浅谈电网的无功补偿与电压调整

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　　【摘  要】目前，随着我国电力企业的快速发展，我国电网的管理也需要进一步的加强，电压是确保电力系统的安全经济运行，电压的合格率是考核电力企业的一个重要标准，无功补偿也是提高电压合格率的一种方式。为了保证电网的稳定运行，本文就对电网的无功补偿与电压调整措施进行探讨。
　　【关键词】电网;无功补偿;电压;调整
　　目前世界范围内掀起环境保护的热潮，电力系统是一种特定的环境，在输配电网中出现的无功功率，是电网本身的运行规律所决定，但同时它给电网运行带来了许多麻烦。无功功率是一种既不能作有功，但又会在电网中引起损耗，而且又是不能缺少的一种功率，所以在电网中要加入无功功率补偿的装置，同时对电网电压进行调整，达到电网利用效率最大化。
　　1、无功补偿概述
　　无功补偿的全称是无功功率补偿。在电网中设置无功功率补偿装置是为了向带有感性负荷的设备提供相应的无功功率，这样就可以大大减少电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率。对电网进行无功补偿，可以提供电气设备的利用率和功率的因数，进一步减少有功产生的电力损耗。电力系统在无功补偿的作用下，能够合理进行电压调整，使系统的抗干扰能力大大增强。目前，国内电力系统的无功补偿多采用传统的方式，无法实现实时无功补偿，这样也就无法保证电压的稳定性和连续性。无功设备的运行还无法真正反映电网的实际情况，运行人员在监视系统电压无功的时候需要时刻进行调整，不仅工作强度高，还会在调整的时候出现过度的情况，从而造成电压的波动较大。无功补偿的宗旨是提高供电效率，降低线路损耗，改善供电环境，所以，无功功率补偿装置在电力系统中的位置是不用置疑的。要改变传统的无功补偿方式，就要合理选择补偿装置，否则就会造成上述情况。
　　2、区域电网的特点
　　电力系统中的电源来自发电厂，并通过高压或超高压输电网络传送到负荷侧，然后由电压等级较低的网络把电能分配到不同电压等级的用户。这种在电力网中主要起分配电能作用的网络就称为配电网络，而在电力负荷比较集中的地域，输、配电网纵横交错，电压等级从220kV至6.3kV，涵盖多个电压等级，电网由地区电力调度统一指挥、指导和协调，我们将这样的电网称作区域电网。当前我国的电力网损耗可分为3个等级：220kV及以上电压等级网损;110kV及35kV网损;10kV网损。其中10kV配电网的降损空间最大。10kV及以下配电网网损大的突出原因在于网络结构、运行方式不尽合理，无功补偿装置配置不合理和管理制度不健全等，另外配电网內的大量高能耗变压器也是导致网络损耗大的原因之一。电网内的负荷包括用户的有功负荷和无功负荷及电网内有功功率损耗和无功功率损耗。有功电源只能集中在发电厂，而无功电源既可由发电厂供给，也可根据就地平衡原则装设在电网各负荷点。无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，也是不可能的。因此，无功补偿对区域电网的经济运行是十分重要的。
　　3、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。
　　3.1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。
　　3.2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。
　　3.3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。
　　4、配电网的无功补偿与电压调整
　　4.1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，而且导致用户电压降低。相位补偿是以进相的无功补偿设备（如并联电容器）就近供给用户或配电网所需要的滞相无功功率，减少在配电网中流动的无功功率，降低网损，改善电压质量。中国对大电力用户要求安装无功补偿装置，补偿后的功率因数不得低于0.9。
　　4.2区域电网电压调整方法
　　电压调整是一个极其复杂的问题。影响系统电压的因素很多，区域电网中每一个节点的电压都不相同，各个用户对电压的要求也不一样，应根据系统的具体要求，在不同的节点采用不同的措施，通常采取的措施如下：（1）增加或减少无功功率进行调压，如调整发电机无功出力、投入或退出并联电容器和电抗器;（2）改变有功功率和无功功率的分布进行调压，如调压变压器、改变变压器分接头;（3）改变网络参数进行调压，如串联电容器、投停并列运行变压器、投入或切除空载高压线路等;（4）特殊情况下可以采用调整负荷分布或拉闸限电的方法进行调压，如转移负荷、限制负荷等。对于大规模采用并联电容器进行无功补偿的区域电网，当系统中的某电压监测点电压越限时，根据无功负荷的大小和电压的高低来投切该点的并联电容器，如果该电压监测点所在系统的其他监测点的电压变化与之相同，可以投切该系统内上一级电压等级母线的并联电容器。
　　5、结语
　　随着科学技术的发展，必将有更加快速、有效、稳定的电压调整方法出现。电网电压调整的方法还是很多的。但在很多情况下，既要考虑经济性，又要考虑稳定性，还要考虑大多用户，一种方法未必能完全调整到位。这就需要我们根据实际情况和经验运用多种方法综合调节，才能保证电压尽快恢复到正常范围内。
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　　（作者单位：国网四川省电力公司达州供电公司）
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