電力系統(tǒng)電壓與無功補償(二)

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1、除了用改變電力網(wǎng)參數(shù)來減少電壓損耗以外，改變電壓損耗的另一個重要方面是改變電網(wǎng)元件中傳輸?shù)墓β?。即改變表達式中的P和Q的大小，在滿足負荷有功功率的前提下，要改變供電線路、變壓器傳輸?shù)挠泄β?，是比較困難的，常常是不可能的。因此，改變線路、變壓器傳輸功率都是改變其無功功率，使表達式中的Q減少。由此我們引出無功功率的幾個非常重要的關(guān)鍵的概念。2.1無功功率補償概念當今電廠受水、環(huán)保等多方面的制約，它的位置越來越遠離負荷中心，即使建在靠近負荷點，由于單機容量越來越大，發(fā)電機的額定功率因數(shù)也越來越高，這樣，電網(wǎng)實際接受的無功功率就越來越少，單靠發(fā)電機發(fā)出的

2、無功功率遠遠不能滿足電網(wǎng)對無功功率的需要，必須配置各種無功功率補償裝置。例如：目前北京地區(qū)有功負荷的2/3電力要從山西、內(nèi)蒙、河北等地遠距離用超高壓500kV線路送來，為了能接受到這么多的有功功率，必須在北京地區(qū)負荷中心裝設(shè)相應數(shù)量的無功功率補償電力設(shè)施(一般為1kW的有功電力配1kvar的無功電力補償設(shè)施)見圖7。2.2無功功率就地補償?shù)母拍顭o功補償裝置的分布，首先要考慮調(diào)壓的要求，滿足電網(wǎng)電壓質(zhì)量指標。同時，也要避免無功功率在電網(wǎng)內(nèi)的長距離傳輸，減少電網(wǎng)的電壓損耗和功率損耗。無功功率補償?shù)脑瓌t是做到無功功率分層分區(qū)平衡，就是要做到哪里有無功負荷

3、就在那里安裝無功補償裝置。這既是經(jīng)濟上的需要，也是無功電力特征所必需的，如果不這樣做，就達不到最佳補償?shù)哪康?，解決不了無功電力就地平衡的問題。2.3無功功率平衡的概念如同有功功率平衡一樣，電力系統(tǒng)的無功功率在每一刻也必須保持平衡。在電力系統(tǒng)中，頻率與有功功率是一對統(tǒng)一體，當有功負荷與有功電源出力相平衡時，頻率就正常，達到額定值50Hz，而當有功負荷大于有功出力時，頻率就下降，反之，頻率就會上升。電壓與無功功率也和頻率與有功功率一樣，是一對對立的統(tǒng)一體。當無功負荷與無功出力相平衡時，電壓就正常，達到額定值，而當無功負荷大于無功出力時，電壓就下降，反之

4、，電壓就會上升。但是，需要說明的是電壓與無功功率之間的關(guān)系要比頻率與有功功率之間的關(guān)系復雜得多，大體上有以下幾點：①在一個并列運行的電力系統(tǒng)中，任何一點的頻率都是一樣的，而電壓與無功電力卻不是這樣的。當無功功率平衡時，整個電力系統(tǒng)的電壓從整體上看是會正常的，是可以達到額定值的，即便是如此，也是指整體上而已，實際上有些節(jié)點處的電壓并不一定合格，如果無功不是處于平衡狀態(tài)時，那么情況就更復雜了，當無功出力大于無功負荷時，電壓普遍會高一些，但也會有個別地方可能低一些，反之，也是如此。②系統(tǒng)需要的無功功率遠遠大于發(fā)電機所能提供的無功出力，這是由于現(xiàn)代超高壓電

5、網(wǎng)包括各級變壓器和架空線路在傳送電能時需要消耗大量的無功，稱為"無功損耗"，一般來說，這些無功損耗與整個電網(wǎng)中的無功負荷的大小是差不多的，我們以一臺50MVA的110kV變壓器為例來了解變壓器在運行中的無功損耗情況。變壓器的參數(shù)為：Ue=110kV，Se=50MVA，Uk%=17%，變壓器在傳送電能時的無功損耗的計算式為：Q=SeUk%(I/Ie)2式中I--變壓器的負荷電流；　　Ie--變壓器的額定電流，與變壓器的無功損耗與變壓器的負載率、變壓器的額定容量及短路阻抗有關(guān)。如果這臺變壓器滿負荷運行，那么它的無功損耗就是：Q=50MVA×17%=8.

6、5Mvar此時變壓器的無功損耗相當大，其低壓側(cè)安裝的并聯(lián)電容器組的容量甚至不夠補償變壓器滿負荷時的無功損耗。③無功功率不宜遠距離輸送，當輸送功率與傳送距離達到一定極限時，其傳送功率成為不可能，這是由于超高壓等級的變壓器、線路電抗較大，其無功損耗Q=I2X相應也很大，所輸送的無功功率均損耗在變壓器及線路上了。另外，傳送大量的無功功率時，線路電壓損失也相當大，同樣會造成無法傳送的結(jié)果。合理的就地無功補償對調(diào)整系統(tǒng)電壓、降低線損有十分重要的作用。設(shè)有一條110kV線路選用LG-300型導線(導線電阻0.095W/km)線路全長20km，輸送有功功率30M

7、W，無功功率40Mvar，下面分別計算在功率因數(shù)cosf=0.6和0.9時線路的功率損耗和應補償?shù)臒o功功率。本題只計算導線電阻的功率損耗，不考慮其它因素。1)在cosΦ=0.6時，此時有功P=30MW，無功Q=40Mvar，視在功率S=50MVA，電流I=S/U=50MVA/(110kV×31/2)=263A，功率損耗P=I2·R=2632×0.095×20×3=394kW。2)在cosΦ=0.9時，此時有功功率P=30MW，視在功率S=33.333MVA，無功功率Q=14.528Mvar，I=S/U=33.333MVA/(110kV×31/2)=

8、175A，功率損耗P=I2·R=1752×0.095×20×3=175kW。應補償無功容量=40-14.528=25.47