淺談電網的無功補償與電壓調整

摘要：由于無功補償對電網安全、優質、經濟運行具有重要作用，因此無功補償是電力部門和用戶共同關注的問題。合理選擇無功補償方案和補償容量，能有效提高系統的電壓穩定性，保證電網的電壓質量，提高發輸電設備的利用率，降低有功網損和減少發電費用。本文按照電網無功補償的基本原則是，重點介紹了輸配電網中各種無功補償的原理及方法，以達到改善功率因數、調整電壓及補償參數等作用。另介紹了電網電壓調整的幾種方法

關鍵詞：輸配電網 無功補償 電壓調整

前言

目前世界范圍內掀起環境保護的熱潮，電力系統是一種特定的環境，在輸配電網中出現的無功功率，是電網本身的運行規律所決定，但同時它給電網運行帶來了許多麻煩。無功功率是一種既不能作有功，但又會在電網中引起損耗，而且又是不能缺少的一種功率，所以在電網中要加入無功功率補償的裝置，同時對電網電壓進行調整，達到電網利用效率最大化。

二、輸配電網的無功補償

2．1輸電網的無功補償

電網無功補償的基本原則是：按電壓分層，按電網分區，就地平衡，避免無功功率的遠距離輸送，以免占用線路輸送容量和增加有功損耗。輸電網多數無直供負載，一般不為調壓目的而設置無功補償裝置。參數補償多用于較長距離的輸電線路。具體補償方法如下：

2．1．1電抗器補償

電抗器是超高壓長距離輸電線路的常用補償設備，用以補償輸電線路對地電容所產生的充電功率，以抑制工頻過電壓。電抗器的容量根據線路長度和過電壓限制水平選擇，其補償度(電抗器容量與線路充電功率之比)國外統計大多為70－85，個別為65，一般不低于60。電抗器一般常設置在線路兩湍，且不設斷路器。

2．1．2串連電容補償

串聯電容用來補償輸電線路的感抗，起到縮短電氣距離提高穩定性水平和線路的輸電容量的作用。串聯電容器組多為串、并聯組合而成，并聯支數由線路輸送容量而定，串聯個數則由所需的串聯電容補償度(串聯電容的容抗與所補償的線路感抗之比)而定。串聯電容補償一般在50以下，不宜過高，以免引起系統的次同步諧振。輸電網中因阻抗不均而造成環流時，也可用串聯電容來補償。日本在110kV環網中就使用了串聯電容補償。

2．1．3中間同步或靜止補償

在遠距離輸電線路中間裝設同步調相機或靜止補償裝置，利用這些裝置的無功調節能力，在線路輕載時吸收線路充電功率，限制電壓升高；在線路重載時發出無功功率，以補償線路的無功損耗，支持電壓水平，從而提高線路的輸送容量。中間同步或靜止補償通常設在線路中點，若設在線路首末端，則調節作用消失。

輸電網的電壓支撐點與調壓輸電網與受電地區的低一級電壓的電網相聯的樞紐點，常設置有載調壓變壓器或有相當調節與控制能力的無功補償裝置，或者二者都有，以實現中樞點調壓，使電網的運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，在電網發生事故時起支撐電壓的作用，防止因電網電壓劇烈波動而擴大事故。

電壓支撐能力的強弱，除與補償方法和補償容量大小有關外，更與補償裝置的調節控制能力和響應速度有關。并聯電容器雖是常用而價廉的補償設備，但其無功出力在電壓下降時將按電壓的平方值下降，不利于支撐電壓。大量裝設并聯補償電容器反而有事故發生助長電網電壓崩潰的可能性。采用同步調相機和靜止無功補償裝置輔以適當的調節控制，是比較理想的支撐電壓的無功補償設備。近年來，國內外均注重靜止補償裝置的應用。

2．2配電網的無功補償

配電網的無功補償主要以相位補償和保證用戶用電電壓質量為主。具體方法為相位補償。

2．2．1相位補償(亦稱功率因數補償)

用電電器多為電磁結構，需要大量的勵磁功率，致使用戶的功率因數均為滯相且較低，一般約為0.7左右。勵磁功率——滯相的無功功率在配電網中流動，不僅占用配電網容量，造成不必要的損耗，而且導致用戶電壓降低。相位補償是以進相的無功補償設備(如并聯電容器)就近供給用戶或配電網所需要的滯相無功功率，減少在配電網中流動的無功功率，降低網損，改善電壓質量。中國對大電力用戶要求安裝無功補償裝置，補償后的功率因數不得低于0.9。

三、電網電壓調整

為保證用電電器有良好的工作電壓，避免受到配電網電壓波動影響而損壞用電設備，配電電網需要進行電壓調整。電網的電壓調整方法有：中心調壓、調壓變壓器調壓和無功補償調壓。

3．1利用地區發電廠或樞紐變電所進行中心調壓

這種措施簡單而經濟方便，但它只能改變整個供電地區的電壓水平，不能改善電壓分布。當供電地區的地域比較廣闊、供電距離長短懸殊時，中心調壓措施往往不能兼顧全區，有顧此失彼的缺點。

3．2調壓變壓器調壓

可彌補中心調壓方式的不足，進行局部調壓。調壓變壓器有有載調壓變壓器、串聯升壓器和感應調壓器三種。有載調壓變壓器與感應調壓器一般用于特定負荷點，串聯升壓器則用于供電線路。

調壓變壓器的調壓作用是靠改變電力網的無功潮流來實現的。它本身不僅不產生無功功率，而且還因本身勵磁的需要而消耗無功功率。當電網的無功電源不足時，調壓變壓器的調壓效果不顯著。相反地，若調壓變壓器裝設過多，將加重配電網的無功功率消耗，拉低全網電壓水平，增大網損，降低并聯電容器的無功出力，嚴重時有可能造成惡性循環的趨向。

3．3無功補償調壓

由于增加了電力網的無功電源，能起到改善電網電壓的作用。裝設于變電所內的無功補償裝置，還可采用分組投切的辦法，對供電地區實行中心調壓。

3．4串聯電容補償調壓

串聯電容補償可用于配電網中進行局部調壓。在距離較長的重載線路，因其調壓作用是通過線路滯相電流流過串聯電容而產生的電壓升高來實現的。故線路負載愈重，功率因數愈低，串聯電容補償調壓的作用愈顯著。這種調壓作用隨線路負載的變化而變化，具有自行調節的功能。