浅谈电力系统中无功功率的平衡及优化补偿

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1、浅谈电力系统中无功功率的平衡及优化补偿1摘要）本文对无功电源和无功负荷作了一定分析，说明了无功补偿的基本要求，无功功率平衡与优化补偿的措施，以及无功补偿装置的选用原则等。无功功率定义为电压和电流的有效值与它们之间夹角的止弦值的乘积。无功功率的存在是由于电路中有储能元件，电容或电感中有能量与外部电路来回交换。无功功率的实质是表示这种能量交换的最大速率。但是无功功率并不表示单位时间所作的功。虽然如此，我们却常常将无功功率看作是可以“产生”或“消耗”的。对于电感电路来说，4>>0,有Ql=UlIIsin>0（1）对于电容电路来说，4><0,有Qc=Uc

2、Icsine

3、补偿设备包扌舌系统中的并联电容器、串联电容器、并联电抗器、同步调相机和静止型动态无功补偿装置等。1无功补偿的基本要求无功补偿的目的是使系统的电压水平正常，系统的无功功率应按最大无功负荷的运行方式考虑。屯力系统的无功屯源和无功负荷，在正常及事故运行时，都应实行分（电压）层分（供电）区、就地平衡的原则，分（电压）层无功平衡的重点是220RV及以上电压等级层而的无功平衡，分（供电）区就地平衡的重点是llOkV及以下配电系统的无功平衡。并且无功电源应具有灵活的调节能力和一定的检修备用、事故备用。在正常运行方式时，突然跳开一条线路，或一定容量的无功补偿设备

4、，或一台一定容量的发电机（或失磁）之后，系统无功电源事故备用的容量及配置方式，应能保持电压稳定和正常供电，避免出现电压崩溃；在正常检修运行方式时，若发生上述事故，应允许采取切除部分负荷或并联电抗器等措施，以维持电压稳定。1无功补偿的平衡与优化补偿对于不同等级的网络，无功功率平衡与补偿形式有所不同。（1）220RV及以下电网的无功功率平衡。在此类电网中，无功电源安装总容量应大于电网最大自然无功负荷，一般可取1.5倍，而最大自然无功负荷与其电网最大有功负荷之间,又存在一定的比例。（2）220kV及以下电网无功补偿装置的配置。在此类电压等级的变电站中，

5、配置的无功补偿设备容量，通常为主变容量的10%〜30%。变电站的并联电容器组应具有分组频繁投切的功能，并装设自动控制装置，经常保持变电站二次侧母线电压在规定范围之内。在轻负荷时，对于llOkV及以下电压等级变电站，当电缆线路回路较多时，且在切并联电容器组后，仍出现向系统送无功时，应在变电站的中低压母线上装设并联电抗器；对于220kV变电站，在切除并联电容器后，其一次母线上的功率因数仍高于0.98时，应装设并联电抗器。在10kV配电线路上，并联电容器的安装容量不能过大，一般为线路配变容量的5%〜10%,并且在线路负荷最小时，不应向变电站倒送无功功率

6、。如配变容量过大，则须装设自动投切装置。并联电容器可装设在配变的高压侧或低压侧。甚至有人提议在居民用户的进线侧装设低压电容器。电力用户的无功补偿容量，应使其功率因数达到下列规定值：(1)高压供电的工业用户和高压供电并装有带负荷调压装置的电力用户，功率因数应在0.9以上。(2)其他100kVA(kW)及以上电力用户和大、中型电力排灌站，功率因数应在0.85以上。(3)崑售和农业用电，功率因数应在0.8以上。用户的并联电容器组，除应装设按功率因数和电压的自动控制装置外，还应有防止向系统倒送无功的措施。1无功补偿装置的应用并联电容器和并联电抗器是电力系

7、统无功补偿的常用设备，应予优先选用。为缩短电气距离，特别是在远距离超高压送电线路上可选用串联补偿电容器，其补偿度(容性无功补偿容量与最大有功负荷之比)一般不小于50%,并应防止次同步谐振发生，同时应考虑对继电保护装置特别是距离保护的影响。当220〜500RV电源受端系统短路容量不足，或长距离送电线路中途缺乏电压支持时，为提高输送能力和系统稳定水平，经技术经济比较认为合理时，可装设同步调相机。为防止电网电压崩溃，提高系统电压稳定性，经技术经济比较后，可在线路中点附近或多处装设静止无功补偿器，对于冲击性负荷、波动性负荷、严重不平衡负荷也应采用静止补偿

8、器，以减小对系统及其他用户的影响。2无功功率平衡中的无功电源在进行系统无功平衡时，发电机的无功出力是按额定运行时计算的，不同容量的汽轮发