論電網(wǎng)的無功補(bǔ)償與電壓調(diào)整

1、論電網(wǎng)的無功補(bǔ)償與電壓調(diào)整摘 要由于無功補(bǔ)償對電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運行具有重要作用，因此無功補(bǔ)償是電力部門和用戶共同關(guān)注的問題。合理選擇無功補(bǔ)償方案和補(bǔ)償容量，能有效提高系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，保證電網(wǎng)的電壓質(zhì)量，提高發(fā)輸電設(shè)備的利用率，降低有功網(wǎng)損和減少發(fā)電費用。本文按照電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)幕驹瓌t是，重點介紹了輸配電網(wǎng)中各種無功補(bǔ)償?shù)脑砑胺椒?，以達(dá)到改善功率因數(shù)、調(diào)整電壓及補(bǔ)償參數(shù)等作用。與電網(wǎng)中的有功損耗相比，無功損耗要大的多，這是因為高壓線路、變壓器的等值電抗要比電阻大得多，并且變壓器的勵磁無功損耗也要比勵磁有功損耗更大，事實證明電網(wǎng)最基本的無功電源發(fā)電機(jī)所發(fā)出的無功功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了電網(wǎng)對無功的

2、需求，因此對電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償顯得尤為必要。另外，對電網(wǎng)采取適當(dāng)?shù)臒o功補(bǔ)償可以穩(wěn)定受端及電網(wǎng)的電壓，在長距離輸電線路中選擇合適的地點設(shè)置無功補(bǔ)償裝置，還可以改善電網(wǎng)性能，提高輸電能力，在負(fù)荷側(cè)合理配置無功，可以提高供用電系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少功率損耗，因此，電網(wǎng)中無功補(bǔ)償?shù)淖饔靡训玫狡毡橹匾?。采取何種有效的方法補(bǔ)償電網(wǎng)中的無功負(fù)荷，以及對電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償與電壓調(diào)整將是本文所著重討論的。在配電網(wǎng)中進(jìn)行無功補(bǔ)償、提高功率因數(shù)和做好無功優(yōu)化，是一項建設(shè)性的節(jié)能措施。本文簡要分析了三種無功補(bǔ)償?shù)姆椒ê蛢煞N無功功率補(bǔ)償容量的選擇方法以及無功補(bǔ)償后的良性影響。在實際設(shè)計中，要具體問題具體分析，使無功補(bǔ)償應(yīng)用獲

3、得最大的效益。關(guān)鍵詞: 輸配電網(wǎng)；無功補(bǔ)償；電壓調(diào)整- I -目 錄摘 要I引 言11無功補(bǔ)償概述21.1無功補(bǔ)償?shù)母拍?1.2無功補(bǔ)償?shù)姆椒?1.3 無功補(bǔ)償?shù)淖饔?1.3.1 改善功率因數(shù)及相應(yīng)地減少電費41.3.2 降低系統(tǒng)的能耗41.3.3 減少了線路的壓降41.3.4 增加了供電功率,減少了用電貼費51.4 無功補(bǔ)償?shù)囊饬x51.5 無功補(bǔ)償?shù)脑瓌t：61.6無功補(bǔ)償原理72電網(wǎng)無功補(bǔ)償92.1 電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)姆椒?2.1.1 同步調(diào)相機(jī)92.1.2 并聯(lián)電容器92.1.3 并聯(lián)電抗器102.1.4 靜止無功補(bǔ)償器102.1.5 靜止無功發(fā)生器112.2電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)脑瓌t112.2.1

4、無功功率平衡原則112.2.2 無功補(bǔ)償裝置的一般配置原則112.2.3 不同電壓等級電網(wǎng)的無功補(bǔ)償原則112.3 電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)男б?23電網(wǎng)電壓調(diào)整143.1電網(wǎng)調(diào)壓的方法143.1.1利用調(diào)整變壓器分接頭調(diào)壓。143.1.2改變電力網(wǎng)的無功功率分布進(jìn)行調(diào)壓。153.1.3改變線路參數(shù)R和X的方法調(diào)壓164電網(wǎng)的無功補(bǔ)償與電壓調(diào)整184.1 輸電網(wǎng)的無功補(bǔ)償與電壓調(diào)整184.1.3 中間同步或靜止補(bǔ)償184.2 配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償與電壓調(diào)整194.2.1 相位補(bǔ)償亦稱功率因數(shù)補(bǔ)償194.2.2 電壓調(diào)整194.2.3改變電力網(wǎng)的無功功率分布進(jìn)行調(diào)壓214.2.4 改變線路參數(shù)R和X的方法調(diào)壓

5、224.2.5輔助性調(diào)壓措施通過變更發(fā)電機(jī)的勵磁電流改變發(fā)電機(jī)的端電壓來調(diào)整電壓23結(jié) 論24參 考 文 獻(xiàn)25- III -引 言目前世界范圍內(nèi)掀起環(huán)境保護(hù)的熱潮，電力系統(tǒng)是一種特定的環(huán)境，在輸配電網(wǎng)中出現(xiàn)的無功功率，是電網(wǎng)本身的運行規(guī)律所決定，但同時它給電網(wǎng)運行帶來了許多麻煩。無功功率是一種既不能作有功，但又會在電網(wǎng)中引起損耗，而且又是不能缺少的一種功率，所以在電網(wǎng)中要加入無功功率補(bǔ)償?shù)难b置，同時對電網(wǎng)電壓進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到電網(wǎng)利用效率最大化。在現(xiàn)代用電企業(yè)中，在數(shù)量眾多、容量大小不等的感性設(shè)備連接于電力系統(tǒng)中，以致電網(wǎng)傳輸功率除有功功率外，還需無功功率。如自然平均功率因數(shù)在0.700.85之

6、間。企業(yè)消耗電網(wǎng)的無功功率約占消耗有功功率的60%90%,如果把功率因數(shù)提高到0.95左右，則無功消耗只占有功消耗的30%左右。減少了電網(wǎng)無功功率的輸入，會給用電企業(yè)帶來效益。 電力系統(tǒng)中，電能質(zhì)量是評價電力系統(tǒng)運行性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)，而電壓又是衡量電能質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，因此，電壓的穩(wěn)定性對電力系統(tǒng)運行性能來說顯得尤為重要。電壓穩(wěn)定與否主要取決于系統(tǒng)中無功功率的平衡，如果用電負(fù)荷的無功需求波動較大，而電網(wǎng)的無功功率來源及其分布不能及時調(diào)控，就會導(dǎo)致線路電壓超出允許極限；另外，對于負(fù)荷一側(cè)，電力系統(tǒng)多由輸配電線、變壓器、發(fā)電機(jī)等構(gòu)成，其內(nèi)阻抗主要呈感性，使得負(fù)載無功功率的變化對電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性

7、帶來極為不利的影響。無功功率補(bǔ)償是涉及電力電子技術(shù)、電力系統(tǒng)、電氣自動化技術(shù)、理論電工等領(lǐng)域的重大課題。由于電力電子技術(shù)裝置的應(yīng)用日益普及生產(chǎn)、生活各個領(lǐng)域，無功補(bǔ)償問題引起人們越來越多的關(guān)注。據(jù)有關(guān)科學(xué)統(tǒng)計，如果全國都通過優(yōu)化配置計算來安裝無功補(bǔ)償裝置，在總投資不變的條件下，估計每年可以節(jié)省電量大約3億千瓦時。因此，電力系統(tǒng)的無功補(bǔ)償和電壓調(diào)整是保證電網(wǎng)安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運行的重要措施。目前，由于電力電子技術(shù)的飛速進(jìn)步，無功功率補(bǔ)償方面也取得了突破性的進(jìn)展。注：頁碼，居中，底部，宋體，小五，正文起始頁頁碼為1。閱后刪除此文本框。1無功補(bǔ)償概述 本章主要概述無功功率的一些基本知識。首先簡要介紹無

8、功功率基本概念，然后介紹無功功率的補(bǔ)償，最后論述電網(wǎng)得無功補(bǔ)償與電壓調(diào)整。 在電力系統(tǒng)中的變電所或直接在電能用戶變電所裝設(shè)無功功率電源,以改變電力系統(tǒng)中無功功率的流動,從而提高電力系統(tǒng)的電壓水平，減小網(wǎng)絡(luò)損耗和改善電力系統(tǒng)的動態(tài)性能。無功功率指的是交流電路中，電壓U與電流I存在一相角差時,電流流過容性電抗(XC)或感性電抗(XL)時所形成的功率分量（分別為）。這種功率在電網(wǎng)中會造成電壓降落（感性電抗時）或電壓升高（容性電抗時）和焦耳（電阻發(fā)熱）損失，卻不能做出有效的功。因而需要對無功功率進(jìn)行補(bǔ)償。合理配置無功補(bǔ)償（包括在什么地點、用多大容量和采用何種型式）是電力系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計工作中一項重要內(nèi)容

9、。在運行中,合理使用無功補(bǔ)是電力系統(tǒng)調(diào)度的主之一接線圖無功功率的產(chǎn)生和影響 在交流電力系統(tǒng)中，發(fā)電機(jī)在發(fā)有功功率的同時也發(fā)無功功率，它是主要的無功功率電源；運行中的輸電線路，由于線間和線對地間的電容效應(yīng)也產(chǎn)生部分無功功率,稱為線路的充電功率,它和電壓的高低、線路的長短以及線路的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。電能的用戶（負(fù)荷）在需要有功功率 (P)的同時還需要無功功率(Q),其大小和負(fù)荷的功率因數(shù)有關(guān)；有功功率和無功功率在電力系統(tǒng)的輸電線路和變壓器中流動會產(chǎn)生有功功率損耗(P)和無功功率損耗(Q),也會產(chǎn)生電壓降落(U)。1.1無功補(bǔ)償?shù)母拍顭o功功率和有功功率一樣是輸配電網(wǎng)中不可缺少的組成部分, 無

10、功功率對供電系統(tǒng)和負(fù)載系統(tǒng)的正常運行是十分重要的、也是必需的。    由于電網(wǎng)中存在大量的感性負(fù)載, 所以就需要供電部門提供足夠的無功功率。如果這些無功功率都有發(fā)電機(jī)(廠)發(fā)出并通過長距離的輸電線路傳送到所需的地方, 這顯然是不合理、不經(jīng)濟(jì)的, 實際上也是不可能的。而合理的也是最有效的方法就是在需要無功功率的地方或附近產(chǎn)生(發(fā)出)無功功率, 即無功功率補(bǔ)償。1.2無功補(bǔ)償?shù)姆椒?無功補(bǔ)償通常采用的方法主要有 3種：低壓個別補(bǔ)償、低壓集中補(bǔ)償、高壓集中補(bǔ)償。下面簡單介紹這3種補(bǔ)償方式的適用范圍及使用該種補(bǔ)償方式的優(yōu)缺點。 (1)低壓個別

11、補(bǔ)償: 低壓個別補(bǔ)償就是根據(jù)個別用電設(shè)備對無功的需要量將單臺或多臺低壓電容器組分散地與用電設(shè)備并接，它與用電設(shè)備共用一套斷路器。通過控制、保護(hù)裝置與電機(jī)同時投切。隨機(jī)補(bǔ)償適用于補(bǔ)償個別大容量且連續(xù)運行 (如大中型異步電動機(jī))的無功消耗，以補(bǔ)勵磁無功為主。低壓個別補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點是：用電設(shè)備運行時，無功補(bǔ)償投入，用電設(shè)備停運時，補(bǔ)償設(shè)備也退出，因此不會造成無功倒送。具有投資少、占位小、安裝容易、配置方便靈活、維護(hù)簡單、事故率低等優(yōu)點。 (2)低壓集中補(bǔ)償： 低壓集中補(bǔ)償是指將低壓電容器通過低壓開關(guān)接在配電變壓器低壓母線側(cè)，以無功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，根據(jù)低壓母線上的無功負(fù)荷而直接控制電容器的投

12、切。電容器的投切是整組進(jìn)行，做不到平滑的調(diào)節(jié)。低壓補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點：接線簡單、運行維護(hù)工作量小，使無功就地平衡，從而提高配變利用率，降低網(wǎng)損，具有較高的經(jīng)濟(jì)性，是目前無功補(bǔ)償中常用的手段之一。 (3)高壓集中補(bǔ)償： 高壓集中補(bǔ)償是指將并聯(lián)電容器組直接裝在變電所的 610kV高壓母線上的補(bǔ)償方式。適用于用戶遠(yuǎn)離變電所或在供電線路的末端，用戶本身又有一定的高壓負(fù)荷時，可以減少對電力系統(tǒng)無功的消耗并可以起到一定的補(bǔ)償作用；補(bǔ)償裝置根據(jù)負(fù)荷的大小自動投切，從而合理地提高了用戶的功率因數(shù)，避免功率因數(shù)降低導(dǎo)致電費的增加。同時便于運行維護(hù)，補(bǔ)償效益高。1.3 無功補(bǔ)償?shù)淖饔?.3.1 改善功率因數(shù)及相應(yīng)地減少電

13、費根據(jù)國家水電部,物價局頒布的"功率因數(shù)調(diào)整電費辦法"規(guī)定三種功率因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值,相應(yīng)減少電費:(1)高壓供電的用電單位,功率因數(shù)為0.9以上。(2)低壓供電的用電單位,功率因數(shù)為0.85以上。(3)低壓供電的農(nóng)業(yè)用戶,功率因數(shù)為0.8以上。根據(jù)"辦法",補(bǔ)償后的功率因數(shù)以分別不超出0.95.0.94.0.92為宜,因為超過此值,電費并沒有減少,相反初次設(shè)備增加,是不經(jīng)濟(jì)的。1.3.2 降低系統(tǒng)的能耗功率因數(shù)的提高,能減少線路損耗及變壓器的銅耗。設(shè)R為線路電阻,P1為原線路損耗,P2為功率因數(shù)提高后線路損耗,則線損減少P=P1P2=3R(I12I22) (1

14、.1)比原來損失減少的百分?jǐn)?shù)為(P/P1)×100=1(I2/I1)2·100 (1.2)式中,I1=P/(3 U1cos1),I2=P/(3 U2cos2)補(bǔ)償后,由于功率因數(shù)提高,U2 >U1,為分析方便,可認(rèn)為U2U1,則=1(cos1/cos2)2·100 (1.3)當(dāng)功率因數(shù)從0.8提高至0.9時,通過上式計算,可求得有功損耗降低21左右。在輸送功率P= 3UIcos不變情況下,cos提高,I相對降低,設(shè)I1為補(bǔ)償前變壓器的電流,I2為補(bǔ)償后變壓器的電流,銅耗分別為P1,P2；銅耗與電流的平方成正比,即P1/P2=I22/I12 (1.4)由于P1

15、=P2,認(rèn)為U2U1時,即I2/I1=cos1/cos2可知,功率因數(shù)從0.8提高至0.9時,銅耗相當(dāng)于原來的80。1.3.3 減少了線路的壓降由于線路傳送電流小了,系統(tǒng)的線路電壓損失相應(yīng)減小,有利于系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定(輕載時要防止超前電流使電壓上升過高),有利于大電機(jī)起動。1.3.4 增加了供電功率,減少了用電貼費對于原有供電設(shè)備來講,同樣的有功功率下,cos提高,負(fù)荷電流減小,因此向負(fù)荷傳輸功率所經(jīng)過的變壓器.開關(guān).導(dǎo)線等配電設(shè)備都增加了功率儲備,發(fā)揮了設(shè)備的潛力。對于新建項目來說,降低了變壓器容量,減少了投資費用,同時也減少了運行后的基本電費。1.4 無功補(bǔ)償?shù)囊饬x 電網(wǎng)中的電力負(fù)荷如電動機(jī)

16、、變壓器等，大部分屬于感性負(fù)荷，在運行過程中需向這些設(shè)備提供相應(yīng)的無功功率。在電網(wǎng)中安裝并聯(lián)電容器等無功補(bǔ)償設(shè)備以后，可以提供感性電抗所消耗的無功功率，減少了電網(wǎng)電源向感性負(fù)荷提供、由線路輸送的無功功率，由于減少了無功功率在電網(wǎng)中的流動，因此可以降低線路和變壓器因輸送無功功率造成的電能損耗，這就是無功補(bǔ)償。無功補(bǔ)償可以提高功率因數(shù)，是一項投資少，收效快的降損節(jié)能措施。據(jù)統(tǒng)計，在電網(wǎng)電動機(jī)為建立并維護(hù)三相旋轉(zhuǎn)磁場所消耗的無功功率約占線路輸送的全部無功功率的60%，變壓器為建立并維持交變磁場所需消耗的無功功率約占30%，因此為使電力系統(tǒng)多發(fā)多送有功功率，少發(fā)少送無功功率，或在系統(tǒng)無功功率供給不足時

17、，就需要在電感性負(fù)載點或附近加裝無功設(shè)備。 1 低電網(wǎng)的功率損耗。由公式I=P/（3U×COS） (1.5)可知，負(fù)荷電流I與COS成反比。在輸送的有功功率P為定植時，加裝無功補(bǔ)償設(shè)備后提高了功率因數(shù)。將使線路中的負(fù)荷電流降低，從而時線路上的功率損耗降低（P=I2R）。當(dāng)功率因數(shù)由0.6提高到0.8時，功率損耗將下降一半，降低電網(wǎng)中的功率損耗。是它安裝無功補(bǔ)償設(shè)備的主要目的。 2 提高設(shè)備的功電能力，挖掘現(xiàn)有設(shè)備的潛力。由公式P=S×COS (1.6)可以看出，在設(shè)備的視在功率S不便的條件下。功率因數(shù)的提高可以多輸送有功功率，以農(nóng)村常有的50KVA配變?yōu)槔．?dāng)功率因數(shù)從0.

18、7提高到0.9后，其輸送的有功功率由35KW提高到了45KW。增加了配電變壓器的供電能力，其增供功率的計算如下式： P=S（COS-COS） (1.7)式中P變壓器可增供的有功功率 S變壓器的額定容量 COS補(bǔ)償前設(shè)備的功率因數(shù) COS補(bǔ)償后設(shè)備的功率因數(shù) 3減少電網(wǎng)中的電壓損失，提高電壓質(zhì)量，當(dāng)電力負(fù)荷從線路上集中輸出到末端負(fù)荷點 線路電壓損失U的簡化式為： U=（PR+QX）/U (1.8)式中U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(bǔ)償設(shè)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

19、了電壓質(zhì)量。 4減少設(shè)備容量，節(jié)省投資，由公式S = P /COS可知，在輸送的有功功率P為定值時，功率因數(shù)提高后可以減少視在功率S，也就是可以減小供電設(shè)備的安裝容量，不但可以節(jié)約購買設(shè)備的投資，還可以少支付電業(yè)部門按供電設(shè)備容量計算的貼費，可以減小的供電設(shè)備容量用下式計算： S =S（1- COS/COS） (1.9) 減少用戶電費開支，降低生產(chǎn)成本，無功補(bǔ)償給電力用戶帶來的直觀經(jīng)濟(jì)效益可以減少電費支出。第一，安裝無功補(bǔ)償設(shè)備，提高功率因數(shù)可以減少用戶內(nèi)部因傳輸和分配無功功率造成的有功功率損耗，因而可以少支付相應(yīng)的電費；第二，在國家現(xiàn)行的電價政策中，從合理利用電能出發(fā)，為鼓勵用戶安裝無功補(bǔ)償

20、設(shè)備，提高功率因數(shù)的積極性，制定了功率因數(shù)調(diào)整電費政策。 1.5 無功補(bǔ)償?shù)脑瓌t：無功補(bǔ)償設(shè)備的配置，應(yīng)按照全面規(guī)劃、合理布局、分級補(bǔ)償、就地平衡的原則使電網(wǎng)的無功補(bǔ)償取得最佳的綜合效益。 (1) 降損與調(diào)壓相結(jié)合，以降損為主，針對配電系統(tǒng)的線路長、支數(shù)多、負(fù)荷分配、功率因數(shù)低、線損大等特點，無功補(bǔ)償?shù)闹饕淖饔煤妥畲蠼?jīng)濟(jì)效益是降損，同時兼顧滿足調(diào)整電壓的要求，以保證電壓質(zhì)量。對于有些輕載運行的線路，其電壓經(jīng)濟(jì)偏高，配電變壓器的鐵損占線損的70%以上，不宜再裝電容器組，否則特別是后半夜往往使線路電壓升得過高，會使配電變壓器鐵損進(jìn)一步增加，反而使線損增高。 (2) 集中補(bǔ)償與分散補(bǔ)償相結(jié)合，以分

21、散補(bǔ)償為主，既要在變電站進(jìn)行大量的集中補(bǔ)償，又要對配電線路、配電變壓器和用電設(shè)備進(jìn)行分散補(bǔ)償，且以分散補(bǔ)償為主，以實現(xiàn)就地補(bǔ)償，提高無功補(bǔ)償?shù)淖畲蠼?jīng)濟(jì)效益。但必須考慮到兩點：1）安裝地點的無功補(bǔ)償經(jīng)濟(jì)當(dāng)量愈大，則本能效果愈好；2）要考慮補(bǔ)償后要求達(dá)到的功率因數(shù)的合理性，并非愈高愈好。因此對分散補(bǔ)償?shù)呐渲脩?yīng)從實際出發(fā)，要求取得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。 (3) 供電部門補(bǔ)償與用戶補(bǔ)償相結(jié)合，以就地平衡為主，根據(jù)統(tǒng)計資料，無功功率大約有40%消耗在配電線路和配電變壓器中，其余的消耗在用戶的用電設(shè)備中。因此，只有供電部門與用戶配合起來，共同搞好無功補(bǔ)償?shù)呐渲煤凸芾恚匀〉米畲蟮臒o功補(bǔ)償效益 1.6無功補(bǔ)償原理

22、在交流電路中，由電源供給負(fù)載的電功率有兩種；一種是有功功率，一種是無功功率。 有功功率是保持用電設(shè)備正常運行所需的電功率，也就是將電能轉(zhuǎn)換為其他形式能量（機(jī)械能、光能、熱能）的電功率。原理圖 無功功率比較抽象，它用于電路內(nèi)電場與磁場的交換，并用來在電氣設(shè)備中建立和維持磁場的電功率。它不對外作功，而是轉(zhuǎn)變氣設(shè)備，要建立磁場，就要消耗無功功率。 無功功率決不是無用功率，它的用處很大。電動機(jī)需要建立和維持旋轉(zhuǎn)磁場，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，從而帶動機(jī)械運動，電動機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場就是靠從電源取得無功功率建立的。變壓器也同樣需要無功功率，才能使變壓器的一次線圈產(chǎn)生磁場，在二次線圈感應(yīng)出電壓。因此，沒有無功功率，電動機(jī)就不

23、會轉(zhuǎn)動，變壓器也不能變壓，交流接觸器不會吸合。 打個比方，農(nóng)村修水利需要開挖土方運土，運土?xí)r用竹筐裝滿土，挑走的土好比是有功功率，挑空竹筐就好比是無功功率，竹筐并不是沒用，沒有竹筐泥土怎么能運到堤上? 在正常情況下，用電設(shè)備不但要從電源取得有功功率，同時還需要從電源取得無功功率。如果電網(wǎng)中的無功功率供不應(yīng)求，用電設(shè)備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場，這些用電設(shè)備就不能維持在額定情況下工作，用電設(shè)備的端電壓就要下降，從而影響用電設(shè)備的正常運行。 但是從發(fā)電機(jī)和高壓輸電線供給的無功功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了負(fù)荷的需要，所以在電網(wǎng)中要設(shè)置一些無功補(bǔ)償裝置來補(bǔ)充無功功率，以保證用戶對無功功率的需要，這樣用

24、電設(shè)備才能在額定電壓下工作。 無功補(bǔ)償?shù)幕驹硎牵喊丫哂腥菪怨β守?fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并聯(lián)接在同一電路，能量在兩種負(fù)荷之間相互交換。這樣，感性負(fù)荷所需要的無功功率可由容性負(fù)荷輸出的無功功率補(bǔ)償。 無功補(bǔ)償可以改善電能質(zhì)量、降低電能損耗、挖掘發(fā)供電設(shè)備潛力、無功補(bǔ)償減少用戶電費支出，是一項投資少，收效快的節(jié)能措施。 不過在確定無功補(bǔ)償容量時應(yīng)注意在輕負(fù)荷時要避免過補(bǔ)償，倒送無功功率勢必造成功率損耗增加；另外功率因數(shù)越高，補(bǔ)償容量減少損耗的作用將變小，通常情況下，將功率因數(shù)提高到0.95就是合理補(bǔ)償。2電網(wǎng)無功補(bǔ)償將電抗器、電容器、同步調(diào)相機(jī)和調(diào)壓變壓器等裝置接入電網(wǎng)中，以改善功率因數(shù)、調(diào)整電

25、壓及起到補(bǔ)償參數(shù)等作用。電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)幕驹瓌t是：按電壓分層，按電網(wǎng)分區(qū)，就地平衡，避免無功功率的遠(yuǎn)距離輸送，以免占用線路輸送容量和增加有功損耗。 與電網(wǎng)中的有功損耗相比，無功損耗要大的多，這是因為高壓線路、變壓器的等值電抗要比電阻大得多，并且變壓器的勵磁無功損耗也要比勵磁有功損耗更大，事實證明電網(wǎng)最基本的無功電源發(fā)電機(jī)所發(fā)出的無功功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了電網(wǎng)對無功的需求，因此對電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償顯得尤為必要。2.1 電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)姆椒?電網(wǎng)無功補(bǔ)償方法有很多種，從傳統(tǒng)的帶旋轉(zhuǎn)機(jī)械的方式到現(xiàn)代的電力電子元件的應(yīng)用經(jīng)歷了近一個世紀(jì)的發(fā)展歷程，下面將按無功補(bǔ)償方式的發(fā)展順序逐一論述電網(wǎng)的無功補(bǔ)償方法。 2.

26、1.1 同步調(diào)相機(jī)  同步調(diào)相機(jī)是一種專門設(shè)計的無功功率電源，相當(dāng)于空載運行的同步電動機(jī)。調(diào)節(jié)其勵磁電流可以發(fā)出或吸收無功功率，在其過勵磁運行時，向系統(tǒng)供給感性無功功率而起無功電源的作用，可提高系統(tǒng)電壓；在欠勵磁運行時，它會從系統(tǒng)吸取感性無功功率而起無功負(fù)荷的作用，可降低系統(tǒng)電壓，同步調(diào)相機(jī)欠勵磁運行吸收無功功率的能力，約為其過勵磁運行發(fā)出無功功率容量的50%65%。裝有自動勵磁調(diào)節(jié)裝置的同步調(diào)相機(jī)，能根據(jù)裝設(shè)地點電壓的數(shù)值平滑的改變（輸出或吸?。o功功率，從而進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。此外，裝有強(qiáng)行勵磁調(diào)節(jié)裝置的同步調(diào)相機(jī)在系統(tǒng)發(fā)生故障而引起電壓降低時，可以提供短時電壓支撐，有利于提高電網(wǎng)穩(wěn)定

27、性。但它的不足之處也有很多，如有功損耗大、運行維護(hù)復(fù)雜，投資費用大、動態(tài)調(diào)節(jié)響應(yīng)慢以及增加了系統(tǒng)的短路容量等等，同步調(diào)相機(jī)正逐漸被投資更少性能更優(yōu)的新型無功補(bǔ)償設(shè)備所取代。 2.1.2 并聯(lián)電容器 并聯(lián)電容器是目前電網(wǎng)中應(yīng)用最為廣泛的一種無功補(bǔ)償設(shè)備，只能發(fā)出無功功率，不能吸收無功功率。它藉提高負(fù)荷側(cè)功率因數(shù)以減少無功功率流動而提高受端電壓、降低網(wǎng)損。它需要根據(jù)負(fù)荷的的變化而進(jìn)行頻繁的投入或切除操作，而此投入或切除操作通常用機(jī)械開關(guān)控制，因此不能準(zhǔn)確快速的實現(xiàn)無功功率補(bǔ)償。另外在系統(tǒng)電壓出現(xiàn)緊急狀態(tài)時，并聯(lián)電容器組的明顯缺點是其無功輸出量隨電壓的平方下降，因此，當(dāng)電網(wǎng)無功不足需要投入

28、并聯(lián)電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償時，最好在高峰負(fù)荷到來之前就將電容器組投入，使電網(wǎng)電壓提高至上限運行，這樣可防止高峰負(fù)荷時電壓的過分下降，若在電網(wǎng)電壓已經(jīng)下降后采取措施，則補(bǔ)償效果不好，但又因為它的價格便宜、易于安裝、沒有旋轉(zhuǎn)部件以及維護(hù)也較為方便而得到許多電力公司的青睞。  2.1.3 并聯(lián)電抗器 并聯(lián)電抗器用于吸收超高壓長距離架空線和電纜線的過剩無功功率，防止正常運行時有過多的無功功率注入負(fù)荷。并聯(lián)電抗器吸收的無功功率QL與所在母線電壓U平方成正比即QL=U2/XL，式中的XL為并聯(lián)電抗器感抗。并聯(lián)電抗器一般以直接接到超高壓線路或母線，或經(jīng)主變?nèi)蝹?cè)或較低電壓母線兩種接線設(shè)置方式

29、接入電網(wǎng)，若采用并聯(lián)電抗器直接接到超高壓線路上，優(yōu)點是可以限制高壓線路的過電壓，與中性點小電抗配合，有利于超高壓長距離輸電線路單相重合閘過程中故障相的消弧，從而保證單相重合閘的成功，不足是造價過高。若接到主變?nèi)蝹?cè)或較低電壓母線上，優(yōu)點是造價低、操作簡便，具體采用何種方式，依具體情況而定。2.1.4 靜止無功補(bǔ)償器 靜止無功補(bǔ)償器（SVC）出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代初期，可以說是靈活交流輸電“家族”的最早成員，它通常由靜電電容器、電抗器及檢測與控制系統(tǒng)組成。目前常用的有晶閘管控制電抗器型（TCR型），晶閘管投切電容器型（TSC型）和飽和電抗器型（SR型）三種。TCR型補(bǔ)償器由TCR和若干組不可控制

30、電容器組成，電抗器與反向并聯(lián)連接的晶閘管相串聯(lián)，利用晶閘管的觸發(fā)角控制來改變通過電抗器的電流，就可以平滑的調(diào)整電抗器吸收的基波無功功率，晶閘管的觸發(fā)角從90°變到180°時，可使電抗器的的基波無功功率從其額定值變到零，TCR型補(bǔ)償器其實只是以晶閘管開關(guān)取代了常規(guī)電容器所配置的機(jī)械開關(guān)，使它的開關(guān)次數(shù)不受限制，其運行性能要明顯優(yōu)于機(jī)械開關(guān)投切電抗器。TSC型補(bǔ)償器由一組并聯(lián)的電容器組成，每一臺電容器都與雙向晶閘管串聯(lián)，在這里晶閘管仍起開關(guān)作用，代替常規(guī)電容器配置的機(jī)械開關(guān)，在運行時，根據(jù)所需補(bǔ)償電流的大小，決定投入電容器的組數(shù)，考慮到電容器組的投切會在電網(wǎng)中產(chǎn)生沖擊電流，我們

31、可以增加電容器的組數(shù)，組數(shù)越多，級差越小，分組投入時所產(chǎn)生的沖擊電流就越小，但這勢必會增加運行成本。SR型補(bǔ)償器中，由飽和電抗器與串聯(lián)電容器組成的回路具有穩(wěn)壓特性，能維持所連接母線電壓水平，對沖擊性負(fù)荷引起的電壓波動具有補(bǔ)償作用，SR型補(bǔ)償器具有快速、可靠、過載能力強(qiáng)以及產(chǎn)生諧波小等優(yōu)點，而且還具有抑制三相不平衡能力，但運行中的電抗器長期處于飽和狀態(tài)，鐵芯損耗較大，且飽和電抗器的造價過高，所以目前國內(nèi)應(yīng)用較少。值得我們關(guān)注的是，不論何種靜止補(bǔ)償器，它們之所以能作無功功率電源并產(chǎn)生感性無功，靠的仍是其中的電容器，而電容器所能產(chǎn)生的感性無功功率與其端電壓的平方成正比，即當(dāng)電壓水平過低，需要無功補(bǔ)償

32、時，補(bǔ)償器的輸出反而會減少。外在上述幾種SVC補(bǔ)償裝置中，晶閘管投切電容器不會產(chǎn)生諧波，含晶閘管控制電抗器的靜止補(bǔ)償器一般需要裝設(shè)濾波器以消除補(bǔ)償過程中所產(chǎn)生的高次諧波。   2.1.5 靜止無功發(fā)生器 靜止無功發(fā)生器（SVG）也被稱為靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM）或靜止調(diào)相機(jī)（STATCON），是在20世紀(jì)80年代以來出現(xiàn)的更為先進(jìn)的靜止無功補(bǔ)償裝置。裝置中六個可關(guān)斷晶閘管（GTO）分別與六個二極管反向并聯(lián)，適當(dāng)控制GTO的通斷，可以把電容器C上的直流電壓轉(zhuǎn)變成為與電力系統(tǒng)電壓同步的三相交流電壓，裝置的交流側(cè)通過電抗器或變壓器并聯(lián)接入系統(tǒng)。適當(dāng)控制逆變器的輸出電壓就可以

33、靈活地改變SVG的運行工況，使其處于容性負(fù)荷、感性負(fù)荷或零負(fù)荷狀態(tài)。與SVC相比，SVG的響應(yīng)速度更快，運行范圍更寬，諧波電流含量更小，尤其重要的是，電壓較低時SVG仍可向系統(tǒng)注入較大的無功電流，它的儲能元件（如電容器）的容量遠(yuǎn)比它所提供的無功容量要小。2.2電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)脑瓌t2.2.1 無功功率平衡原則 從改善電壓質(zhì)量和降低網(wǎng)絡(luò)功率損耗兩方面考慮，應(yīng)該盡量避免通過電網(wǎng)元件大量、長距離地傳輸無功功率，做到無功功率的分層分區(qū)平衡，并分別按正常最大和最小負(fù)荷的運行方式進(jìn)行計算，必要時還應(yīng)校驗?zāi)承┰O(shè)備檢修時或故障后等運行方式下的無功功率平衡，而且在事故情況下要求電網(wǎng)應(yīng)留有足夠的無功功率儲備。2.2.

34、2 無功補(bǔ)償裝置的一般配置原則 為了便于管理無功功率補(bǔ)償設(shè)備，像同步調(diào)相機(jī)、并聯(lián)電抗器、靜止補(bǔ)償器等應(yīng)當(dāng)相對集中配置。并聯(lián)電容器可考慮分散配置和就地配置，但太過于分散也會帶來管理和維護(hù)的困難。 2.2.3 不同電壓等級電網(wǎng)的無功補(bǔ)償原則 對于10kV配電線路,優(yōu)先在配電變壓器低壓側(cè)配置帶自動投切裝置的并聯(lián)電容器,以提高線路的功率因數(shù),電容器的補(bǔ)償容量為配電變壓器的10%20%。 在110kV及以下的電網(wǎng)中,由于線路輸送負(fù)荷一般均大于線路的自然功率,電網(wǎng)呈感性,并且負(fù)荷與變壓器均為感性,所以,無論從調(diào)壓還是降損角度考慮,均應(yīng)以容性補(bǔ)償為主,補(bǔ)償容量可按主變壓器容量的10%30%來確定。 無功補(bǔ)償

35、在220kV網(wǎng)絡(luò)中的情況較為復(fù)雜,電網(wǎng)的無功特性與線路實際輸送功率(與線路的自然功率比較)的大小有關(guān),對于網(wǎng)架不強(qiáng)的220kV網(wǎng)絡(luò),綜合線路輸送負(fù)荷大于線路的自然功率以及變壓器為感性等原因,電網(wǎng)呈現(xiàn)感性特質(zhì),電網(wǎng)以容性補(bǔ)償為主；而對網(wǎng)架較強(qiáng)峰谷差較大的220kV網(wǎng)絡(luò)，則存在以下情況：1）當(dāng)電網(wǎng)為高峰負(fù)荷時，由于線路輸送負(fù)荷和變壓器通過潮流較大，線路和變壓器消耗無功多，網(wǎng)絡(luò)呈感性，此時以容性無功補(bǔ)償為主，如并聯(lián)電容器等。2）當(dāng)電網(wǎng)為低谷負(fù)荷時，則由于路輸送負(fù)荷和變壓器通過潮流較小，此時網(wǎng)絡(luò)呈現(xiàn)容性，建議調(diào)整發(fā)電機(jī)高功率因數(shù)運行，并且將220kV網(wǎng)絡(luò)電壓偏高的變電站的電容器退出。3）對于沖擊性負(fù)荷

36、較大的電網(wǎng)，應(yīng)在沖擊性負(fù)荷附近配置靜止補(bǔ)償器，以抑制沖擊性負(fù)荷引起的電壓閃變，快速調(diào)節(jié)無功功率。  330kV及以上的網(wǎng)絡(luò)，由于線路實際輸送功率均小于線路自然功率，線路無功功率過剩，此時除考慮將發(fā)電機(jī)進(jìn)相運行外，電網(wǎng)應(yīng)配置一定量的感性無功補(bǔ)償設(shè)備，如并聯(lián)電抗器等，并要求在一般情況下，并聯(lián)電抗器的總?cè)萘繎?yīng)達(dá)到超高壓線路充電功率的90%以上。 2.3 電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)男б?在現(xiàn)代用電企業(yè)中，在數(shù)量眾多、容量大小不等的感性設(shè)備連接于系統(tǒng)中，以致電網(wǎng)傳輸功率除有功功率外，還需無功功率。如自然平均功率因數(shù)在0.700.85之間。企業(yè)消耗電網(wǎng)的無功功率約占消耗有功功率的60%90%,如果把功率因數(shù)

37、提高到0.95左右，則無功消耗只占有功消耗的30%左右。減少了電網(wǎng)無功功率的輸入，會給用電企業(yè)帶來效益。 1節(jié)省企業(yè)電費開支。提高功率因數(shù)對企業(yè)的直接效益是明顯的，因為國家電價制度中，從合理利用有限電能出發(fā)，對不同企業(yè)的功率因數(shù)規(guī)定了要求達(dá)到的不同數(shù)值，低于規(guī)定的數(shù)值，需要多收電費，高于規(guī)定數(shù)值，可相應(yīng)地減少電費。使用無功補(bǔ)償不但減少初次費用，而且減少了運行后的基本電費。 2 降低系統(tǒng)的能耗。補(bǔ)償前后線路傳送的有功功率不變，P= IUCOS (2.1)由于COS提高，補(bǔ)償后的電壓U2稍大于補(bǔ)償前電壓U1,為分析問題方便，可認(rèn)為U2U1從而導(dǎo)出:I1COS1=I2COS2 (2.2)即:I1/I

38、2= COS2/ COS1 (2.3)這樣線損 P減少的百分?jǐn)?shù)為： P%= (1-I2/I1)×100%=（1- COS1/ COS2）× 100% (2.4) 當(dāng)功率因數(shù)從0.700.85提高到0.95時，由上式可求得有功損耗將降低20%45%。 3 改善電壓質(zhì)量。以線路末端只有一個集中負(fù)荷為例，假設(shè)線路電阻和電抗為R、X,有功和無功為P、Q,則電壓損失U為： U=（PR+QX）/Ue×10-3(KV) (2.5)兩部分損失：PR/ Ue輸送有功負(fù)荷P產(chǎn)生的；QX/Ue輸送無功負(fù)荷Q產(chǎn)生的； 配電線路：X=（24）R (2.6)U大部分為輸送無功負(fù)荷Q產(chǎn)生的。

39、變壓器：X=（510）R QX/Ue=(510) PR/ Ue (2.7) 變壓器U幾乎全為輸送無功負(fù)荷Q產(chǎn)生的。 可以看出，若減少無功功率Q,則有利于線路末端電壓的穩(wěn)定，有利于大電動機(jī)的起動。 4三相異步電動機(jī)通過就地補(bǔ)償后，由于電流的下降，功率因數(shù)的提高，從而增加了變壓器的容量，計算公式如下： S=P/ COS1×（ COS2/ COS1）-1 (2.8) 如一臺額定功率為155KW水泵的電機(jī)，補(bǔ)前功率因數(shù)為0.857，補(bǔ)償后功率因數(shù)為0.967，根據(jù)上面公式計算其增容量為：（155÷0.857） ×（0.967 ÷0.857）-1=24KVA3電網(wǎng)

40、電壓調(diào)整 擁有充足的無功功率電源是保證電網(wǎng)有較好運行電壓水平的必要條件。但要使所有用戶處的電壓質(zhì)量都符合要求，還必須采用各種調(diào)壓手段。就電力網(wǎng)而言，目前調(diào)整用戶端電壓的手段，主要采取如下措施：（1）適當(dāng)選擇變壓器的變比；（2）改變線路參數(shù)R和X及改變無功功率分布，以減少網(wǎng)絡(luò)的電壓損耗。電壓調(diào)整原理圖3.1電網(wǎng)調(diào)壓的方法為了保證中樞點電壓變動不超過規(guī)定范圍，在無功功率平衡的前提下，可以采用如下幾種調(diào)壓方法：3.1.1利用調(diào)整變壓器分接頭調(diào)壓。改變變壓器的變比可以升高或降低次級繞組的電壓。它分兩種方式，即無載調(diào)壓和有載調(diào)壓。（1）無載調(diào)壓所謂無載調(diào)壓，即是不帶負(fù)荷調(diào)壓，這種調(diào)壓必須在變壓器斷開電源

41、之后停電操作，改變變壓器分接頭，達(dá)到調(diào)整二次電壓的目的。因為無載調(diào)壓時需要停電，所以這種調(diào)壓方式適用于季節(jié)性停電的變（配）電站。由于不能根據(jù)負(fù)荷變化，靈活調(diào)節(jié)電壓，故許多城市電網(wǎng)對110KV及以上變壓器都已逐步采用有載調(diào)壓變壓器。（2）有載調(diào)壓有載調(diào)壓變壓器可以在帶負(fù)荷運行的條件下切換其分接頭，而且調(diào)壓范圍也較普通變壓器大，調(diào)壓級數(shù)多，調(diào)壓范圍可達(dá)額定電壓的20%30%。所以在110KV及以上變壓器得到廣泛應(yīng)用，并隨著農(nóng)網(wǎng)改造二期工程的收尾，在農(nóng)網(wǎng)中也得到了大力推廣。3.1.2改變電力網(wǎng)的無功功率分布進(jìn)行調(diào)壓。改變電力網(wǎng)無功功率分布的辦法是在輸電線末端，靠近用戶處裝設(shè)并聯(lián)的無功補(bǔ)償設(shè)備。電網(wǎng)的

42、無功補(bǔ)償設(shè)備主要有同期調(diào)相機(jī)、靜電電容器、靜止補(bǔ)償器。（1）同期調(diào)相機(jī)同期調(diào)相機(jī)實質(zhì)上就是只能發(fā)無功功率的發(fā)電機(jī)，它在過激運行時向系統(tǒng)供應(yīng)感性無功功率，欠激運行時從系統(tǒng)吸取無功功率。所以改變同期調(diào)相機(jī)的勵磁，可以平滑地改變它的無功功率的大小和方向，因而可以平滑地調(diào)節(jié)所在地區(qū)的電壓，既可提高電壓，也可降低電壓。同期調(diào)相機(jī)可以裝設(shè)自動調(diào)節(jié)勵磁裝置，能自動地在電網(wǎng)電壓降低時增加輸出的無功功率，以維持系統(tǒng)電壓。特別是有強(qiáng)行勵磁裝置時，在系統(tǒng)故障時也能提高電網(wǎng)的電壓，這對提高電網(wǎng)穩(wěn)定性是有利的。但是同期調(diào)相機(jī)是旋轉(zhuǎn)機(jī)械，運行維護(hù)比較復(fù)雜，有功損耗也大，投資費用較大。在我國常裝在樞紐變電站。在國外，現(xiàn)在很

43、少采用而改用靜止補(bǔ)償器。(2)靜電電容器 靜電電容器可按三角形和星形接法接在變電站母線上，只能供給電網(wǎng)無功功率，而不能吸收無功功率。它供給的無功功率QC值與所在結(jié)點的電壓U的平方成正比，即： （3.1）所以電壓下降時，它供給的無功功率也減小，因此，在電網(wǎng)發(fā)生故障或其它原因而使電壓下降時，其輸出的無功功率反而減少，結(jié)果導(dǎo)致電網(wǎng)電壓繼續(xù)下降，這是靜電電容器的缺點。靜電電容器的裝設(shè)容量可大可小，既可集中使用，又可分散裝設(shè)就地供應(yīng)無功功率，以降低線路上的功率損耗和電壓損耗。靜電電容器每單位容量的投資費用少，運行時的功率損耗也較小，維護(hù)也方便。為了在運行中調(diào)節(jié)電容器的功率，可將電容器連接成若干組，根據(jù)負(fù)

44、荷變化，分組投入和切除。它廣泛地應(yīng)用在系統(tǒng)變電站和用戶配電所中。（3）靜止補(bǔ)償器靜止補(bǔ)償器又稱可控靜止無功補(bǔ)償器，是一種動態(tài)無功補(bǔ)償電源。其特點是將可控的電抗器與靜電電容器并聯(lián)使用，電容器可發(fā)出無功功率，可控電抗器則可以吸收無功功率，可以按照負(fù)荷變化情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，因而使母線電壓保持穩(wěn)定。它能快速、平滑地調(diào)節(jié)電壓，運行維護(hù)方便，功率損耗小，對不平衡的負(fù)荷變化可以作到分相補(bǔ)償，對沖擊負(fù)荷的適應(yīng)性較強(qiáng)，我國500KV變電站大都安裝了靜止補(bǔ)償器。另外，對于目前一些離電廠較近的500KV的變電站，由于500KV進(jìn)線線路充電功率較大，使得這類變電站主變壓器的一次電壓較高，為了使二次側(cè)的電壓符合要求，僅靠調(diào)

45、整變壓器分接開關(guān)有時很難奏效，因此通常會在二次側(cè)母線上并聯(lián)一些分組的電感線圈，以便根據(jù)電壓的波動，適當(dāng)增加無功功率和電壓的損耗，達(dá)到降壓的目的。3.1.3改變線路參數(shù)R和X的方法調(diào)壓電壓損耗可近似為電壓降的縱向分量： （3.2）從上式可知，在輸送功率一定時，改變參數(shù)R和X的大小，可以改變電壓損耗，起到調(diào)壓作用。（1）用串聯(lián)電容補(bǔ)償線路參數(shù)的方法調(diào)壓在高壓電網(wǎng)中，通常電抗X比R大得多，用串聯(lián)電容的方法，改變線路電抗以減小電壓損耗。對于負(fù)荷功率因數(shù)低、輸送功率較大、負(fù)荷波動大、導(dǎo)線截面較大的線路，串聯(lián)電容器調(diào)壓，效果尤其顯著。（2）按允許電壓損耗選擇導(dǎo)線截面在低壓電網(wǎng)中，用戶很多又很分散，容量又不

46、大，且導(dǎo)線截面較小，電壓損耗中PR/U分量所占的比重較大，并聯(lián)補(bǔ)償和串聯(lián)補(bǔ)償不僅不經(jīng)濟(jì)，且均受到限制，對于這種電網(wǎng)，改變導(dǎo)線電阻將取得一定的調(diào)壓效果。因此在低壓電網(wǎng)的設(shè)計和建設(shè)中，按照規(guī)定的允許電壓損耗，選擇適當(dāng)?shù)膶?dǎo)線截面，是保證用戶電壓質(zhì)量的重要措施之一，隨著農(nóng)網(wǎng)改造二期工程的進(jìn)行，這一措施得到了很大程度的落實，農(nóng)網(wǎng)中，因?qū)Ь€截面小造成線路功率和電壓損耗大的狀況得到了很大程度的改善。（3）用串聯(lián)電感線圈增加線路無功功率和電壓損耗的方法調(diào)壓對于一些輸電距離遠(yuǎn)、輸送功率大的500KV線路，由于線路的充電功率較大，整個線路呈現(xiàn)容性，功率因數(shù)高，使線路末端的電壓很高，這時通常采用在線路上串聯(lián)電感線圈

47、的方法，吸收線路上過剩的容性無功，增加電壓損耗，以達(dá)到調(diào)壓的目的。輔助性調(diào)壓措施通過變更發(fā)電機(jī)的勵磁電流改變發(fā)電機(jī)的端電壓來調(diào)整電壓這種方法一般可在額定電壓的±5%范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電壓。對孤立電廠直接供電的小型電網(wǎng)，因線路不長，其電壓損耗不大，故改變發(fā)電機(jī)電壓就可滿足用戶的電壓質(zhì)量要求。但對多級變壓的供電范圍大的系統(tǒng)，僅借發(fā)電機(jī)調(diào)壓一般不能滿足要求。4電網(wǎng)的無功補(bǔ)償與電壓調(diào)整將電抗器、電容器、同步調(diào)相機(jī)和調(diào)壓變壓器等裝置接入電網(wǎng)中，以改善功率因數(shù)、調(diào)整電壓及起到補(bǔ)償參數(shù)等作用。電網(wǎng)無功補(bǔ)償?shù)幕驹瓌t是：按電壓分層，按電網(wǎng)分區(qū)，就地平衡，避免無功功率的遠(yuǎn)距離輸送，以免占用線路輸送容量和增加有

48、功損耗。4.1 輸電網(wǎng)的無功補(bǔ)償與電壓調(diào)整 輸電網(wǎng)多數(shù)無直供負(fù)載，一般不為調(diào)壓目的而設(shè)置無功補(bǔ)償裝置。參數(shù)補(bǔ)償多用于較長距離的輸電線路，有串聯(lián)補(bǔ)償（又稱縱補(bǔ)償）與并聯(lián)補(bǔ)償（又稱橫補(bǔ)償）之分。電壓支撐則多用于與地區(qū)受電網(wǎng)絡(luò)連接的輸電網(wǎng)的中樞點。 4.1.1 電抗器補(bǔ)償 電抗器是超高壓長距離輸電線路的常用補(bǔ)償設(shè)備，用以補(bǔ)償輸電線路對地電容所產(chǎn)生的充電功率，以抑制工頻過電壓。電抗器的容量根據(jù)線路長度和過電壓限制水平選擇，其補(bǔ)償度（電抗器容量與線路充電功率之比）國外統(tǒng)計大多為7085，個別為65，一般不低于60。電抗器一般常設(shè)置在線路兩端，且不設(shè)斷路器。 4.1.2 串連電容補(bǔ)償 串聯(lián)電容用來補(bǔ)償輸電

49、線路的感抗，起到縮短電氣距離提高穩(wěn)定性水平和線路的輸電容量的作用。串聯(lián)電容器組多為串、并聯(lián)組合而成，并聯(lián)支數(shù)由線路輸送容量而定，串聯(lián)個數(shù)則由所需的串聯(lián)電容補(bǔ)償度（串聯(lián)電容的容抗與所補(bǔ)償?shù)木€路感抗之比）而定。串聯(lián)電容補(bǔ)償一般在50以下，不宜過高，以免引起系統(tǒng)的次同步諧振。輸電網(wǎng)中因阻抗不均而造成環(huán)流時，也可用串聯(lián)電容來補(bǔ)償。日本在110kV環(huán)網(wǎng)中就使用了串聯(lián)電容補(bǔ)償。 4.1.3 中間同步或靜止補(bǔ)償 在遠(yuǎn)距離輸電線路中間裝設(shè)同步調(diào)相機(jī)或靜止補(bǔ)償裝置，利用這些裝置的無功調(diào)節(jié)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(fā)出無功功率，以補(bǔ)償線路的無功損耗，支持電壓水平，從而提高線路的

50、輸送容量。中間同步或靜止補(bǔ)償通常設(shè)在線路中點，若設(shè)在線路首末端，則調(diào)節(jié)作用消失。 輸電網(wǎng)的電壓支撐點與調(diào)壓輸電網(wǎng)與受電地區(qū)的低一級電壓的電網(wǎng)相聯(lián)的樞紐點，常設(shè)置有載調(diào)壓變壓器或有相當(dāng)調(diào)節(jié)與控制能力的無功補(bǔ)償裝置，或者二者都有，以實現(xiàn)中樞點調(diào)壓，使電網(wǎng)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(wǎng)發(fā)生事故時起支撐電壓的作用，防止因電網(wǎng)電壓劇烈波動而擴(kuò)大事故。 電壓支撐能力的強(qiáng)弱，除與補(bǔ)償方法和補(bǔ)償容量大小有關(guān)外，更與補(bǔ)償裝置的調(diào)節(jié)控制能力和響應(yīng)速度有關(guān)。并聯(lián)電容器雖是常用而價廉的補(bǔ)償設(shè)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(shè)并聯(lián)補(bǔ)償電容器反而有

51、事故發(fā)生助長電網(wǎng)電壓崩潰的可能性。采用同步調(diào)相機(jī)和靜止無功補(bǔ)償裝置輔以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)控制，是比較理想的支撐電壓的無功補(bǔ)償設(shè)備。近年來，國內(nèi)外均注重靜止補(bǔ)償裝置的應(yīng)用。 4.2 配電網(wǎng)的無功補(bǔ)償與電壓調(diào)整 以相位補(bǔ)償和保證用戶用電電壓質(zhì)量為主。 4.2.1 相位補(bǔ)償亦稱功率因數(shù)補(bǔ)償 用電電器多為電磁結(jié)構(gòu)，需要大量的勵磁功率，致使用戶的功率因數(shù)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(wǎng)中流動，不僅占用配電網(wǎng)容量，造成不必要的損耗，而且導(dǎo)致用戶電壓降低。相位補(bǔ)償是以進(jìn)相的無功補(bǔ)償設(shè)備（如并聯(lián)電容器）就近供給用戶或配電網(wǎng)所需要的滯相無功功率，減少在配電網(wǎng)中流動的無功功率，降低網(wǎng)損，

52、改善電壓質(zhì)量。中國對大電力用戶要求安裝無功補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償后的功率因數(shù)不得低于0.9。 4.2.2 電壓調(diào)整 為保證用電電器有良好的工作電壓，避免受配電網(wǎng)電壓波動的影響，配電網(wǎng)需要進(jìn)行電壓調(diào)整。配電網(wǎng)電壓調(diào)整的措施包括：中心調(diào)壓、調(diào)壓變壓器調(diào)壓和無功補(bǔ)償調(diào)壓。 （1)利用地區(qū)發(fā)電廠或樞紐變電所進(jìn)行中心調(diào)壓 這種措施簡單而經(jīng)濟(jì)方便，但它只能改變整個供電地區(qū)的電壓水平，不能改善電壓分布。當(dāng)供電地區(qū)的地域比較廣闊、供電距離長短懸殊時，中心調(diào)壓措施往往不能兼顧全區(qū)，有顧此失彼的缺點。 （2)調(diào)壓變壓器調(diào)壓 可彌補(bǔ)中心調(diào)壓方式的不足，進(jìn)行局部調(diào)壓。調(diào)壓變壓器有有載調(diào)壓變壓器、串聯(lián)升壓器和感應(yīng)調(diào)壓器三種。有

53、載調(diào)壓變壓器與感應(yīng)調(diào)壓器一般用于特定負(fù)荷點，串聯(lián)升壓器則用于供電線路。 調(diào)壓變壓器的調(diào)壓作用是靠改變電力網(wǎng)的無功潮流來實現(xiàn)的。它本身不僅不產(chǎn)生無功功率，而且還因本身勵磁的需要而消耗無功功率。當(dāng)電網(wǎng)的無功電源不足時，調(diào)壓變壓器的調(diào)壓效果不顯著。相反地，若調(diào)壓變壓器裝設(shè)過多，將加重配電網(wǎng)的無功功率消耗，拉低全網(wǎng)電壓水平，增大網(wǎng)損，降低并聯(lián)電容器的無功出力，嚴(yán)重時有可能造成惡性循環(huán)的趨向。 （3)無功補(bǔ)償調(diào)壓 由于增加了電力網(wǎng)的無功電源，能起到改善電網(wǎng)電壓的作用。裝設(shè)于變電所內(nèi)的無功補(bǔ)償裝置，還可采用分組投切的辦法，對供電地區(qū)實行中心調(diào)壓。 串聯(lián)電容補(bǔ)償，可用于配電網(wǎng)中進(jìn)行局部調(diào)壓。距離較長的重載線

54、路，使用串聯(lián)電容補(bǔ)償，效果較好。因其調(diào)壓作用是由線路滯相電流流過串聯(lián)電容而產(chǎn)生的電壓升高來實現(xiàn)的。故線路負(fù)載愈重，功率因數(shù)愈低，串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓的作用愈顯著。這種調(diào)壓作用隨線路負(fù)載的變化而變化，具有自行調(diào)節(jié)的功能。串聯(lián)電容器所產(chǎn)生的無功功率，也增加了電力網(wǎng)的無功電源，可改善電力網(wǎng)的電壓水平。串聯(lián)電容能使線路受端的電動機(jī)產(chǎn)生自勵磁現(xiàn)象，在設(shè)計、使用時，需采取預(yù)防措施。 （4）調(diào)壓變壓器調(diào)壓 可彌補(bǔ)中心調(diào)壓方式的不足，進(jìn)行局部調(diào)壓。調(diào)壓變壓器有有載調(diào)壓變壓器、串聯(lián)升壓器和感應(yīng)調(diào)壓器三種。有載調(diào)壓變壓器與感應(yīng)調(diào)壓器一般用于特定負(fù)荷點，串聯(lián)升壓器則用于供電線路。 調(diào)壓變壓器的調(diào)壓作用是靠改變電力網(wǎng)的無

55、功潮流來實現(xiàn)的。它本身不僅不產(chǎn)生無功功率，而且還因本身勵磁的需要而消耗無功功率。當(dāng)電網(wǎng)的無功電源不足時，調(diào)壓變壓器的調(diào)壓效果不顯著。相反地，若調(diào)壓變壓器裝設(shè)過多，將加重配電網(wǎng)的無功功率消耗，拉低全網(wǎng)電壓水平，增大網(wǎng)損，降低并聯(lián)電容器的無功出力，嚴(yán)重時有可能造成惡性循環(huán)的趨向。 （5）串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓 串聯(lián)電容補(bǔ)償可用于配電網(wǎng)中進(jìn)行局部調(diào)壓。在距離較長的重載線路，因其調(diào)壓作用是通過線路滯相電流流過串聯(lián)電容而產(chǎn)生的電壓升高來實現(xiàn)的。故線路負(fù)載愈重，功率因數(shù)愈低，串聯(lián)電容補(bǔ)償調(diào)壓的作用愈顯著。這種調(diào)壓作用隨線路負(fù)載的變化而變化，具有自行調(diào)節(jié)的功能。（6）利用調(diào)整變壓器分接頭調(diào)壓改變變壓器的變比可以升高或降低次級繞組的電壓。它分兩種方式，即無載調(diào)壓和有載調(diào)壓。1)無載調(diào)壓，所謂無載調(diào)壓，即是不帶負(fù)荷調(diào)壓，這種調(diào)壓必須在變壓器斷開電源之后停電操作，改變變壓器分接頭，達(dá)到調(diào)整二次電壓的目的。因為無載調(diào)壓時需要停電，所以這種調(diào)壓方式適用于季節(jié)性停電的變（配）電站。由于不能根據(jù)負(fù)荷變化，靈活調(diào)節(jié)電壓，故許多城市電網(wǎng)對110