将电抗器、电容器、同步调相机和调压变(biàn)压(yā)器(qì)等(děng)装置接入(rù)电网中,以改善功率因数、调(diào)整(zhěng)电压及起到补偿参数等(děng)作用。电(diàn)网无功补偿的基(jī)本原则是:按电压分层,按电网分区,就地平衡,避免无功功率的远距离输送,以免占用线路输送(sòng)容量和增加有功(gōng)损耗(hào)。
1.输电网的无功补偿与电压调整
输电网多数无直供负载,一般(bān)不为调压目的而设置无功补偿装置。参数补偿多用于较长距离的输电线路,有串联补偿(又(yòu)称纵补偿)与并联补偿(又称横补偿)之(zhī)分。电压支撑则多用于与地区受(shòu)电网(wǎng)络连接的输电网的(de)中枢点。控制台是轻型高压试验变压器的配套设备,与试验变压器一起作(zuò)耐压和泄漏试验。该控(kòng)制(zhì)箱具有外形美观(guān)、体积(jī)小、重量轻(qīng)、操作简单、使用维修方便等特点。
1.1电抗器补偿
电抗器是超高(gāo)压长距离输电线路的常用补偿设备,用以补偿输电线路对地电容所(suǒ)产生的充电功率,以抑制工频过电压。电抗器的容量根据线路长度和过(guò)电压限制水平选择,其(qí)补偿度(dù)(电抗器容量与线路充电功率之比)国外统计大多为70~85,个别为65,一般不低于60。电抗器一(yī)般常(cháng)设置在线路两端,且不设断路器。
1.2串连电容补偿
串(chuàn)联电(diàn)容用来补偿输电(diàn)线路的感抗,起到缩短电气距离提高稳定性水平和线路的输电容量的(de)作用。串联电容器组多(duō)为串、并联组合而成,并联支数由线路(lù)输送容量而定,串(chuàn)联个数则由所需的(de)串联电容补偿度(串联电容的容抗与所补偿的线路感抗之比)而定(dìng)。串联电容补偿一般在50以下,不(bú)宜过高,以(yǐ)免引起系统的次同步谐振。输电网中因阻抗不均而造(zào)成环流时,也可用串联电容来补偿(cháng)。日本在110kV环网中就使用(yòng)了串联电容补偿。
1.3中间同步或静止补偿
在远距离输电(diàn)线路中间装设同步调相(xiàng)机或静止补偿装置,利用这些装置的无功(gōng)调节能力,在线路轻载时吸收线路充电功(gōng)率,限制(zhì)电压升高;在线路重载时发出无功功率,以补偿线(xiàn)路的无功损耗,支持电压水平,从而提高线路的输送容量。中间同步或静止补偿通常设在(zài)线路中点,若设在线路首末端,则调节作用消失。
输电网的电压(yā)支撑点与调压输电网与受电地区的低一级电压(yā)的电网相联的枢纽(niǔ)点,常设置有载调压变压器或有相当调节与控制能力(lì)的无功补偿装置,或者二者都有,以实现中枢点(diǎn)调压,使电网(wǎng)的运行不受或少受因潮(cháo)流(liú)变化或(huò)其(qí)他原因形成的电压波动的影响,在电(diàn)网发生事故时起支撑电压的作用,防止因(yīn)电(diàn)网电压剧烈波动(dòng)而扩(kuò)大事故(gù)。
电压支撑能力的强(qiáng)弱,除与补偿方法和补偿容(róng)量(liàng)大小有(yǒu)关(guān)外,更与补偿装置的调节控制能力和响应速度有关。并联电容器虽是常用而价廉的(de)补(bǔ)偿设备,但其无功出力在电压下降时(shí)将按电压的平方值下降,不利于支撑(chēng)电压。大量装设并联补偿电容器反而有事故发(fā)生助长电网电压崩溃的可能性。采(cǎi)用同步调(diào)相机和静止无功补偿装置辅以适当的调(diào)节控制,是比(bǐ)较(jiào)理想的支撑(chēng)电压的无功补偿设备(bèi)。近年来,国内外均注重静止补偿装置的应用。
2.配(pèi)电网的无功(gōng)补偿与电压调整
以相位补偿和保证用户用电电压质量为主。
2.1相位补(bǔ)偿亦称功率(lǜ)因数(shù)补偿
用电电器多为电磁结(jié)构,需要大量的励(lì)磁功率,致使用户的功率因数均为滞相且(qiě)较低,一般约为0.7左(zuǒ)右。励磁功率——滞相的无功功率在配电网中流动,不(bú)仅占用配电网容量,造成不必要的损耗,而且导致用户电压(yā)降低。相位补偿是(shì)以进相的无功补偿设备(如并联电容器)就近供给用户或配电网所需要的滞相无功功率,减(jiǎn)少(shǎo)在配电网中流动的无功功率,降低网损,改善电压质量。中国对大电力用户要求安装无功补偿装置,补偿后的功率因(yīn)数不得低于0.9。
2.2电压(yā)调整
为保证用(yòng)电电器有良好的工作电压,避免受配电(diàn)网电压波(bō)动的影响,配电网需要进行电压调整。配电网(wǎng)电(diàn)压调整的措(cuò)施包括:中心调压、调压变压器调压和无功(gōng)补偿调压。
2.2.1利用地区发电厂或枢纽变电所进行中心调压
这种措施简单而经济方便,但它只能改变整个供电地区的电压水平(píng),不能改善电压分布。当供电地区的地域比较广阔、供电距离长短悬殊时,中(zhōng)心调压措施往往不能兼顾全区(qū),有顾此(cǐ)失彼的缺点。
2.2.2调压变(biàn)压器调压
可弥补中心调压方式的不足,进行局(jú)部调压(yā)。调压变压(yā)器有有载调压变压器、串联升压器和感(gǎn)应调压器三种。有载调压变压器与感应调压器一般用(yòng)于特定负(fù)荷点,串联升压(yā)器则用于供电线路。
调压变压器的调压作用是靠改(gǎi)变电力网的无功(gōng)潮流来实现的(de)。它本身(shēn)不仅不产生无功功率,而且(qiě)还因本(běn)身励磁(cí)的需要而消耗无功功率。当电网(wǎng)的无(wú)功电源不足时,调压变压器的调压效(xiào)果不(bú)显著。相反地,若调(diào)压变压器装设过多,将(jiāng)加重配电网的无功功率(lǜ)消耗,拉低(dī)全网电压水(shuǐ)平,增大网(wǎng)损,降低并联电容器的无功出力,严重时有可能造成恶性循环的趋向。
2.2.3无功(gōng)补偿调(diào)压
由于增加(jiā)了电力(lì)网的无功电源,能起到改善电网电压的作用。装设于(yú)变电(diàn)所内(nèi)的无功补偿装置,还可采用(yòng)分组投切(qiē)的办法,对供电地区实(shí)行中心调压。
串联电容补偿,可(kě)用于配电网中进行局部调压。距离较长的重载线路,使用串联电容(róng)补偿,效(xiào)果较好。因其调压作用是由线路(lù)滞相电流流过串联电容而产生(shēng)的电压升高(gāo)来实现的。故线路负载愈重,功率因数愈低,串联电容补偿调压的作用(yòng)愈显著。这种调压(yā)作用随线路负载的变化而变化,具有(yǒu)自行调节的功能。串联电容器所产生的无(wú)功功率,也增加了电(diàn)力网的无(wú)功(gōng)电源,可(kě)改(gǎi)善电力网的电压水平。串联电容能使(shǐ)线路受端的电动机产生自励磁现象(xiàng),在设计、使用时,需(xū)采取预防措施。
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