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无功补偿提高电网电能质量的探讨-【资讯】空心线圈

时间:2021年07月25日

无功补偿提高电网电能质量的探讨

随着我国经济的不断发展,人们的生活水平日益提高,对生活质量的要求越来越高,对于电力的需求无论从质量还是数量上都在增长,尤其是对电能质量提山了更高的要求。用户对电能质量主要从电压质量、供电可靠件、谐波等指标进行考察。电能质量不但关系到电网的安全,同时关系到电网的经济件,对于用户安全用电以及用电设备的寿命有着非常重要的作用。为了提高输电设备的效率,降低无功功率的损火,需要对配电系统进行无功补偿,以保证电网安全经济稳定运行。

2、电网无功补偿

配电系统的各种输配电设备以及各级电网都存在着相当数量的无功功率,无功功率在低压配电系统中的比例更大。在配电系统中采用无功补偿设备进行合理的布局,从而提高输电设备的效率,降低无功功率的损失。

电网无功补偿概述

当电流通过纯电阻件负载时,产生能量转换,由电能转化为热能称为有功功率。当电流通过纯感性负载或者纯容件负载的时候,产生不消耗电能的无功功率。实际上,电流流过的负载一般是混合件负载,既不会是纯感性负载或也不会是纯容件负载,因此,在电网运行中产生一定比例的无功功率,其功率因数小于2。需要进行无功补偿从而提高电能的利用率。一般情况下,对于大系统,无功补偿调整整全电网电压,有利于电网的稳定;对于小系统,无功补偿不但可以调整电网电压,同时还可以调整三相不甲衡电流。如果一全系统的三相不甲衡,那么,可以在各相之间以及相和零线间适当的接入容量合适的电容器,这样各相的功率因数可以补偿到接近于2,同时使得各相的有功电流能够达到平衡。

电网无功补偿原则

电力系统中,由于电网和输配设备需要消耗无功功率,为提高配电系统及设备的效率,减少无功功率的传输的损耗,无功补偿设备配置按照“分级补偿,就地平衡”的原则进行合理科学的布局。根据我国《电力系统安全稳定导则》以及《电能质量供电电压允许偏差》等的规定,无功补偿的具体原则包括以下几个方面:

以分散补偿为主的集中补偿和分散补偿相结合。在变电所集中安装设置容量较大的补偿电容器是集中补偿。而在包括配电线路、用户的用电设备等配电网络分散的负荷区进行无功补偿是分散补偿。

保证各全节点的电压合格,无功裕量充足。电网无功补偿的基本要求是保证电压的质量合格。而充足的无功裕量对系统的负荷变化以及突发事件的应急有重要作用。

保证区域的经济件、协调件,保证全局的电网处于最优状态。电网的目标是电网损耗降低,经济效率提高,系统能在最经济状态下运行。

要从全局的电压稳定需求出发。无功补偿应该满足各节点的电压的稳定性,若只是局部补偿,那么可能使得全系统的电压稳定受到影响,因此,系统的无功补偿优先于局部节点的无功补偿。

要有紧急控制和常规控制的功能。在正常情况下,要求系统通过调节各电压控制器的整定值使得受控区域的无功电力在最优状态;当出现紧急情况时,需要系统能够有效进行控制,尽快使节点电压能够在正常范围内。

避免频繁的操作调节设备。调节设备尤其是电容器组、有载调节变压器等,其使用寿命和电压波动是有限制的,因此设备的调节次数是有限制的。如果采用全局电网优化控制,要尽量避免各全变电站局部调控,变电站和控制设备的操作应该相互配合,保证在满足设备操作的效果情况下,尽可能少的减小全局电网的设备操作。

要满足不同的调压方式。补偿系统可以分时段对母线设置不同的电压限值进行约束,保证不同用户对调压方式的需要。

电网无功补偿的方法及装置

配电系统中,如果电压波动,那么为了保证系统电压的稳定,必须采用相应的措施使得越限电压恢复稳定,采用的措施一方面包括可以调节变电站变压器分接头,另外一方面还可以通过控

制系统中的无功补偿装置,利用改变无功功率,使得电压稳定。电网系统的无功补偿装置经历了并联电容器,电抗器,同步调相机,静止无功补偿装置和先进的无功补偿器的发展阶段。

并联电容器

在配电系统中最常见的无功补偿装置是并联电容器,不能吸收无功功率,但是能够提供系统感性无功功率。并联电容器结构简单,投资小,运行方便灵活,且安装地点灵活,可以安装在配电变电站、用户端等地方。其优点是可提高负荷的功率因数,减小变压器的功率及能量的损耗,从而提高变压器以及线路系统的有功传输。缺点是只能提供补偿感性无功,有负电压效应,系统有谐波的时候,有可能放大谐波的电流,严重的能够烧毁电容器。

并联电抗器

并联电抗器主要用于吸收容件无功功率,和并联电容器相反。当线路沿线分布的电容使轻载或卒载线路电压升高超出正常范围时,在线路的末端安装并联电抗器,既可以控制电压,又可以限制操作过电压。并联电抗器结构简单,投资少,运行成本低,运行方便。

同步调相机

同步调相机是产生无功功率的一种动态的补偿装置,实际上是不带机械负荷的同步电动机。当处于过励磁运行的时候,系统提供感性无功功率成为无功电源;当处于欠励运行的时候,吸收感性无功功率成为无功负荷。同步调相机能够根据电网系统的无功功率进行运行状态的调整,当过励运行在额定电压的±5%的时候产生无功功率,当欠励运行时能够吸收系统的无功功率。同步调相机的优点是当系统发生故障电压降低时,可以利用同步调相机提供支撑电压,在短时间内进行强行励磁,从而提高电力系统的稳定性;缺点是需要较大的有功损耗,同时建设费用非常大,维护不方便,工作量大。

静止补偿器

静止补偿器能够甲滑改变由静止补偿器提供或吸收的无功功率,同时能够根据端电压的变化改变无功功率。早期静止补偿器需要铁芯磁化到饱和的状态进行工作,会产生很大的噪声,损耗大,此外还会出现非线性电路问题,且不能分相调节以便补偿负荷的甲衡。随着电力电了技术的发展,产生了新型的静止补偿装置SVC,即使用品闸管的品闸无功补偿装置。其优点是响应快速,价格适中。缺点是谐波大,需要大电容、大电感的器件,且必须连续可调,须在感性工况中才能实现。

静止无功发生器

静止无功发生器是把自换相桥式变流器直接并联到电网上,或者利用电抗器并联到电网上进行无功补偿。静止无功发生器是一种先进的无功补偿装置,它仪仪需要能够维持直流侧电压的较小容量的电容器,而不需要大容量的元件,这样使得装置的成本降低,同时调节的速度很快,运行的范围很宽,并且可以使补偿电流中的谐波减少,因此,静止无功发生器是非常有发展前途的一种无功补偿装置。

2 、采用无功补偿方式提高电网电能质量

电网无功补偿提高电能质量的途径

通过无功补偿提高电能质量的措施很多,各自存在优缺点,需要根据实际情况采用合理的措施。

采用无功补偿电容器。无功功率基本不消耗能源,但是在电力网传输会引起有功损耗和

电压损耗,合理配置无功功率补偿容量,可以降低电网中有功功率和电压消耗改善用户的电压质量,其安装运行和维护简单。

电力部门补偿和用户的补偿相结合。根据总无功电力需求,发挥供电部门和用户的积极性,一方面电力部门加强用户无功电力管理,另一方面用户安装补偿设备。

无功补偿要达到总体和局部的甲衡,因此可采用分散补偿和集中补偿相结合的方法。变电器集中补偿,可以降低整全电网的无功损耗,分散补偿,可以降低用户的线损。

采用调压和降低损耗相结合的方法,以降低损耗为主。利用并联电容器进行无功补偿,减少电网损耗,达到无功平衡。

无功补偿提高电网电能质量的意义

无功补偿提高电能质量的作用主要有:

通过无功补偿可以提高用电设备的功率因数:

通过无功补偿使得补偿点以前的线路中通过的无功电流减小,从而可以降低输电线路和变压器的损耗;

通过无功补偿减少了线路中电压的损失,从而改善了电压的质量;

供电设备的功率一定时,增加无功补偿装置,在一定范围内不需要增加供电设备的视在功率,就可以增加有功设备的山力,从而提高了供电设备的带负荷的能力,提高了设备的出力。

3、结语

电能质量直接关系到国民经济的总体利益,是电力工业发展水甲的标志之一。对电网进行无功补偿既关系到电网系统的电能质量,还关系到电网的安全经济运行和用户的安全用电。选择合理科学的无功补偿方式,对于提高电能质量,保证电网运行的安全性和经济件是十分重要的,因此,必须要在理论、实际以及技术等各方面综合考虑,对无功补偿进行科学的研究。

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