浅议电力系统的无功功率和电压控制

文 章编号 ： １ ０ ０ ９ — ９ １ ４ Ｘ （ ２ ０ １ ４ ） ３ ８ — ０ ０ ６ ０ 一 Ｏ １
电压是 衡量 电能质量 的一个重 要指标 。 电力系 统 中各种 用 电设 备只有在 电 压 为额 定值 时才 有最好 的技术 和 经济指 标 。 但是在 电力 系统 的正常 运行 中 ， 用
根据 补偿 的效果 而言 ， 电容 器可 以补偿 负荷侧 的无功 功率 ， 提 高系 统的 功 率 因数 ， 降低 能耗 ， 改善 电网 电压质量 。 电抗器可 以吸收 电网多余 的线路 充 电功 率， 改善 电网 低谷 负荷 时的运行 电压 ， 减少发 电机 的进相运 行深度 ， 提高 电网运 行 性能 。
电负荷 和系 统运行 方 式是经 常变化 的 ， 由此 引起 电压发 生变 化 ， 不可避 免地 出 现 电压 偏移 。
３ ． ３无 功 补偿 的三 种形 式 ： ３ ． ３ ． １集 中补 偿
集 中补 偿就是把 电容器 组集中安装在变 电所 的二次侧 的母 线上或配 电变 压
器低压母线上 ， 这种补偿方式 ， 安装简便 ， 运行可靠 ， 利用率高 ， 但当 电气设备 不连 续运转 或轻 负荷时 ， 又无 自动控 制装置时 ， 会造成 过补偿 ， 使 运行 电压升 高 ， 电压 质量变 坏。 季节性 用 电较 强 ， 空 载运行较 长又无人 值守的配 电变压器 不宜 采用。 ３ ． ３ ． ２分 散补 偿 分散 补偿是将 电容器 组分组安 装在车 间配 电室或变 电所个分 路 的出线上 ， 形成 抵押 电 网内部 的多 组分 散补 偿方 式 ， 它 能与 工厂 部分 负荷 的变 动 同时 投 切， 适合 负荷 比较分散 的补 偿场 合 ， 这种补 偿方 式效果 较好 ， 且 补偿方 式灵 活 ， 易于 控制 。 ３ ． ３ ． ３个 别补 偿 。
个别补 偿是对 单虽用 电设备所 需无功就近 补偿 的方法 ， 把 电容器直 接接 到 单虽用 电设备 的同一 电气 回路 ， 用 同一 矗开 关控制 ， 同时投 运或断 开 ， 俗 称 随机
补偿 。 这 种补偿 方法 的效果最 好 ， 它 能实 现就 地平衡 无功 电流 ， 又能避免 无负荷
当负荷 变化 时 ， 输 电系统 的无功功 率 的要求 也要变化 。 由于无 功功 率不 能 长 距离 传输 ， 电压只 能通 过遍 布整 个系 统的 具体 装置来 进 行有 效控 制 。
２ ． 无功 功率 的产 生和 吸收 同步 发 电机 可 以产 生 或吸收无 功功 率 ， 这取 决于其励 磁情 况 。 当过 励时 产 生 无功 功率 ， 当欠励 时 吸收无 功功 率 。 架空 线路产 生或 吸收 无功功率 取决 于负荷 电流 。 当 负荷低 于 自然负荷 （ 波 阻抗 ） ， 线路产 生 纯无 功功率 。 当高 于 自然负荷 时 ， 线路 吸收无 功功 率 。 地下 电缆 ， 由于它们对 地 电容 较大 ， 因此具有 较高 的 自然负荷 。 它们 通常 工
组成 。 这 种组成 随 日期 、 随季 节和气候 的变化 而不 同。 通常 负荷节 点的负荷 特性
是 吸收无 功功 率 的， 後 合负荷 的有 功功率 和无 功功率 都是 电压 幅值 的函数 。 具
有 低的滞 后功 率 因数 的负 荷使 传输 网络有 大的 电压 降落 ， 因而供 电也不 经济 ， 对于 工业 用户 ， 无 功功 率通常 和有 功功率 一样 要计 费 ， 这 就鼓 励企 业通过 使用
并联 电容 器来 提 高负荷 功率 因数 。
器 用于输 电线路分 布电容 的补偿 以防空载 长线路末 端 电压升 高 ， 并联 电容 器用 来 产生 无功 以减小 线路无 功输送 ， 减小 电压损 失 ， 串联 电容器 可用 于长线 路补 偿 等。 电力 系统变 电站 内广泛安装 了无功 补偿 电容 器 ， 用来就 地无功平 衡 ， 减少 线损， 提高 电压 水平 。力 系统 的 无 功 功 率 和 电压 控 制
王 飞 王 丹
天津 ３ ０ ０ １ ７ １ ） （ 国网 天津 城东 供 电公 司
［ 摘 要］ 电压 是衡 量 电能质 量 的一个 重要 指标 。 电力 系统 中各 种用 电设备 只有 在 电压为 额 定值 时才有 最好 的 技术和 经济 指标 。 但是在 电力系 统的 正常运 行 中， 用 电负荷和 系统 运行方 式是 经常 变化 的 ， 由此 引起 电压 发生 变 化 ， 不可避 免地 出现 电压偏 移 。 而 电力系 统的运 行 电压 水平 取决 于无 功功率 的平 衡 ， 系统 中各 种 无功电源的无功功率输出应能满足系统负荷和网络损耗在额定电压下对无功功率的需求 ， 否则就会偏离额定值。 ［ 关键 词］ 电力系 统 无功 功率 电压 控制 中图分 类号 ： Ｔ ５ ７ ８ 文献标 识码 ： Ａ
１ 总体 来说 ， 电 力系统 有效 和可靠 的运行 ， 电压和 无功功 率的 控制鹿 满足
以下 目标 ：
１ ． １系 统 中有所 有装 置的在 端 电压 应在 可接 受 的限制 内 。
１ ． ２为保 证 最大 限度 利用 输 电系统 ， 应 加 强系统 稳 定性 。
１ ． ３应 使无 功功 率 传输最 小 ， 以使得 Ｒ Ｉ ２ 和Ｘ Ｉ ２ 损 耗 减小 到最 小 。
时的过 补偿 ， 是 农 网 中队异步 电动 机进 行补偿 的 常用方 法 。 ３ ． ４无 功 补偿设 备
作 在低 于 自然负荷 情 形下 ， 因此在 所有 运行条 件 下总 发生无 功功 率 。
变压器 不管其负 载如何 ， 总是 吸收无 功功率 空载时 ， 起主 要作用 的是并联 激励 电抗 ； 满载 时 ， 起 主要作 用 的是 串联漏 抗 。
３ ． ４ ． １无源 补偿 设备 装置 并联 电抗器 ， 并 联 电容 器和 串联 电容器 。 这 些装置 可 以是 固定 连接 式的 或 开 闭式 的 ， 无源补 偿设 备仅用 于特性 阻抗 补偿 和线路 的 阻抗补 偿 ， 如并联 电抗
负荷通常吸收无功功率。 由电力系统的供电的典型负荷节点由许多装置所