電力系統(tǒng)無功功率和電壓的關(guān)系.doc

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電力系統(tǒng)無功功率和電壓控制 孫兵 指導老師石砦 論文摘要：探討電力系統(tǒng)無功功率與電壓穩(wěn)定性的關(guān)系，無功功率的產(chǎn)生和吸收，無功功率的補償，電壓和頻率是衡量電能質(zhì)量的重要指標，無功功率是直接影響電壓質(zhì)量的因素。 關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；無功功率；電壓控制 0 引言 電力系統(tǒng)能夠有效和可靠的運行，就要求電壓和無功功率的控制滿足以下面條件： 0.1系統(tǒng)中有所有裝置的在端電壓應在可接受的限制內(nèi)。 0.2為保證最大限度利用輸電系統(tǒng)，應加強系統(tǒng)穩(wěn)定性。 0.3應使無功功率傳輸最小。 1 無功功率的產(chǎn)生和吸收 　　電力系統(tǒng)的無功功率的產(chǎn)生除了同步電機外，還有靜電電容器、靜止無功補償器以及靜止無功發(fā)生器，這四種裝置又稱為無功補償裝置。除電容器外，其余幾種既能吸收容性無功又能吸收感性無功。 　　同步發(fā)電機可以產(chǎn)生或吸收無功功率，這取決于其勵磁情況。當過勵時產(chǎn)生無功功率，當欠勵時吸收無功功率。 　　架空線路產(chǎn)生或吸收無功功率取決于負荷電流。當負荷低于自然負荷，線路產(chǎn)生純無功功率；當高于自然負荷時，線路吸收無功功率。 　　 地下電纜，由于它們對地電容較大，因此具有較高的自然負荷。它們通常工作在低于自然負荷情形下，因此在所有運行條件下總發(fā)生無功功率。 　　變壓器不管其負載如何，總是吸收無功功率?？蛰d時，起主要作用的是并聯(lián)激勵電抗；滿載時，起主要作用的是串聯(lián)漏抗。 　　負荷通常吸收無功功率。由電力系統(tǒng)的供電的典型負荷節(jié)點由許多裝置所組成。這種組成隨日期、隨季節(jié)和氣候的變化而不同。通常負荷節(jié)點的負荷特性是吸收無功功率的，復合負荷的有功功率和無功功率都是電壓幅值的函數(shù)。具有低的滯后功率因數(shù)的負荷使傳輸網(wǎng)絡有大的電壓降落，因而供電也不經(jīng)濟，對于工業(yè)用戶，無功功率通常和有功功率一樣要計費，這就鼓勵企業(yè)通過使用并聯(lián)電容器來提高負荷功率因數(shù)。 2 無功功率的補償 2.1 無功功率不足的危害： 交流電力系統(tǒng)需要兩部分能量：一部分將用于做功而被消耗掉，這部分稱為“有功功率”；另一部分能量是用來建立磁場，用于交換能量使用的，對于外部電路它并沒有做功，稱為“無功功率”，無功是相對于有功而言，不能說無功是無用之功，沒有這部分功率，就不能建立磁場，電動機，變壓器等設備就不能運轉(zhuǎn)。其物理意義是：電路中電感元件與電容元件正常工作所需要的功率交換。無功功率不足，無功電源和無功負荷將處于低電壓的平衡狀態(tài)，將給電力系統(tǒng)帶來諸如出力不足，電力系統(tǒng)損耗增加，設備損壞等一系列的損害，甚至可能引起電壓崩潰事故，造成電網(wǎng)大面積停電。 2.2 無功補償原理： 在交流電路中，純電阻元件中負載電流與電壓同相位，純電感負載中電流之后電壓九十度，純電容負載中電流超前電壓九十度，也就是說純電容中電流和純電感中的電流相位差為180度，可以互相抵消，即當電源向外供電時，感性負荷向外釋放的能量由容性負荷儲存起來；當感性負載需要能量時，再由容性負荷向外釋放的能量來提供。能量在兩種負荷間相互交換，感性負荷所需要的無功功率就可由容性負荷輸出的無功功率中得到補償，實現(xiàn)了無功功率就地解決，達到補償?shù)哪康摹? 3 無功補償設備 根據(jù)補償?shù)男Ч?，電容器可以補償負荷側(cè)的無功功率，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低能耗，改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量。電抗器可以吸收電網(wǎng)多余的線路充電功率，改善電網(wǎng)低谷負荷時的運行電壓，減少發(fā)電機的進相運行深度，提高電網(wǎng)運行性能。 3.1 無源補償裝置： 并聯(lián)電抗器，并聯(lián)電容器和串聯(lián)電容器。這些裝置可以是固定連接或開閉連接，無源補償設備僅用于特性阻抗補償和線路的阻抗補償，如并聯(lián)電抗器用于輸電線路分布電容的補償以防空載長線路末端電壓升高，并聯(lián)電容器用來產(chǎn)生無功以減小線路無功輸送，減小電壓損失；串聯(lián)電容器可用于長線路補償?shù)取? 3.2 有源補償裝置 　　通常為并聯(lián)連接方式，用于維持末端電壓恒定，能對連接處的微小電壓偏移做出反應，準確地發(fā)出或吸收無功功率的修正量。如用飽和電抗器作為內(nèi)在固有控制，用同步補償器和可控硅控制的補償器作為外部控制的方式。 4 結(jié)束語 適當利用好調(diào)壓控制手段，不僅能對維持電力系統(tǒng)及負荷地區(qū)的電壓水平有利，達到相應的無功功率平衡外，還能避免無功功率在電網(wǎng)中的大量傳輸，減少損耗。認識無功功率的產(chǎn)生及作用，有助于理解無功功率平衡和改善電壓質(zhì)量，為無功的管理和規(guī)劃奠定理論基礎。只要依靠科技進步，加大資金投入，優(yōu)化無功補償配置，實現(xiàn)無功的動態(tài)平衡是完全可能的。 參考文獻： （1）蔣建民，馮志勇 ，劉美儀電力網(wǎng)電壓無功功率自動控制系統(tǒng). (M).遼寧科學技術(shù)出版社 〔2〕 金廣厚，郝建國，宋建勇.幾種無功功率的定義方法〔J〕.東北電力技術(shù)，2004，（2），34-38. 〔3〕 賈時平，劉桂英.靜止無功功率補償技術(shù)〔M〕.北京：中國電力出版社，2006. 〔4〕 賈偉.電網(wǎng)運行與管理〔M〕. 北京：中國電力出版社，2008,1-4.