對(duì)電力系統(tǒng)電壓與無(wú)功補(bǔ)償問(wèn)題探討

為了確保電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，降低網(wǎng)損，保持電壓穩(wěn)定，這就需要控制其管轄范圍內(nèi)的各級(jí)變電站，使電網(wǎng)的電壓合格，并實(shí)現(xiàn)無(wú)功就地平衡。

　　電壓是衡量電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。電力系統(tǒng)中各種用電設(shè)備只有在電壓為額定值時(shí)才有最好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。但是在電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行中，用電負(fù)荷和系統(tǒng)運(yùn)行方式是經(jīng)常變化的，由此引起電壓發(fā)生變化，不可避免地出現(xiàn)電壓偏移。而電力系統(tǒng)的運(yùn)行電壓水平取決于無(wú)功功率的平衡，系統(tǒng)中各種無(wú)功電源的無(wú)功功率輸出應(yīng)能滿足系統(tǒng)負(fù)荷和網(wǎng)絡(luò)損耗在額定電壓下對(duì)無(wú)功功率的需求，否則就會(huì)偏離額定值。

　　電力系統(tǒng)中無(wú)功補(bǔ)償對(duì)電力系統(tǒng)的重要性越來(lái)越受到重視，合理地投停使用無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，對(duì)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(yùn)行都有著十分重要的作用。如果系統(tǒng)無(wú)功電源不足，則會(huì)使電網(wǎng)處于低電壓水平上的無(wú)功功率平衡，即靠電壓降低、負(fù)荷吸收無(wú)功功率的減少來(lái)彌補(bǔ)無(wú)功電源的不足。因此，要維持整個(gè)系統(tǒng)的電壓水平，就必須有足夠的無(wú)功電源來(lái)滿足系統(tǒng)負(fù)荷對(duì)無(wú)功功率的需求和補(bǔ)償線路和變壓器中的無(wú)功功率損耗。

　　一、無(wú)功功率就地補(bǔ)償?shù)母拍?/span>

　?。?）無(wú)功補(bǔ)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(shí)，也要避免無(wú)功功率在電網(wǎng)內(nèi)的長(zhǎng)距離傳輸，減少電網(wǎng)的電壓損耗和功率損耗。無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)脑瓌t是做到無(wú)功功率分層分區(qū)平衡，就是要做到哪里有無(wú)功負(fù)荷就在那里安裝無(wú)功補(bǔ)償裝置。

　?。?）無(wú)功功率不足的危害：交流電力系統(tǒng)需要電源供給兩部分能量：一部分將用于做功而被消耗掉，這部分稱為“有功功率”；另一部分能量是用來(lái)建立磁場(chǎng)，用于交換能量使用的，對(duì)于外部電路它并沒(méi)有做功，稱為“無(wú)功功率”，無(wú)功是相對(duì)于有功而言，不能說(shuō)無(wú)功是無(wú)用之功，沒(méi)有這部分功率，就不能建立磁場(chǎng)，電動(dòng)機(jī)，變壓器等設(shè)備就不能運(yùn)轉(zhuǎn)。其物理意義是：電路中電感元件與電容元件正常工作所需要的功率交換。無(wú)功功率不足，無(wú)功電源和無(wú)功負(fù)荷將處于低電壓的平衡狀態(tài)，將給電力系統(tǒng)帶來(lái)諸如出力不足，電力系統(tǒng)損耗增加，設(shè)備損壞等一系列的損害，甚至可能引起電壓崩潰事故，造成電網(wǎng)大面積停電。

　?。?）無(wú)功補(bǔ)償原理：在交流電路中，純電阻元件中負(fù)載電流與電壓同相位，純電感負(fù)載中電流之后電壓九十度，純電容負(fù)載中電流超前電壓九十度，也就是說(shuō)純電容中電流和純電感中的電流相位差為180度，可以互相抵消，即當(dāng)電源向外供電時(shí)，感性負(fù)荷向外釋放的能量由榮幸負(fù)荷儲(chǔ)存起來(lái)；當(dāng)感性負(fù)載需要能量時(shí)，再由榮幸負(fù)荷向外釋放的能量來(lái)提供。能量在兩種負(fù)荷間相互交換，感性負(fù)荷所需要的無(wú)功功率就可由容性負(fù)荷輸出的無(wú)功功率中得到補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了無(wú)功功率就地解決，達(dá)到補(bǔ)償?shù)哪康摹?/span>

　　二．無(wú)功功率的補(bǔ)償?shù)姆绞?/span>

　?。?）集中補(bǔ)償

　　集中補(bǔ)償就是把電容器組集中安裝在變電所的二次側(cè)的母線上或配電變壓器低壓母線上，這種補(bǔ)償方式，安裝簡(jiǎn)便，運(yùn)行可靠，利用率高，但當(dāng)電氣設(shè)備不連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)或輕負(fù)荷時(shí)，又無(wú)自動(dòng)控制裝置時(shí)，會(huì)造成過(guò)補(bǔ)償，使運(yùn)行電壓升高，電壓質(zhì)量變壞。季節(jié)性用電較強(qiáng)，空載運(yùn)行較長(zhǎng)又無(wú)人值守的配電變壓器不宜采用。

　?。?）分散補(bǔ)償

　　分散補(bǔ)償是將電容器組分組安裝在車間配電室或變電所個(gè)分路的出線上，形成抵押電網(wǎng)內(nèi)部的多組分散補(bǔ)償方式，它能與工廠部分負(fù)荷的變動(dòng)同時(shí)投切，適合負(fù)荷比較分散的補(bǔ)償場(chǎng)合，這種補(bǔ)償方式效果較好，且補(bǔ)償方式靈活，易于控制。

　?。?）個(gè)別補(bǔ)償

　　個(gè)別補(bǔ)償是對(duì)單臺(tái)用電設(shè)備所需無(wú)功就近補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ央娙萜髦苯咏拥絾闻_(tái)用電設(shè)備的同一電氣回路，用同一臺(tái)開(kāi)關(guān)控制，同時(shí)投運(yùn)或斷開(kāi)，俗稱隨機(jī)補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方法的效果最好，它能實(shí)現(xiàn)就地平衡無(wú)功電流，又能避免無(wú)負(fù)荷時(shí)的過(guò)補(bǔ)償，是農(nóng)網(wǎng)中對(duì)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行補(bǔ)償?shù)某Ｓ梅椒ā?/span>

無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的不同

　　（1）同步調(diào)相機(jī)

　　同步調(diào)相機(jī)實(shí)質(zhì)上是一種不帶機(jī)械負(fù)載的同步電動(dòng)機(jī)，它是最早采用的一種無(wú)功補(bǔ)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(diǎn)是投資大，運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜。因此，許多國(guó)家不再新增同步調(diào)相機(jī)作為無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。

　　調(diào)相機(jī)可以安裝強(qiáng)行勵(lì)磁裝置，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，電壓劇烈降低，調(diào)相機(jī)可以強(qiáng)行勵(lì)磁，保持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定，因而提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。電容器輸出無(wú)功功率與運(yùn)行電壓的平方成正比，電壓降低，輸出的無(wú)功將急劇下降，比如，當(dāng)電壓下降10％，變?yōu)?.9Ue時(shí)，電容器輸出的無(wú)功功率變?yōu)?.81Q，即其輸出的無(wú)功功率將下降19％，所以，電容器此時(shí)不能起到穩(wěn)定系統(tǒng)電壓的作用。

　?。?）并聯(lián)電容器

　　作為無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，電容器有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：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(jī)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2％～30％，大大高于電容器；電容器是靜止設(shè)備，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單，沒(méi)有噪音。調(diào)相機(jī)為旋轉(zhuǎn)電機(jī)，運(yùn)行維護(hù)很復(fù)雜；并聯(lián)電容器是電網(wǎng)中用得最多的一種無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備，目前國(guó)內(nèi)外電力系統(tǒng)中90％的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備是并聯(lián)電容器。

　　(3)并聯(lián)電抗器

　　并聯(lián)電抗器是一種感性無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，它可以吸收系統(tǒng)中過(guò)剩的無(wú)功功率，避免電網(wǎng)運(yùn)行電壓過(guò)高。為了防止超高壓線路空載或輕負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，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(shí)，并聯(lián)電抗器也用來(lái)限制由于突然甩負(fù)荷或接地故障引起的過(guò)電壓從而危及系統(tǒng)的絕緣。

　　在無(wú)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(yùn)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(guó)經(jīng)濟(jì)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(lái)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(wú)法僅僅用發(fā)電機(jī)調(diào)壓或無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)滿足兩種運(yùn)行方式下用戶電壓的要求了，其結(jié)果不是高峰負(fù)荷時(shí)用戶電壓太低，就是低谷負(fù)荷時(shí)電壓太高。在這種情況下，輸電系統(tǒng)中的一級(jí)變壓器或多級(jí)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。

　　總之，無(wú)功補(bǔ)償對(duì)提高功率因數(shù)，改善電壓質(zhì)量，降損節(jié)能、提高供電設(shè)備的出力都有很好的作用。只要依靠科技進(jìn)步，加大資金投入，優(yōu)化無(wú)功補(bǔ)償配置，實(shí)現(xiàn)無(wú)功的動(dòng)態(tài)平衡是完全可能的。