關于發電機無功功率與電力系統穩定運行的探究

趙宇龍

河北國華定州發電有限責任公司 河北保定 073000

1 發電機無功功率相關分析

1.1 無功功率產生

在電動機中，定子旋轉會產生磁場，這樣就帶動電動機進入旋轉，產生勵磁來消耗功率，這就是無功功率。發電機在進行運行發電的過程中需要消耗一定的無功功率，這種無功功率一般不會對外做功，只是電能和磁能之間的來回轉換，無功功率不會消耗燃料，也不會對于其他能源進行消耗，因此稱之為無功功率。無功功率和有功功率是密切相關的，一般只有無功功率先產生，才能生成有功功率。

1.2 無功功率補償

無功功率補償具備減少無功功率對電力系統影響的作用，還能提升供電系統功率因數，發揮系統端電壓的穩定效果，從而提高整體電力系統的供電服務穩定性和有效性，提升電力供應質量。此外，無功功率補償還能夠實現對于輸電線路的負荷降低，同時降低用電設備的負荷們對于有功功率也不會產生明顯的消耗，保持電力系統的良好運行狀態，降低整體電力生產和運輸的成本。

一般在電力系統中，不會存在純粹的電阻電路，一般電路元件都含有感性負載以及容性負載，而容性電流和感性典型在電路中的電流差相位多為180°，感性負載還會對于容性負載釋放從能力進行吸收，兩者實際上可以相互進行能量釋放和吸收，而它們之間的負荷承擔著能量交換的功效，容性負荷無功功率能夠借助感性負荷無功功率來獲得補償。

1.3 無功功率補償形式

就目前發電機的無功功率補償中，主要的無功功率補償形式包括集中補償、分散補償、個別補償三種形式，其中，集中補償是將補償應用到電容器的所有供電所需要的母線中，也能夠實現對于所有電容器的配電變壓器低壓側進行補償，相關電氣設備在運行中無法產生連續運轉則會導致補償過量，在相關的輕符合電氣設備中，也會應用相關出現相應的過量補償，這種現象會導致在電氣設備的工作過程中出現過高電壓，電壓質量無法獲得保證，對于整體電力運行會產生不利影響。

分散性補償屬于另一種無功功率的補償形式，能夠在電容器中進行分散安裝，一般會安裝在相關的用電支路的相關母線中，這樣就能夠實現相關之路的多組分散，在分散中得到相應的補償，在具體的使用過程中能夠自動投入使用，也可以是進行斷開使用，這種無功功率的補償形式相對來說比較靈活，具有很好的控制效果。

此外，個別補償形式在電容器并聯電氣回路中也會有很多的應用，借助設備卡管的使用就能實現對于相應電氣設備的無功補償，實現補償控制，保證無功電流平衡，此外，這種無功功率補償形式還能夠對于無負荷狀態下進行補償控制，一般這種無功功率補償形式更多的是應用在一些電廠的一些大型電氣設備中。

2 無功功率對于電力系統的穩定性影響

無功功率對于電力系統的穩定性產生影響主要是通過兩個方面實現的。首先，無功功率對于發電機的使用效率和性能會產生一定的影響。在發電廠的發電機中，常用的發電機組為220MW，這種給發電機的勵磁實現主要是通過恒機端電壓實現自動調節，發電機的額定功率即為220MW，發電機端電壓為17.9kv，母線電壓112kv，功率因素為0.212，系統頻率為50hz，根據上述的發電機的相關運行數據可知勵磁電流比額定勵磁電流要大，這樣就會導致長時間的過電流運行，造成電機轉子的線圈在運行中出現局部過熱的情況，導致轉子絕緣性不斷下降，還會影響發電機的使用壽命，和整體性能。在增加勵磁的過程中，交軸電樞勵磁產生也會出現過量現象，直軸電樞無功公路也會降低，這樣就會在電樞影響下，因為有功功率增加造成勵磁產生降低，發電機的欠磁問題就會發生，無功功率以及電壓會不斷下降。在恒機端電壓工作中，電壓的降低會在一定程度上提升勵磁量，相應的無功功率也會增加，在保證功率一定的狀況下，發電機運行也不會出現滿負荷的問題，在公路因素穩定的狀況下，發電機有功功率要比額定功率低，無功功率的增加會使得有功功率也隨之增加，發電機的有功功率傳輸效果就會受到一定對于影響，勵磁電流數量也會增加，最終導致轉子繞組熱量的上升。

此外，無功功率補償對于線損也會產生一定的影響，在整個電力系統中，電壓的水文直接受到無功功率平衡水平都影響，無功功率的損耗也會造成電力系統中電壓出現變化，大幅度的電壓下降會造成整個電力系統線路和設備的運行安全問題。在傳輸穩定的情況下，一般無功功率越小，相應的有功功率傳輸能力就越大，通過對于無功功率裝置的使用能夠保證無功功率的平衡穩定性，這樣就能維持電壓穩定，減少線路的損耗，在電壓較低的情況下，即使電壓較低，也能提升整個電力系統的安全性和有效性。

3 總結

在電力系統中，無功功率對于發電機的運行效率、對于線損等問題都會產生一定都影響，要保證無功功率裝置的穩定性，對于提升電力系統的安全性和有效性具有重要意義。因此，在電力系統中，要強化對于發電機無功功率的有效控制，達到對于整體電力系統性能的提升功效。