提高系統(tǒng)輸電穩(wěn)定性和輸電能力
Published:
2024-01-30
降低電網(wǎng)的功率損耗。由公式I=P/√3UCOSφ可知，負(fù)荷電流I與COSφ成反比。在輸送的有功功率P為定值時(shí)，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，從而使線路上的有功功率損耗降低。降低電網(wǎng)中的有功功率損耗,是安裝無功補(bǔ)償設(shè)備的主要目的。
一、無功補(bǔ)償?shù)淖饔?/div>
提高負(fù)載和系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少設(shè)備的功率損耗，穩(wěn)定電壓，提高供電質(zhì)量。在長距離輸電中，提高系統(tǒng)輸電穩(wěn)定性和輸電能力，平衡三相負(fù)載的有功和無功功率等。
二、無功補(bǔ)償?shù)哪康?
1、降低電網(wǎng)的功率損耗。由公式I=P/√3UCOSφ可知，負(fù)荷電流I與COSφ成反比。在輸送的有功功率P為定值時(shí)，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，從而使線路上的有功功率損耗降低。降低電網(wǎng)中的有功功率損耗,是安裝無功補(bǔ)償設(shè)備的主要目的。
2、提高設(shè)備的供電能力，挖掘現(xiàn)有設(shè)備的潛力。由公式P=SCOSφ可以看出，在設(shè)備的視在功率S不變的條件下，功率因數(shù)提高后可以多輸送有功功率。以農(nóng)村常有的50千伏安配變?yōu)槔?dāng)功率因數(shù)從0.7提高到0.9后，其輸出的有功功率由35千瓦提高到了45千瓦，明顯增加了配電變壓器的供電能力。
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(diǎn)時(shí)，線路電壓損失ΔU的簡化式為：
ΔU=（PR+QX）/U
式中ΔU―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，提高了電壓質(zhì)量。
4、減少設(shè)備容量，節(jié)省投資。由公式S = P /COSφ可知，在輸送的有功功率P為定值時(shí)，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，客戶不但節(jié)約了購買設(shè)備的投資，還減少了支付供電部門按供電設(shè)備容量計(jì)算的基本電費(fèi)。降低客戶電費(fèi)開支，減少設(shè)備投資，無功補(bǔ)償給電力客戶帶來了直接的經(jīng)濟(jì)效益
三、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(diǎn)?？刂婆_是輕型高壓試驗(yàn)變壓器的配套設(shè)備，與試驗(yàn)變壓器一起作耐壓和泄漏試驗(yàn)。該控制箱具有外形美觀、體積小、重量輕、操作簡單、使用維修方便等特點(diǎn)。
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(jì)大多為70~85，個(gè)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。
②串連電容補(bǔ)償
串聯(lián)電容用來補(bǔ)償輸電線路的感抗，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(gè)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(shí)，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。
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(shí)吸收線路充電功率，限制電壓升高；在線路重載時(shí)發(fā)出無功功率，以補(bǔ)償線路的無功損耗，支持電壓水平，從而提高線路的輸送容量。中間同步或靜止補(bǔ)償通常設(shè)在線路中點(diǎn)，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(diǎn)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(diǎn)，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(shí)現(xiàn)中樞點(diǎn)調(diào)壓，使電網(wǎng)的運(yùn)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(shí)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(jià)廉的補(bǔ)償設(shè)備，但其無功出力在電壓下降時(shí)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。
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。
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(lì)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(lì)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，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。
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。、
②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(gè)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(shí)，中心調(diào)壓措施往往不能兼顧全區(qū)，有顧此失彼的缺點(diǎn)。
③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(diǎn)，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(shí)現(xiàn)的。它本身不僅不產(chǎn)生無功功率，而且還因本身勵(lì)磁的需要而消?耗無功功率。當(dāng)電網(wǎng)的無功電源不足時(shí)，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(shí)有可能造成惡性循環(huán)的趨向。
?④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(shí)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(shí)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(lì)磁現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)、使用時(shí)，需采取預(yù)防措施。
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