淺談電網的無功補償與電壓調整

曾方明

【摘 ?要】目前，隨著我國電力企業的快速發展，我國電網的管理也需要進一步的加強，電壓是確保電力系統的安全經濟運行，電壓的合格率是考核電力企業的一個重要標準，無功補償也是提高電壓合格率的一種方式。為了保證電網的穩定運行，本文就對電網的無功補償與電壓調整措施進行探討。

【關鍵詞】電網;無功補償;電壓;調整

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。

1、無功補償概述

無功補償的全稱是無功功率補償。在電網中設置無功功率補償裝置是為了向帶有感性負荷的設備提供相應的無功功率，這樣就可以大大減少電源向感性負荷提供、由線路輸送的無功功率。對電網進行無功補償，可以提供電氣設備的利用率和功率的因數，進一步減少有功產生的電力損耗。電力系統在無功補償的作用下，能夠合理進行電壓調整，使系統的抗干擾能力大大增強。目前，國內電力系統的無功補償多采用傳統的方式，無法實現實時無功補償，這樣也就無法保證電壓的穩定性和連續性。無功設備的運行還無法真正反映電網的實際情況，運行人員在監視系統電壓無功的時候需要時刻進行調整，不僅工作強度高，還會在調整的時候出現過度的情況，從而造成電壓的波動較大。無功補償的宗旨是提高供電效率，降低線路損耗，改善供電環境，所以，無功功率補償裝置在電力系統中的位置是不用置疑的。要改變傳統的無功補償方式，就要合理選擇補償裝置，否則就會造成上述情況。

2、區域電網的特點

電力系統中的電源來自發電廠，并通過高壓或超高壓輸電網絡傳送到負荷側，然后由電壓等級較低的網絡把電能分配到不同電壓等級的用戶。這種在電力網中主要起分配電能作用的網絡就稱為配電網絡，而在電力負荷比較集中的地域，輸、配電網縱橫交錯，電壓等級從220kV至6.3kV，涵蓋多個電壓等級，電網由地區電力調度統一指揮、指導和協調，我們將這樣的電網稱作區域電網。當前我國的電力網損耗可分為3個等級：220kV及以上電壓等級網損;110kV及35kV網損;10kV網損。其中10kV配電網的降損空間最大。10kV及以下配電網網損大的突出原因在于網絡結構、運行方式不盡合理，無功補償裝置配置不合理和管理制度不健全等，另外配電網內的大量高能耗變壓器也是導致網絡損耗大的原因之一。電網內的負荷包括用戶的有功負荷和無功負荷及電網內有功功率損耗和無功功率損耗。有功電源只能集中在發電廠，而無功電源既可由發電廠供給，也可根據就地平衡原則裝設在電網各負荷點。無功功率如果都要由發電機提供并經過長距離傳送是不合理的，也是不可能的。因此，無功補償對區域電網的經濟運行是十分重要的。

3、輸電網的無功補償與電壓調整

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，有串聯補償（又稱縱補償）與并聯補償（又稱橫補償）之分。電壓支撐則多用于與地區受電網絡連接的輸電網的中樞點。

3.1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端，且不設斷路器。

3.2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。

3.3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。

4、配電網的無功補償與電壓調整

4.1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。

4.2區域電網電壓調整方法

電壓調整是一個極其復雜的問題。影響系統電壓的因素很多，區域電網中每一個節點的電壓都不相同，各個用戶對電壓的要求也不一樣，應根據系統的具體要求，在不同的節點采用不同的措施，通常采取的措施如下：（1）增加或減少無功功率進行調壓，如調整發電機無功出力、投入或退出并聯電容器和電抗器;（2）改變有功功率和無功功率的分布進行調壓，如調壓變壓器、改變變壓器分接頭;（3）改變網絡參數進行調壓，如串聯電容器、投停并列運行變壓器、投入或切除空載高壓線路等;（4）特殊情況下可以采用調整負荷分布或拉閘限電的方法進行調壓，如轉移負荷、限制負荷等。對于大規模采用并聯電容器進行無功補償的區域電網，當系統中的某電壓監測點電壓越限時，根據無功負荷的大小和電壓的高低來投切該點的并聯電容器，如果該電壓監測點所在系統的其他監測點的電壓變化與之相同，可以投切該系統內上一級電壓等級母線的并聯電容器。

5、結語

隨著科學技術的發展，必將有更加快速、有效、穩定的電壓調整方法出現。電網電壓調整的方法還是很多的。但在很多情況下，既要考慮經濟性，又要考慮穩定性，還要考慮大多用戶，一種方法未必能完全調整到位。這就需要我們根據實際情況和經驗運用多種方法綜合調節，才能保證電壓盡快恢復到正常范圍內。

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（作者單位：國網四川省電力公司達州供電公司）