而发电机主要提供有功功率。

3)静止无功补偿器SVC与静止无功发生器SVG：SVC、SVG等动态无功补偿装置可解决动态情况下的无功快速跟踪补偿问题，并且与同步补偿机等配合使用对控制电压和防止电压崩溃也是有效的。但必须认识到动态无功补偿装置有很确定的极限，当一个超过了规划准则的扰动使其达到极限值时，系统中的电压崩溃会与其有很大的关系。

2.3 在较高电压下运行与低电压甩负荷

在较高电压下运行可减少系统的无功需求，因为它使发电机运行在远离无功极限的地方，因此，帮助运行人员预留了对电压的控制。

低电压甩负荷可以减少一定的负荷，进而避免电压崩溃。在辐射状负荷的场合下，甩负荷应该基于一次侧电压。在静态稳定中，甩掉受端系统中的负荷将是最有效的。

另外，采用低功率因数发电机也是一种有效的技术措施。在无功短缺地区或靠近偶尔需要大的无功储备地区时，采用功率因数为0.85或0.8的发电机，进一步采用具有无功过负荷能力的高功率因数发电机加并联电容器组，可能更灵活、更经济。

3 无功补偿与谐波抑制

电网中广泛使用的无功补偿方式是固定电容器补偿，但是现在由于负荷的构成发生了变化，传统的补偿方式已不能适应电力系统的要求，而基于电力电子元器件构成的SVC、SVG等柔性输配电设备则能很好地对无功功率进行动态补偿，进而稳定电压水平和抑制高次谐波。

3.1 静止无功补偿器

SVC装置[1]是一种快速调节无功功率的装置，它可使所需无功功率作随机调整，从而保持在冲击性负荷连接点的系统电压水平的恒定。它可有效抑制冲击性负荷引起的电压波动和闪变、高次谐波，提高功率因数，还可实现按各相的无功功率快速补偿调节实现三相无功功率平衡，使负荷处于稳定、安全、可靠的运行状态。SVC由可控支路和固定(或可变)电容器支路并联而成，主要有四种类型，即可控硅阀控制空芯电抗器型(TCR型)、可控硅开关控制电容器型(TSC型)、自饱和电抗器型(SR 型)和可控硅阀控制高阻抗变压器型(TCT型)，其中TCR型具有反应时间快(5～20ms)、运行可靠、无级补偿、分相调节，能平衡有功、适用范围广、价格便宜等优点。TCR装置还能实现分相控制，有较好的抑制不对称负荷的能力，因而其应用最广，使用例子最多。其基本的无功平衡原理如下。

TCR型补偿装置典型结构图如图2所示，在实际应用中，一般由TCR和若干组不可控电容器FC(滤波器)并联而成。通过控制与电抗器串联的双向晶闸管的导通角，既可以向系统输送感性无功电流，又可以向系统输送容性无功电流。

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由于TCR的基波等效电纳为：

式中：α—晶闸管触发延迟角；L —电抗器电感；ω—系统基波角频率。

因TCR与FC并联，则整个SVC的等效电纳为： 从式(2)可以看出，SVC的等效电纳也是晶闸管触发延迟角α的连续函数，通过改变晶闸管的触发延迟角，就可以连续改变SVC的等效电纳。

TCR 型和TSC 型补偿器都能有效的补偿系统中的无功电流，但各有自己的缺点，TCR 型补偿器容易产生谐波，而TSC 型补偿器对于冲击性负荷引起的电压闪变不能进行很好的抑制。二者的缺点正是对方的优点，所以TCR+TSC 型补偿器应运而生。由TCR 提供可调的感性无功功率，FC 提供容性无功功率，同时作为5、7次谐波的滤波器，当FC 提供的容性无功功率不足时，TSC 投入运行。

所有形式的SVC 都属于并联无功补偿装置，补偿原理都是通过控制晶闸管的触发角，改变接入电网中的等效电纳，而达到调节输出无功目的。但这些SVC 设备之所以能产生感性无功功率，依靠的是其中的电容器，这就导致SVC 与静电电容器补偿装置有着同样不可弥补的障碍，即当电压水平过于低下，急需无功补偿时，补偿器的输出反而会减少。3.2 静止无功发生器

由于电力电子技术的飞速发展，使用大功率可关断晶闸管(GTO)器件代替普通的晶闸管构成的无功补偿器已开始进入实用阶段。这种装置称为静止无功发生器(Static Var Generator,简称SVG)。SVG可以分为电压型和电流型两种类型，直流侧分别采用电容和电感作为储能元件。实际上，由于运行效率的原因，迄今投入实用的SVG大都采用电压型桥式电路,如图3所示，其结构简单、能量损耗小、成本低且易于控制，因此，SVG往往专指采用自换相的电压型桥式电路作为动态无功补偿装置。

SVG的基本原理[2]就是将自换相桥式电路通过电抗器或直接并联到电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或直接控制其交流侧就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。典型的电压型SVG 的工作原理：以二极管构成的整流桥从交流系统吸取少量有功功率，对直流电容C 充电，保持电压稳定。控制器根据电网无功变化情况，通过6个全控型开关器件构成的三相逆变器向系统输入感性或容性无功。SVG向系统注入的无功功率可表示为：

Q =V 2

S /(2R S )·sin2δ 式中：V S —系统电压；

R S —逆变桥的等效电阻；

δ—SVG输出电压与V S 的夹角。由式(3)可知，通过调节

δ的大小，就可以控制SVG注入系统的无功功率。由于R S 很小，所以调节范围非常大。如果多台SVG并联移相输出，则既可加大补偿容量，又能抑制装置本身的谐波电流。3.3 SVG与SVC的比较

与SVC 相比，SVG 还具有一些突出优势：

(1)谐波量小：在多种型式的S V C装置中，S V C 本身产生一定量的谐波，如T C R型的5、7次特征次谐波量比较大，占基波值的5%～8%，给SVC系统的滤波器设计带来困难。而在S V G中则完全可以采用桥式交流电路的多重化技术、多电平技术或P W M技术来进行处理，以消除次数较低的谐波。

(2)连接电抗小：SVG接入电网的连接电抗，其作用是滤除电流中可能存在的较高次谐波，另外起到将变流器和电网这两个交流电压源连接起来的作用，因此所需的电感值并不大，也远小于补偿容量相同的TCR等SVC装置所需的电感量。此外，对于那些以输电补偿为目的的S V G来讲，如果直流侧采用较大的储能电容，则S V G还可以在必要时短时间内向电网提供一定数量的有功功率，这对于电力网来

图2 FC+TCR型SVC典型结构图

B L (α)=

2π-2

α-sin2απωL

(1)

(2)B (α)=B L (α)-B C =2π-2

α-sin2απωL

-B C

图3 电压型SVG的电路基本结构

(3)

电网电压稳定与无功功率补偿的研究U

C

L

T 1T 2

i

a b c

X

a

X b X c C

T 1

D 1T 3D 3T 5D 5

T 2

D 2

T 4

D 4

T 6

D 6

(下转第53页)

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江苏电器 (2008 No.4)

[7] Billinton R, Fotuhi-Firuzabad M, Sidhu T S.

Determination of the Optimum Routine Test and Self-Checking Intervals in Protective Relaying Using a Reliability Model[J]. IEEE Transactions on Power Systems，2002，17(3)： 663-669.

[8] Luo Yanyan, Lu Jianguo, Li Zhigang. Study on

Methods of Reliability Test for Switches[C]// The Proceedings of 47th Relay Conference, 1999.

[9] 朱云祥，刘炳彰，黄奇峰，等.低压断路器可靠性

验证试验装置[J]. 低压电器，2000(2)：45-48.

收稿日期：2008-01-10

过载继电器的可靠性及试验方法

电网的无功补偿—

摘要 电压是电能质量的重要指标之一，网损是电力企业的一项重要综合性技术经济指标。长期以来电力系统网络损耗问题比较突出，而无功补偿是降低线损的有效手段。随着电力系统负荷的增加，对无功功率的需求也日益增加。在电网中的适当位置装设无功补偿装置成为满足电网无功需求的必要手段。 本文从无功补偿的现实意义出发，分析了无功补偿的必要性和经济效益。简单介绍了目前无功补偿研究的现状，探讨无功补偿的原理并对主要的几种无功补偿方式进行了简要的分析，给出本文设计用于并联电容器组补偿方式的智能低压无功补偿装置的研究任务。装置采用ATT7022A检测电网运行参数，减少了CPU运算量，提高电网参数辨识的精度，并可以简化系统软件设计。系统以Atlmega64处理器为控制核心，采用功率因数控制和电压限制相结合的方式工作，并给出采用永磁真空开关在特定电压相角投切电容器的方法，有效解决了电容器投切过程中在线路上产生涌流的缺点，并设有多种保护措施，保护系统可靠、稳定运行。装置还设计了友好的人机接口和通讯接口，使用方便。 关键词：无功补偿、并连电容器、ATT7022A、Atlnega64

ABSTRACT V oltage is one of important quality index of electric power system. Power loss is an important synthesis technical and economic index of power companies. In the past several years, the problem of power loss is very serious. However, reactive compensation is an effective method to save power loss .Due to increasing loads of electric power system, demand of reactive power was also increasing. It became necessary means that reactive power compensation devices were installed in proper position of electric network. This thesis considers the significance of reactive Power compensation and analyses the indispensability and economic benefits of reactive Power compensation. The development status of reactive power compensation is briefly introduced. Principles of reactive power compensation are explained. Several primary reactive power compensation solutions are discussed. This thesis proposed an intelligent low voltage reactive compensation control scheme and implemented device for shunt capacitor compensation. An ATT7022A is adopted to detect the power grid operation information to reduce the calculation volume of CPU and enhance the precision of power grid parameter identification. This also simplifies design work of the software. ATMEGA64 is utilized as the main process unit and method combining power factor control and voltage limitation is used as the system working mode. Specific voltage phase is determined to switching shunt capacitor via permanent magnetic vacuum synchronous switch. Thus the surge produced during the traditional capacitor switching method is greatly diminished. It provides diverse protect measures to ensure the stability and reliability. It bears friendly human machine

电力系统无功补偿的意义及补偿方案

电力系统无功补偿的意义及补偿方案 电力系统的无功功率平衡是系统电压质量的根本保证。在电力系统中,整个系统的自然无功负荷总大于原有的无功电源,因此必须进行无功补偿。合理的无功补偿和有效的电压控制,不仅可保证电压质量,而且将提高电力系统运行的稳定性、安全性和经济性。 ·8.1 提高功率因数的意义 在用电设备中按功率因数划分，可以有以下三类：电阻性负荷、电感性负荷、电容性负荷。在用电设备中绝大部分为感性负荷。使用电单位功率因数小于1。功率因数降低以后，将带来以下不良后果： 1）使电力系统内电气设备的容量不能充分利用，因发电机和变压器电流是一定的，在正常情况下是不允许超过的，功率因数降低，则有功出力将降低，使设备容量不能得到充分利用。 2）由于功率因数降低，如若传输同样的有功功率，就要增大电流，而输电线路和变压器的功率损耗和电能损耗也随之增加。 3）功率因数过低，线路上电流增大，电压损耗也将增大，使用电设备的电压也要下降，影响异步电动机和其他用电设备的正常运行。 为了保证供电质量和节能，充分利用电力系统中发变电设备的容量，减小供电线路的截面，节省有色金属，减小电网的功率损耗、电能损耗，减小线路的电压损失，必须提高用电单位的功率因数。改善功率因素是充分发挥设备潜力，提高设备利用率的有效方法。 ·8.2 补偿装置的确定： 无功补偿装置包括系统中的并联电容器、串联电容器、并联电抗器、同步调相机和静止型动态无功补偿装置等。 1）同步调相机：同步调相机在额定电压±5%的范围内，可发额定容量，在过励磁运行时，它向系统供给感性的无功功率起无功电源作用，能提高系统电压；在欠励磁运行时，它从系统吸收感性的无功功率起无功负荷作用，可降低系统电压。 装有自动励磁调节装置的同步调相机，能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸收）无功功率，进行电压调节，但是调相机的造价高，损耗大，维修麻烦，施工期长。 2）串联电容补偿装置：在长距离超高压输电线路中，电容器组串入输电线路，利用电容器的容抗抵消输电线的一部分感抗，可以缩短输电线的电气距离，提高静稳定和

南方电网无功电压问题浅析_最终版

作者简介：李智欢 (1985—)，男，工程师，博士，研究方向为电力系统无功优化； 张艳艳(1991—)，女，硕士研究生，研究方向为电力系统分析与计算。 南方电网无功电压问题浅析 李智欢1，张艳艳2，苏寅生1，黄河1，陈金富2 (1.中国南方电网有限责任公司，广东 广州 510623； 2. 强电磁工程与新技术国家重点实验室(华中科技大学)，湖北 武汉 430074) 摘 要：本文简要介绍了无功电压控制策略，给出了南方电网无功配置情况、无功平衡情况、N-1电压水平情况，分析了南方电网无功电压运行存在的问题，并提出相应的措施和建议，从电网运行方式安排、静态无功补偿、无功分层分区平衡控制、动态无功支撑、电压无功自动控制和电压无功监督管理方面对南方电网的无功电压工作提出建议。 关键词：南方电网；无功功率；电压水平；无功电压控制 Analysis on Southern Power Grid Reactive V oltage Problem LI Zhi-huan 1, ZHANG Yan-yan 2, SU Yan-sheng 1, HUANG He 1, CHEN Jin-fu 2 (1.China Southern Power Grid Co. Ltd., Guangzhou 510623, China ； 2. State Key Laboratory of Advanced Electromagnetic Engineering and Technology (Huazhong University of Science and Technology), Wuhan 430074, China) Abstract: The paper uses BPA which is developed by China Electric Power Research Institute to simulate and analyze and make calculation based on southern power grid operation mode data. The paper gives cases about southern power grid reactive power configuration, reactive power balance and N-1 voltage level. Analyzes the problems existing in the southern power grid reactive voltage operation, and puts forward corresponding measures and Suggestions. Recommendations are made on southern power grid reactive voltage operation in respects of power grid operation arrangement, static reactive power compensation, reactive layered and zoned control balance control, dynamic reactive power support, Automatic V oltage Control (A VC), and voltage reactive power supervision and management. Key Words: South China Power Grid; reactive power; voltage level; reactive power and voltage control 0 引言 南方电网覆盖五省区，包括广东、广西、云南、贵州和海南。其中云南、贵州500kV 网络呈辐射状，广东、广西存在多个500kV 输电环网，海南以220kV 的环岛线路作为输电主网。南方电网特点是远距离、大容量西电东送和交直流混合输电，是目前国内最复杂的电网[1]。截至2013年底，南方电网统调装机容量约2.1亿kW ，其中火电占48.5%，水电占比37.6%，核电约占2.9%，全社会用电量8500亿千瓦时，预计2014年底统调装机容量为2.27亿kW 。五省区经济发展和能源资源分布不平衡，经济发展相对落后的云南、贵州、广西三省，煤炭和水能资 源丰富，这样的不平衡决定了南方电网远距离、大规模西电东送的发展趋势。2014年，南方电网形成八交八直的输电网络格局[2]。 随着南方电网的发展，其电网结构日益复杂，主网交直流混合运行通道越来越多。多条直流馈入广东电网，受端直流落点集中，呈现“强直弱交”的特点。南方电网地理跨度大，分片电网发展不均衡，分区间无功电压差异特性大，对交直流混合运行输电且负荷相对集中的南方电网来说，当输电通道潮流较重且出现多重故障时，容易发生电压崩溃。无功电压控制涉及到南方电网的安全经济运行，为加强南方电网的无功平衡和电压控制的管理，本文分析了南方电网的无功电压存在的问题，并提出了相应的措施，用以指导南方电网下一步无

配电网无功补偿方式

配电网无功补偿方式 合理的无功补偿点的选择以及补偿容量的确定，能够有效地维持系统的电压水平，提高系统的电压稳定性，避免大量无功的远距离传输，从而降低有功网损。而且由于我国配电网长期以来无功缺乏，造成的网损相当大，因此无功功率补偿是降损措施中投资少回收高的有效方案。配电网无功补偿方式常用的有：变电站集中补偿方式、低压集中补偿方式、杆上无功补偿方式和用户终端分散补偿方式。 配电网无功补偿方案 1 变电站集中补偿方式 针对输电网的无功平衡，在变电站进行集中补偿(如图1的方式1)，补偿装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等，主要目的是改善输电网的功率因数、提高终端变电所的电压和补偿主变的无功损耗。这些补偿装置一般连接在变电站的10kV母线上，因此具有管理容易、维护方便等优点。 为了实现变电站的电压控制，通常采用无功补偿装置(一般是并联电容器组)结合变压器有载调压共同调节。通过两者的协调来进行电压/无功控制在国内已经积累了丰富的经验，九区图便是一种变电站电压/无功控制的有效方法。然而操作上还是较为麻烦的，因为由于限值需要随不同运行方式进行相应的调整，甚至在某些区上会产生振荡现象;而且由于实际操作中变压器有载分接头的调节和电容器组的投切次数是有限的，而在九区图没有相应的判断。因此，现行九区图的调节效果还有待进一步改善。 2 低压集中补偿方式 在配电网中，目前国内较普遍采用的无功补偿方式是在配电变压器380V侧进行集中补偿(如图1的方式2)，通常采用微机控制的低压并联电容器柜，容量在几十至几百千乏左右，根据用户负荷水平的波动投入相应数量的电容器进行跟踪补偿。它主要目的是提高专用变用户的功率因数，实现无功补偿的就地平衡，对配电网和配电变的降损有积极作用，同时也有助于保证该用户的电压水平。这种补偿方式的投资及维护均由专用变用户承担。目前国内各厂家生产的自动补偿装置通常是根据功率因数来进行电容器的自动投切。就这种方案而言，虽然有助于保证用户的电能质量，但对电力系统并不可取。虽然线路电压的波动主要由无功量变化引起，但线路的电压水平往往是由系统情况决定的。当线路电压基准值偏高或偏低时，无功的投切量可能与实际需求相去甚远，易出现无功过补偿或欠补偿。 对配电系统来说，除了专用变之外，还有许多公用变。而面向广大家庭用户及其他小型用户的公用变，由于其通常安装在户外的杆架上，实现低压无功集中补偿则是不现实的：难于维护、控制和管理，且容易造成生产安全隐患。这样，配电网的无功补偿受到了很大地限制。 3 杆上补偿方式 由于配电网中大量存在的公用变压器没有进行低压补偿，使得补偿度受到限制。由此造成很大的无功缺口需要由变电站或发电厂来填，大量的无功沿线传输使得配电网网损仍然居高难下。因此可以采用10kV户外并联电容器安装在架空线路的杆塔上(或另行架杆)进行无功补偿(如图1的方式3)，以提高配电网功率因数，达到降损升压的目的。但由于杆上安装的并联电容器远离变电站，容易出现保护不易配置、控制成本高、维护工作量大、受安装环境和空间等客观条件限制等问题。因此，杆上无功优化补偿必须结合以下实际工程要求来进行： (1)补偿点宜少，建议一条配电线路上宜采用单点补偿，不宜采用多点补偿; (2)控制方式从简。建议杆上补偿不设分组投切; (3)建议补偿容量不宜过大。补偿容量太大将会导致配电线路在轻载时出现过电压和过补偿现象;另外杆上空间有限，太多数电容器同杆架设，既不安全，也不利于电容器散热; (4)建议保护方式应简化。主要采用熔断器和氧化锌避雷器作简单保护。 显然，杆上无功补偿主要是针对10kV馈线上的公用变所需无功进行补偿，因其具有投资小，回收快，补偿效率较高，便于管理和维护等优点，适合于功率因数较低且负荷较重的

无功补偿的意义

第1章绪论 1.1 无功补偿的意义 国民经济的高速发展和人民生活水平的不断提高带来了电力负荷的高速增长。尤其是近两、三年来，由于电力负荷增长迅猛，而发电装机容量和输配电能力不足，造成全国近20个省市电力供应紧张，部分省市出现限电拉闸[1]。与此同时，随着电力市场的开放，电力用户对电能质量的要求也在提高；电力生产与供应企业也比以往任何时候都重视电力系统运行的经济性。 电力系统运行的经济性和电能质量与无功功率有重大的关系。无功功率是电力系统一种不可缺少的功率。大量的感性负荷和电网中的无功功率损耗，要求系统提供足够的无功功率，否则电网电压将下降，电能质量得不到保证。同时，无功功率的不合理分配，也将造成线损增加，降低电力系统运行的经济性。 无功功率从何而来？显然，发电机提供的无功功率相对负荷和网络对无功功率的需求来说只是“杯水车薪”，仅仅依靠发电机提供无功功率也是极不经济的。无功功率最主要的来源是利用各种无功功率补偿（以下简称无功补偿）设备在电力系统的各个环节进行无功补偿。因此，无功补偿是电力系统的重要组成部分，它是保证电能质量和实现电力系统经济运行的基本手段。 低压电力用户量大面广，其负荷的功率因数又大都比较低，因此在低压电网中进行无功功率的就地补偿是整个电力系统无功补偿的重要环节。 低压电网的无功补偿主要采用并联电容器进行，它包括固定电容器（FC）补偿和自动投切电容器的动态补偿以及两者混合补偿等方式。 电力负荷是随时变化的，所需要的无功功率也是随时变化的，为了维持无功平衡，要求无功补偿设备实行动态补偿，即要根据无功负荷的变化及时投切电容器。以往的低压动态无功补偿设备以机械开关（接触器）作为电容器的投切开关，机械开关不仅动作速度慢，而且会产生诸如涌流冲击、过电压、电弧重燃等现象，开关本身和电容器都容易损坏。据调查，我国过去使用的自动投切电容器无功补偿装置在使用3年后损坏率达75％[2]。 随着电力电子技术和微机控制技术的迅速发展和广泛应用，出现了智能型的动态无功补偿装置。这种以电力电子器件作为无功器件（电容器、电抗器）的控制或开关器件的动态无功补偿装置被称为静止无功补偿装置（SVC：Static V ar Compensator）。 SVC是动态无功补偿技术的发展方向，它正成为传统无功补偿装置的更新换代产

电力系统无功及电压稳定性的研究与分析

西南交通大学 本科毕业设计（论文） 电力系统无功与电压稳定性的分析与研究STATION'S PLANE DESIGN OF CATENARY BASED ON CAD TECHNOLOGY 年级:2008级 学号:20088033 姓名:闫锐毅 专业:铁道电气化 指导老师:杨乃琪 2012年6月

院系电气工程系专业电气工程及其自动化 年级2008级姓名闫锐毅 题目电力系统无功与电压稳定性的分析与研究 指导教师 评语 指导教师(签章) 评阅人 评语 评阅人(签章)成绩 答辩委员会主任(签章) 年月日

毕业设计（论文）任务书 班级电化2006级2班学生姓名陈琪学号20066713 发题日期：2010年3月1日完成日期：2010年的6月25日 题目基于CAD技术的接触网站场平面设计（京沪A站） 1、本论文的目的、意义接触网是电气化铁道中重要供电装置，接触网平面设计特别是接触网站场平面设计是施工设计的重要内容。从设计、施工等部门来看，接触网平面设计占用了大量人力，花费过多精力，据统计每年毕业生中至少六成以上要长期从事接触网设计、施工及运营维护工作。因此，对电化专业而言掌握接触网平面设计及相关知识就显得非常重要。随着计算机技术的发展，近年来CAD技术在该领域得到了广泛应用，设计等部门普遍采用CAD技术进行辅助设计，节约了大量人力及精力，为该领域指明了发展方向，基于高速电气化铁路近年来飞速发展的需求，掌握高速接触网平面设计及相关知识就显得非常重要。本论文的目的是通过毕业设计，掌握350km/h高速接触网平面设计及CAD技术的应用。 2、学生应完成的任务 ①完成指定车站（京沪A站）站场平面设计所需的必要计算。 ②完成应用CAD技术的站场平面布置图。 ③完成一跨距吊弦长度计算。

关于配电网无功补偿若干问题的探讨

关于配电网无功补偿若干问题的探讨 摘要：电网无功补偿是一项建设性的技术措施,对电网安全、优质、经济运行有重要作用。因此，本文作者结合目前人们所关注的电网无功补偿问题进行了分析和建议。 关键词：配网，无功补偿，分析 1配电网无功补偿方案比较 配电网无功补偿方案有变电所集中补偿(方式1)、配电变压器低压补偿(方式2)、配电线路固定补偿(方式3)和用电设备随机分散补偿(方式4)。 1.1变电所集中补偿 变电所集中补偿装置包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器等,主要目的是平衡输电网的无功功率,改善输电网的功率因数,提高系统终端变电所的母线电压,补偿变电所主变压器和高压输电线路的无功损耗。这些补偿装置一般集中接在变电所10kV母线上,因此具有易管理、方便维护等优点,但这种补偿方案对10kV配电网的降损不起作用。 为实现变电所的电压/无功综合控制,通常采用并联电容器组和变压器有载调压抽头协调调节。但大量的实际应用表明,投切过于频繁会影响电容器开关和变压器分接头的使用寿命,增大运行维护工作量,通常要限制变压器抽头调节和电容器组操作次数。采用电力电子开关控制成本比较高、开关自身功率损耗也很大,因此变电所高压电压/无功综合控制技术仍有待进一步改善。

鉴于变电所集中无功补偿对提高高压电网功率因数、维持变电所母线电压和平衡系统无功有重要作用,因此应根据负荷的增长需要、设计好变电所的无功补偿容量,运行中在保证电压合格和无功补偿效果最好的情况下,尽可能使电容器组投切开关的操作次数为最少。 1.2配电变压器低压补偿 配电变压器低压补偿是目前应用最普遍的补偿方法。由于用户的日负荷变化大,通常采用微机控制、跟踪负荷波动分组投切电容器补偿,总补偿容量在几十至几百千乏不等。目的是提高专用变压器用户功率因数,实现无功的就地平衡,降低配电网损耗和改善用户电压质量。 配电变压器低压无功补偿的优点是补偿后功率因数高、降损节能效果好。但由于配电变压器的数量多、安装地点分散,因此补偿工作的投资较大,运行维护工作量大,因此要求厂家要尽可能降低装置的成本,提高装置的可靠性。 采用接触器投切电容器的冲击电流大,影响电容器和接触器的使用寿命;用晶闸管投切电容器能解决接触器投切电容器存在的问题,但明显的缺点是装置存在晶闸管功率损耗,需要安装风扇和散热器来通风与散热,而散热器会增大装置的体积,风扇则影响装置的可靠性。 为解决这些问题,开发、研制了机电一体开关无功补偿装置。该装置采用固定补偿与分组补偿结合,以降低装置的生产成本;装置能实现分相补偿,以满足三相不平衡系统的需要。 机电开关控制使装置既有晶闸管开关的优点,又具有接触器无功率损耗的优点。几千台装置的现场运行、试验表明,机电开关补偿装置体积

电网建设中的无功补偿

X 10 电网建设中的无功补偿 1功率因数和无功功率补偿的基本概念 1.1功率因数：电网中的电气设备如电动机变压器等属于既有电感又有电阻的电 感性负载，电感性负载的电压和电流的相量间存在着一个相位差， 相位角的余弦 cos ?即是功率因数，它是有功功率与视在功率之比即 cos ? = P/S 。功率因数是 反映电力用户用电设备合理使用状况、电能利用程度及用电管理水平的一个重要 指标。 1.2无功功率补偿：把具有容性功率的装置与感性负荷联接在同一电路，当容性 装置释放能量时，感性负荷吸收能量，而感性负荷释放能量时，容性装置却在吸 收能量，能量在相互转换，感性负荷所吸收的无功功率可由容性装置输出的无功 功率中得到补偿。 2无功补偿的目的与效果 2.1补偿无功功率，提高功率因数 2.2提高设备的供电能力 由P = S ? cos ?可看出，当设备的视在功率 S 一定时，如果功率因数cos ? 提高，上式中的P 也随之增大，电气设备的有功出力也就提高了。 2.3降低电网中的功率损耗和电能损失 由公式I = P/( ? U ? cos ? )可知当有功功率P 为定值时，负荷电流I 与 cos ?成反比，安装无功补偿装置后，功率因数提高，使线路中的电流减小，从 而使功率损耗降低：△ P =I 2R,降低电网中的功率损耗是安装无功补偿设备的主 要目的。 2.4改善电压质量 在线路中电压损失4U 的计算公式如下： A U= 式中 A U ——线路中的电压损失kV P ——有功功率MW

]=300 X( 1. 33— 0. 48) =255 (kvar ) Q= Q -- 无功功率Mvar U -- 额定电压kV R ――线路总电阻Q X L ――线路感抗Q 由上式可见，当线路中的无功功率 Q 减少以后，电压损失4U 也就减少了 2.5减少用户电费开支，降低生产成本。 2.6减小设备容量，节省投资。 3无功补偿容量的选择 3.1按提高功率因数值确定补偿容量 Q c 式中P ——最大负荷月的平均有功功率 kW cos ? i cos ? 2 - 补偿前后功率因数值 例如：某加工厂最大负荷月的平均有功功率为 300kW 功率因数cos ?二0.6， 拟将 功率因数提高到0.9，则所选的电容器容量为： 3.2按提高电压值确定补偿容量Q (kvar ) 式中 △ U 需要提高的电压值 V (kvar ) Q=300X[

无功补偿的作用与必要性

无功补偿的作用与必要性 ①无功电流的产生与损耗 大家知道，我们的工厂低压配电是通过厂用变将10KV变成400V，然后通过低压配电系统，给用电设备提供电源，驱动动力设备工作的，动力设备多为感性负载。如电动机、电焊机、空调机等。当它投入运行以后，将产生很大的感性电流，这种电流它不做工，是无功电流。由于它的存在，使得在配电网络中及变压器中，流过的电流就是电感电流与电阻电流之和，即I=I R+I L。而变压器的容量是电流乘电压，即S= 3 UI(KVA)。当电压一定时，要使变压器的容量得到充分利用，就必须减小电流，而减小电流的唯一办法，就只能使I L电感电流尽量减少。同时由于I L电感电流的存在使得损耗大量增加，它的损耗大小与I L电感电流的平方成正比，这些损耗在变压器及线路中转变成热量散发，使得变压器及配电设备温度升高。不仅影响设备的利用率，还由于温度过高，破坏设备的绝缘，缩短设备的使用寿命，甚至损坏设备。所以怎样减少电感电流，就成了企业减少能源损耗，设备挖潜增加经济效益与社会效益的必经之路。下面我们以调查东莞某外资企业的情况加以说明： 该企业安装630KVA变压器两台，根据监测结果。补偿前平均功率因数COS=0.71（还不算太低）总输出电流385.5A，总无功功率186KVAR，补偿后平均功率因数COS=0.985，总输出电流只有284A，总无功功率只有34KVAR，从而使：

a) 无功功率下降率为Q=（1-Q2/Q1） ×100%=(1-34/186)×100%=81.72% b) 减少线损率为▲P=［1-( I2/I1) 2］×100%=［1-( 284/385.5) 2］×100%=45.73% 由此可见，投入补偿后明显减少了无功功率提高了功率因数，减少了电流和线损率。 ②优化电能质量 a) 抑制波动负荷和冲击负荷造成的电压波动和电压闪变，滤除高次谐波。 大家知道，投入、切除感性负载时，根据电磁原理，一定会产生操作过电压，这种过电压是由于感性负载电流突变产生的高次谐波形成的，而高次谐波对于电容来说相当于短路状态，所以电容是高次谐波的吸收器。 b) 稳定电网电压 仍以上面提到的企业为例，在投入电容前低压侧系统电压与投入电容后低压侧系统电压对比，投入电容后电压有明显提高： ▲NU=( I1-I2)/ I1×100%= (385.5 -284)/ 385.5×100%=26.33% 由此可见投入电容补偿以后不仅明显提高了功率因数，减少了电流和线损率，电压也相对稳定提高了供电可靠性，并能充分利用配电设备的容量，达到节能降损的预期目标。 ③电容补偿的目的和积极意义

电网无功补偿装置

工业企业供电课程报告电网无功补偿装置 学生姓名： 班级学号： 任课教师： 提交日期：2011.12.12 成绩：

电网无功补偿装置 一、研究背景、现状和意义 1.0无功问题背景 随着我国经济改革的不断深入，国民经济持续快速增长，工业企业的数量不 断增加，人们生活水平不断提高，这些都导致电量的需求大大增加。相比较而言， 我国发电机的装机容量与输配电能力的增加速度没有需求快，致使我们一些省份 出现“电荒”的情况，尤其一些经济相对发达的地区和用电负荷较大的大中城市。 更有甚者，部分城市在用电高峰期出现拉闸限电以使电网正常运行的情况，严重 制约着国民经济的发展，也给人民群众的生活带来很大不便。电压是电能主要质 量指标之一，电压高低反映无功出力与用户无功负荷是否平衡。就我国来说，电 力系统的用电负荷主要为感应电动机、变压器、感应电炉与电弧炉、电焊机与电 焊变压器、整流设备等感性负载。这些负载在消耗着大量有功功率的同时也在消 耗着大量的无功功率，造成电网功率因数偏低。大量感性负载的使用使得必须提 供足够的无功容量满足负载要求，否则会造成电网电压降低，电网供电质量下降 的不良后果。当电网低电压运行的危害可以归纳为以下6种[1]： (1) 当电压下降到额定电压65％---70％时，无功静态稳定破坏，发生电压 崩溃，造成大面积停电事故； (2) 发电机因运行电压降低而减少它的有功功率及无功功率的输出，由于定 子电流与转子电流受额定值限制，因此发电机的有功出力及无功出力近似与运行 电压成正比关系； (3) 送变电设备因运行降低而增加能耗； (4) 烧毁用户发动机； (5) 由于电源电压下降，引起电灯功率下降、光通量减小和照度的降低。 (6)发电机因电压低而影响有功及无功出力。 ?cos N N I U P = 由上式可见，当负载的功率因数1cos

微电网系统中谐波和无功补偿问题的研究

学校代号10731 学号092081103001 分类号TM761 密级公开 硕士学位论文 微电网系统中谐波和无功补偿问题的研 究 学位申请人姓名张磊 培养单位电气工程与信息工程学院 导师姓名及职称党存禄教授 学科专业系统工程 研究方向电力系统谐波和无功补偿 论文提交日期

学校代号：10731 学号：092081103001 密级：公开 兰州理工大学硕士学位论文 微电网系统中谐波和无功补偿问题的研 究 学位申请人姓名：张磊 导师姓名及职称：党存禄教授 培养单位：电气工程与信息工程学院 专业名称：系统工程 论文提交日期： 论文答辩日期： 答辩委员会主席：

Research on the Problem of the Harmonic and Reactive Power Compensation in the Micro-grid System by ZHANG Lei B.E.( Zhengzhou Institute of Aeronautical Industry Management) 2008 A thesis submitted in partial satisfaction of the Requirements for the degree of Master of Engineering in Power Electronics & Power Drives in the Graduate School of Lanzhou University of Technology Professor Dang Cunlu May, 2012

电网的无功补偿与电压调整

电网的无功补偿与电压调整 、输电网的无功补偿与电压调整 输电网多数无直供负载，一般不为调压目的而设置无功补偿装置。参数补偿多用于较长距离的输电线路，有串联补偿（又称纵补偿）与并联补偿（又称横补偿）之分。电压支撑则多用于与地区受电网络连接的输电网的中枢点。 1.1电抗器补偿 电抗器是超高压长距离输电线路的常用补偿设备，用以补偿输电线路对地电容所产生的充电功率，以抑制工频过电压。电抗器的容量根据线路长度和过电压限制水平选择，其补偿度（电抗器容量与线路充电功率之比）国外统计大多为70-85，个别为65，一般不低于60。电抗器一般常设置在线路两端，且不设断路器。 1.2串连电容补偿 串联电容用来补偿输电线路的感抗，起到缩短电气距离提高稳定性水平和线路的输电容量的作用。串联电容器组多为串、并联组合而成，并联支数由线路输送容量而定，串联个数则由所需的串联电容补偿度（串联电容的容抗与所补偿的线路感抗之比）而定。串联电容补偿一般在50以下，不宜过高，以免引起系统的次同步谐振。输电网中因阻抗不均而造成环流时，也可用串联电容来补偿。日本在110kV环网中就使用了串联电容补偿。 1.3中间同步或静止补偿 在远距离输电线路中间装设同步调相机或静止补偿装置，利用这些

装置的无功调节能力，在线路轻载时吸收线路充电功率，限制电压升高；在线路重载时发出无功功率，以补偿线路的无功损耗，支持电压水平，从而提高线路的输送容量。中间同步或静止补偿通常设在线路中点，若设在线路首末端，则调节作用消失。 输电网的电压支撑点与调压输电网与受电地区的低一级电压的电网相联的枢纽点，常设置有载调压变压器或有相当调节与控制能力的无功补偿装置，或者二者都有，以实现中枢点调压，使电网的运行不受或少受因潮流变化或其他原因形成的电压波动的影响，在电网发生事故时起支撑电压的作用，防止因电网电压剧烈波动而扩大事故。 电压支撑能力的强弱，除与补偿方法和补偿容量大小有关外，更与补偿装置的调节控制能力和响应速度有关。并联电容器虽是常用而价廉的补偿设备，但其无功出力在电压下降时将按电压的平方值下降，不利于支撑电压。大量装设并联补偿电容器反而有事故发生助长电网电压崩溃的可能性。采用同步调相机和静止无功补偿装置辅以适当的调节控制，是比较理想的支撑电压的无功补偿设备。近年来，国内外均注重静止补偿装置的应用。 2、配电网的无功补偿与电压调整 以相位补偿和保证用户用电电压质量为主。 2.1相位补偿亦称功率因数补偿 用电电器多为电磁结构，需要大量的励磁功率，致使用户的功率因数均为滞相且较低，一般约为0.7左右。励磁功率滞相的无功功率在配电网中流动，不仅占用配电网容量，造成不必要的损耗，而且导致用户

浅析无功补偿在电力电网中的应用

浅析无功补偿在电力电网中的应用 发表时间：2017-11-01T11:42:22.800Z 来源：《电力设备》2017年第18期作者：马静 [导读] 摘要：在现代供电行业内部,功率因数是考核电网运行的重要指标之一,为了确保功率因数达到考核指标,保证电网供电的政策运行,无功补偿就显得尤为重要。本文就无功补偿的原因和策略进行了探讨，以期给电网企业一些借鉴价值。 （国网吴忠供电公司宁夏回族自治区吴忠市 751100） 摘要：在现代供电行业内部,功率因数是考核电网运行的重要指标之一,为了确保功率因数达到考核指标,保证电网供电的政策运行,无功补偿就显得尤为重要。本文就无功补偿的原因和策略进行了探讨，以期给电网企业一些借鉴价值。 关键词：无功补偿；电力电网；应用 电力系统中先天性地存在着大量的无功负荷，这些无功负荷来自电力线路、电力变压器以及客户的用电设备。系统运行中大量的无功功率将降低系统的功率因数，增大线路电压损失和电能损失，严重地影响着电力企业的经济效益，解决这些问题的一个行之有效的方法就是进行无功补偿。为了起到节能降损的作用，改善电能的质量，提高输变电设备的有功出力，使电气设备处在最佳经济状态下运行，使有限的电力能更好地为社会主义建设服务，做好无功补偿工作势在必行。 1 电力电网中无功补偿的原因 随着国民经济的快速发展,国内的工业用电和生活用电不断增加,需求的增加对供电系统提出了更高的要求,无功补偿的运用,可以有效的降低电力电网的有功损耗,提高电力电网运行的科学性、经济性。无功补偿设备可以有效的降低电网中的功率耗损,根据公式I=P/Ucos可知,其中电流与cos成反比,因此,按装无功补偿设备之后可以有效的提高功率因数,线路中的负荷电流降低,进而使有功功率的损耗有所降低,同时还可以减少电网中电压的损失,提高电压的质量,减少客户的电费费用,减少设备投资。由于无功补偿可以减少无功功率在电网中的流动,降低线路和变压器因为输送无功功率而造成电能损失,安装无功补偿设备可以有效的降低电力网的损耗。而且无功补偿可以提高功率因数,相对其他节能措施而言,是一项收效快、投资少的降损节能措施,它可以使电力系统少送无功功率,多送有功功率,而且可以在电力系统无功功率不足时,迅速提供无功功率。 2 电力电网中无功补偿的使用 一般无功补偿设备是在用户的负载点或者配电室进行补偿,供电部门会与用户进行协商,鼓励用户在在用电处安装无功补偿设备,减少电费支出,进而提高功率因数,使功率因数符合考核标准。相关资料表明,无功功率约有40%在消耗在变压器和电线线路,剩余的则消耗在客户的用电设备中。为此,供电部门要与用户加强沟通,共同做好无功补偿设备的配置,保证电力资源的高效合理使用,减少能源浪费。 2.1无功补偿设备的选定 无功补偿设备的选定要按照合理布局、就地平衡、全面规划的原则,保证电力电网的无功补偿取得最佳的经济效益和社会效益。合理的无功补偿设备容量设定是决定其是否能够实现节能降耗的重要因素,在实际工作中,电力企业首先要根据不同的负荷情况,以及供电部门的要求确定无功补偿后应该达到的功率因数,然后计算无功补偿设备应具有的实际容量大小。 2.2并联电容器的无功补偿 提高功率因数最常用的办法就是与电感性负载并联静电电容器,并联补偿的电力电容器,根据电压高低的不同内部接线也不同,高压电容器组一般宜接成中性点不接地星形;低压变压器组一般接成三角形。目前我国使用的补偿方式有单独就地补偿、低压集中补偿、高压集中补偿三种。 2.2.1单独就地补偿 相比其他两种补偿方式,单独就地补偿的补偿范围最大,补偿效果也最好,电力企业一般优先采用这种方式进行补偿。单独就地补偿的电容器组是使用电设备自身的绕组电阻来放电,它是将并联补偿电容器组装在需要进行补偿的用电设备附近,它可以直接补偿安装部位的变压器和所有高低压电线线路的无功功率。单独就地补偿需要的投资费用较大,利用率较低,一般而言,当被补偿的用电设备停止作业时,单独就地补偿的电容器组也会被切除,导致资源浪费。为此,它适用于一些经常运转,负荷较平稳而且容量又大的设备,如,高频电炉、感应电动机等等,以及一些虽然容量较小,但是数量多,长期稳定运行的机械设备,如荧光灯等。 2.2.2低压集中补偿 低压集中补偿主要用于补偿高压配电线路、电力系统以及车间变电所低压母线前车间变电所的无功功率,可以使用专门的放电电阻或者白炽灯的灯丝进行放电,使用成本较低,运行和维修也比较方便安全,同时,它可以依据用户的用电负荷水平的波动,投入相应的电容器,进行跟踪补偿。低压集中补偿的目的在于提高专用变压器用户的功率因数,投资费用和后期维护都是由专用变压器用户自己承担。 2.2.3高压集中补偿 高压集中补偿是将高压电容器组集中装设在工厂变电所的6～10kV母线上,因此,这种补偿方式只能补偿6～10kV母线前的所有线路的无功功率,而母线后的电线线路的无功功率得不到有效补偿。但是相对而言,这种补偿方式的投资较小,而且便于工厂进行集中管理和控制,同时对于工厂高压的无功功率进行有效的补偿,比较适用于大中型的工厂。 3 无功补偿设备的使用管理 在进行无功补偿设备配置和管理的过程中,坚持集中补偿与分散补偿相结合,以分散补偿为主。对分散补偿的配置要从实际出发,确保无功补偿之后可以达到功率因数的审核标准,对于供电公司而言,无功补偿设备过于分散,导致企业的设备维护量大,工作难度较大,为此,大多采用变电站集中补偿和配变就地分散补偿相结合的方式。另外,在无功补偿过程中要坚持调压与降损相结合,同时以降损为主,因为无功补偿产生的最大的经济效益和社会价值是降损,在一定程度上调整电压只是为了保证电压质量。特别是对于很多轻载运行的电线线路,由于电压偏高,会导致配电变压器的铁损占线损的70%以上,这种情况下,就不宜再安装电容,否则在线路电压升高过快时,配电变压器的损坏程度会进一步增加,使线损程度增大,为此,投切无功补偿设备,使电网中的电力功率因数提高,减低电网的损耗。能源建设是我国国民经济建设的战略重点之一,在进行能源建设的过程中,我国坚持贯彻实施科学发展观,要求相关部门在加强能源开发的过程中,不断提高资源的使用效率,使有限的能源发挥尽可能多的经济效益,同时减少在使用过程中的能源浪费。为此,在电力电网内出现大负荷欠补偿时,供电企业、发电企业和用电企业要协同合作,共同把无功补偿工作搞好。电力电网通过无功补偿节约电能,不仅可以降低工厂的生产成本,而且可以为国家积累更多的财富,促进国

电网调度运行中无功功率和电压问题分析 朱鸿悦

电网调度运行中无功功率和电压问题分析朱鸿悦 发表时间：2019-08-07T09:01:21.127Z 来源：《基层建设》2019年第15期作者：朱鸿悦 [导读] 摘要：电网调度运行中做好无功功率和电压控制调节工作，是实现电网运行优化目标的关键措施。 国网福建省电力有限公司三明供电公司福建省三明市 365000 摘要：电网调度运行中做好无功功率和电压控制调节工作，是实现电网运行优化目标的关键措施。文章首先对电网调度运行中的无功功率和电压控制要求进行分析，进而分别探讨无功功率与电压控制的调节技术，以期为电网调度运行管理提供参考，提升电网运行的稳定性及供电质量。 关键词：电网调度运行；无功功率；电压问题 一、电网调度运行中无功功率和电压的控制要求 电网调度作为电力系统运行管理的重点工作，直接影响到某一供电区域内的供电质量。在电网实际运行中，可能会受到无功电源不足、电压不稳定、负荷不平衡等诸多因素的干扰。因此，必须采取有效的控制和调节措施，实现无功功率和电压参数的实时监测和有效控制。为满足电网运行安全、稳定、供电质量等方面的要求，电力企业建立了较为完善的电网调度运行管理体系。在电网运行过程中，调度员需要在电力系统中安装无功补偿装置，并检查其性能和容量。根据电网运行方式合理配置无功补偿设备，根据运行调试结果判断其是否能满足电网稳定运行的要求。在这一过程中，需要观察电力系统的静态和动态特性。如果电网的稳定性较差，需要进一步调整，以避免无功功率和电压变化的问题，影响电网运行质量。在电网中设置无功补偿设备的主要功能是补偿无功电耗，通过与其它设备连接避免电压崩溃，以满足电力设备运行的实际需要。此外，电网调度运行中的无功和电压控制也应满足降低电能损耗的要求。通过加强对母线和功率因数的控制，可以优化电网的整体运行效果。 二、电网调度运行无功控制技术研究 2.1负荷分段控制 无功损耗是影响电网运行质量的重要因素。目前，无功控制技术的研究已经取得了许多成果，在实际应用过程中也取得了良好的效果。根据电力系统的调度和运行特点，由于电力系统中负荷节点较多，且负荷节点会发生变化，很难精确控制其无功功率。然后，根据电网的实际运行情况，及时采取相应的调整措施。在这方面，可以采用分载控制技术，即在不同的时间段（通常以小时为单位）处理每个节点的负荷，并采用积分中值法计算负荷值。在分段控制过程中，还必须保证无功补偿装置的合理配置。根据电网运行情况，计算无功备用功率，保证无功补偿装置正常运行，保证电力系统的安全。在正常运行调度过程中，必须适应区域负荷变化，及时采取调度措施，优化电网运行质量。 2.2设备控制 根据电网调度和运行管理的要求，在无功控制方面，调度员需要随时掌握电网运行的最佳效果，并对其进行准确测量，以判断电网运行质量是否满足要求。在负荷分段控制的基础上，确定不同时段电网负荷的动作值。如果动作值较小，则不应将动作权限分配给加载设备。反之，当动作值较高时，需要增加负荷设备的权限，以保证无功配电的平衡。假设电网负荷设备的运行值为s，运行时间为t，装置个数为i，它们之间的关系应满足s t，i=1。在负荷段中，离散变量在不同时段的变化公式分别为δCi、t=Ci、t-Ci、t-1和δTi、t=Ti、t-Ti、t-1。其中，ci、t为电容站，ti、t为变压器单位。在相同值的情况下，如果允许的动作不足，可以说明电力系统的调度要求。根据总负载，可以分配CI、T和TI、T的权限。 2.3无功功率平衡调整 在电网正常运行时，电压水平与无功功率平衡水平成正比，因此无功功率水平可以用稳态电压水平来表示。在电网调度运行中，有具体的正常电压标准和事故电压标准。例如，220千伏电网长期运行的最大允许电压为242千伏，最小电压是根据系统稳定要求和用电约束确定的。220千伏系统正常运行的最低电压和事故运行的最低电压不得低于209千伏。为了保证所有线路在电网故障时也能有一定的稳定裕度，变电站应具有一定的备用无功容量。在无功功率平衡调节过程中，考虑到调频和调峰的要求，可以将其与有功备用情况进行比较。其中，电压的变化具有区域性的特点，即无功负荷的变化只影响一定范围内的电压，因此可以采用现场平衡策略，实行分级分区调节。通过尽可能减少层间无功输电，可以避免主变无功输电时的大量电能消耗，提高电网运行的经济效益。 三、电网管理因素 电网管理因素主要是人为因素造成的，主要是由于缺乏对线损的有效管理，造成了各种线损问题，主要表现在以下几个方面：一是个别用户私自拉线，有非法用电，或有非法窃电；二是电网管理因素的存在。电网运行维护管理不到位，导致电网中一些老化的电气元件不能有效使用。换言之，绝缘水平差，存在漏电问题，或电能计量装置老化，测量本身误差较大；第三，抄表人员责任心不足，存在误读和漏电问题；上述线损问题都是由于仪表的故障造成的。四是对线路损耗的维护和管理，由于不可控因素的影响，所以缺乏一定的规律性，不能准确地进行。计算只能用实际统计数据进行评估。一般来说，管理线损是电厂供电、电力企业售电和技术线损。 四、电网规划因素 电网规划的主要内容包括电网布局、电气设备选型等，在实施上述内容时，也存在一些可能对线损产生一定影响的因素。这些因素主要表现在以下几个方面：一是在偏远农村地区，受客观地形条件、资金等因素的限制，存在输电线路长、电网长期超负荷运行等问题。它大大增加了输电线的损耗。其次，对于一般的配电线路，连接方式通常采用分支辐射，以“照顾”更多的负荷点，无形地延长供电半径，公用变压器设备太多，供电线路过于曲折，导致供电线路截面不匹配，这是困难的。为了满足实际需求，或者负载率很低。这个问题大大增加了线路损耗。第三，线路负荷分配不科学、不合理，无法在电网中实现良好的平衡，导致在用电高峰期部分线路末端承受较大负荷，造成线路损耗大幅度增加。第四，在电网中，电力设备配置时，没有充分考虑用户用电规律，导致电力设备配置不合理，出现“空载”或“过载”问题，造成线路损耗过大。 五、电网优化及电压分区控制技术 在电网调度运行过程中，提高电压平衡，保证正常的功率因数和电压参数，是实现电网失电优化控制的关键。如果总功率过高，说明电网存在运行风险。通过开关和并联补偿来控制功率因数是十分必要的。在电压分区控制方式下，控制原理与无功分段控制基本相同。电力调度员设置监控点，监控电网中的实际电压运行情况。一旦发现异常，应立即通过监控系统发送预警信息，值班人员可根据信息提示尽