浅谈电网无功补偿与电压调整

浅谈电网无功补偿与电压调整

徐燕萍卢静吴智晖

（国网宁德供电公司福建宁德352100）

摘要：将电抗器、电容器、同步调相机和调压变压器等装置接入电网中，以改善功率因数、调整电压及起到补偿参数等作用。电网无功补偿的基本原则是：按电压分层，按电网分区，就地平衡，避免无功功率的远距离输送，以免占用线路输送容量和增加有功损耗。

关键词：电网；无功补偿；电压调整；分析

1导言

在电力系统中先天性的存在大量的无功负荷,这些无功负荷来自电力线路、电力变压器以及用户的用电设备.系统内的大量无功负荷,将降低有功功率的传输,降低系统的功率因数,增大线路的损耗,不利于整个区域电网的经济运行.解决这些问题的一个有效方法是进行无功补偿.进行无功补偿有利于电网的稳定运行,提高电压质量,减少线损,提高电能质量和电力企业的经济效益.在补偿中应合理地确定补偿方式、无功补偿容量、无功补偿的安装地点以使补偿效果达到最佳。

2输电网的无功补偿与电压调整

输电网多数无直供负载，一般不为调压目的而设置无功补偿装置。参数补偿多用于较长距离的输电线路，有串联补偿与并联补偿之分。电压支撑则多用于与地区受电网络连接的输电网的中枢点。

2.1电抗器补偿

电抗器是超高压长距离输电线路的常用补偿设备，用以补偿输电线路对地电容所产生的充电功率，以抑制工频过电压。电抗器的容量根据线路长度和过电压限制水平选择，其补偿度国外统计大多为70%-85%，个别为65%，一般不低于60%。电抗器一般常设置在线路两端，且不设断路器。

2.2串连电容补偿

串联电容用来补偿输电线路的感抗，起到缩短电气距离提高稳定性水平和线路的输电容量的作用。串联电容器组多为串、并联组合而成，并联支数由线路输送容量而定，串联个数则由所需的串联电容补偿度（串联电容的容抗与所补偿的线路感抗之比）而定。串联电容补偿一般在50%以下，不宜过高，以免引起系统的次同步谐振。输电网中因阻抗不均而造成环流时，也可用串联电容来补偿。日本在110kV环网中就使用了串联电容补偿。

2.3中间同步或静止补偿

在远距离输电线路中间装设同步调相机或静止补偿装置，利用这些装置的无功调节能力，在线路轻载时吸收线路充电功率，限制电压升高；在线路重载时发出无功功率，以补偿线路的无功损耗，支持电压水平，从而提高线路的输送容量。中间同步或静止补偿通常设在线路中点，若设在线路首末端，则调节作用消失。输电网的电压支撑点与调压输电网与受电地区的低一级电压的电网相联的枢纽点，常设置有载调压变压器或有相当调节与控制能力的无功补偿装置，或者二者都有，以实现中枢点调压，使电网的运行不受或少受因潮流变化或其他原因形成的电压波动的影响，在电网发生事故时起支电网的无功补偿与电压调整孙英杰，黑龙江省五常市电业局撑电压的作用，防止因电网电压剧烈波动而扩大事故。电压支撑能力的强弱，除与补偿方法和补偿容量大小有关外，更与补偿装置的调节控制能力和响应速度有关。并联电容器虽是常用而价廉的补偿设备，但其无功出力在电压下降时将按电压的平方值下降，不利于支撑电压。大量装设并联补偿电容器反而有事故发生助长电网电压崩溃的可能性。采用同步调相机和静止无功补偿装置辅以适当的调节控制，是比较理想的支撑电压的无功补偿设备。近年来，国内外均注重静止补偿装置的应用。

3电压调整概述

电压调整主要是指将电力系统的电压调整在规定的范围内，从而保证系统的稳定，确保设备正常运行。在电力系统规划中，电压调整是关键因素，也是运行人员的重要工作内容之一。为了减少电压的偏差，供电系统必须要选择合理的方式进行电压调整，比如，选择变压器的电压分接头，改变系统运行方式，采用无功功率补偿装置。

4输配电网的无功补偿与电压调整

4.1输电网无功补偿

输电网无功补偿要考虑到分层次、分区域，避免远距离无功补偿，防止有功损耗的增加。常见的无功补偿有以下几种。

4.1.1电抗器补偿

在输电线路中，电抗器常常设置在线路的两侧，不设置断路器。作为一种常见的无功补偿设备，电抗器常常用于超高压长距离线路之中。结合线路的长度和过电压的限制度，对电抗器的容量进行选择。

4.1.2串联电容补偿

串联电容主要是用来补偿输电线路的感抗，通过缩短电气的距离，提高线路的稳定性。串联电容器的连接形式主要是串并联相结合，并联和串联的数量分别由容量和电容补偿度决定，串联电容的补偿度不宜太高。

4.1.3中间同步或静止补偿

在输送电路中设置中间同步或静止补偿装置的目的是为了限制电压升高，该补偿装置具有无功调节能力，通过吸收充电功率，发出无功功率，补偿线路中的无功损耗，这样线路的输送容量就可以得到有效的扩充。该补偿装置不要设置在线路两端，否则将难以起到调节的作用，应将其设置在线路中间，就可以发挥出应有的效果。

4.1.4电压调整

为了使电网不再受到电压波动的影响，防止因电压剧烈波动而造成事故，通常会在电网的电压支撑点与下级电压电网枢纽点会设置有载调变压器或者无功补偿装置，通过这二者的各自作用或者共同作用对电压进行调节，实现电压的稳定。电压的支撑与补偿的具体措施有关，补偿装置的性能好坏也会关系到电压的波动。并联电容器是一种比较实用的补偿设备，能够大大降低输电网的运输成本，不过，该补偿设备却无法有效提高电压支撑能力：一是响应速度慢；二是调节控制能力有限。如果设置太多并联补偿电容器，则可能会加大电网崩溃的概率。因此，在电压调整中一般会采用中间同步或静止补偿装置，从而达到有效的调整效果。

4.2配电网无功补偿和电压调整

4.2.1无功补偿

此外，还有配电网的无功补偿，其主要是以相位补偿和保证用户用电电压质量为主。相位补偿的用电电器大多需要励磁功率，这样就会降低用户的功率因数。配电网的容量会因此而被浪费，增大线路消耗，用户电压也会随之降低。通过并联电容器给配电网施加滞相无功功率，就可以减少无功功率的流动，降低消耗，提高电压质量。

4.2.2电压调整

配电网的电压调整目的是为了提高用电电器的电压质量，避免其工作的过程中受到电压波动的影响，从而出现无法正常或者损坏的情况。配电网的电压调整方法有中心调压、调压变压器调压和无功补偿调压。关于调压变压器的使用，主要方式有有载调压变压器、串联升压器和感应调压器。第一个和第三个所处的位置是在特定负荷点，串联升压器则用于供电线路。有载调压变压器自身不会产生无功功率，并且还会对该功率存在一定的消耗，其作用主要是通过电网的无功潮流改变来体现的，如果无功电源不充足，调压变压器就无法体现出其自身的效果。但是，一味加大调压变压器数量也不可取，因为这样会增加线路消耗，降低电压质量，甚至还会造成更加恶劣的影响。配电网的无功电源充足才能充分激发调压变压器的优势，真正改善电压的质量。而且，在变电站内通常就会有相应的无功补偿装置，对电网电压进行调整。此外，由于供电范围交广，还可以采取分组投切的方法调整电网的电压。采用串联电容补偿装置可以对配网进行有针对性的电压调整。串联电容补偿调压在长距离重载线路中应用会有比较明显的效果，而且会随着线路负载的改变而进行自动调节，使线路的电压得到灵活的调整。

5结论

综上所述，电网的无功补偿目的是为了提高电力系统运行的效率和电能质量，减少不必要的损耗。通过对电网的电压进行调整，有效改善电压质量，实现电网的稳定、安全、高质量运行。

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