電力系統(tǒng)無功功率和電壓的關(guān)系

1、電力系統(tǒng)無功功率和電壓控制孫兵 指導(dǎo)老師石砦論文摘要：探討電力系統(tǒng)無功功率與電壓穩(wěn)定性的關(guān)系，無功功率的產(chǎn)生和吸收，無功功率的補償，電壓和頻率是衡量電能質(zhì)量的重要指標，無功功率是直接影響電壓質(zhì)量的因素。關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；無功功率；電壓控制0 引言電力系統(tǒng)能夠有效和可靠的運行，就要求電壓和無功功率的控制滿足以下面條件：0.1 系統(tǒng)中有所有裝置的在端電壓應(yīng)在可接受的限制內(nèi)。0.2 為保證最大限度利用輸電系統(tǒng)，應(yīng)加強系統(tǒng)穩(wěn)定性。0.3 應(yīng)使無功功率傳輸最小。1 無功功率的產(chǎn)生和吸收電力系統(tǒng)的無功功率的產(chǎn)生除了同步電機外，還有靜電電容器、靜止無功補償器以及靜止無功發(fā)生器，這四種裝置又稱為無功補償裝置。

2、除電容器外，其余幾種既能吸收容性無功又能吸收感性無功。同步發(fā)電機可以產(chǎn)生或吸收無功功率，這取決于其勵磁情況。當(dāng)過勵時產(chǎn)生無功功率，當(dāng)欠勵時吸收無功功率。架空線路產(chǎn)生或吸收無功功率取決于負荷電流。當(dāng)負荷低于自然負荷，線路產(chǎn)生純無功功率；當(dāng)高于自然負荷時，線路吸收無功功率。地下電纜，由于它們對地電容較大，因此具有較高的自然負荷。它們通常工作在低于自然負荷情形下，因此在所有運行條件下總發(fā)生無功功率。變壓器不管其負載如何，總是吸收無功功率?？蛰d時，起主要作用的是并聯(lián)激勵電抗；滿載時，起主要作用的是串聯(lián)漏抗。負荷通常吸收無功功率。由電力系統(tǒng)的供電的典型負荷節(jié)點由許多裝置所組成。這種組成隨日期、隨季節(jié)和氣

3、候的變化而不同。通常負荷節(jié)點的負荷特性是吸收無功功率的， 復(fù)合負荷的有功功率和無功功率都是電壓幅值的函數(shù)。具有低的滯后功率因數(shù)的負荷使傳輸網(wǎng)絡(luò)有大的電壓降落，因而供電也不經(jīng)濟，對于工業(yè)用戶，無功功率通常和有功功率一樣要計費，這就鼓勵企業(yè)通過使用并聯(lián)電容器來提高負荷功率因數(shù)。2 無功功率的補償2.1 無功功率不足的危害：交流電力系統(tǒng)需要兩部分能量：一部分將用于做功而被消耗掉，這部分稱為“有功功率”；另一部分能量是用來建立磁場，用于交換能量使用的，對于外部電路它并沒有做功，稱為“無功功率”，無功是相對于有功而言，不能說無功是無用之功，沒有這部分功率，就不能建立磁場，電動機，變壓器等設(shè)備就不能運轉(zhuǎn)。

4、其物理意義是：電路中電感元件與電容元件正常工作所需要的功率交換。無功功率不足，無功電源和無功負荷將處于低電壓的平衡狀態(tài)，將給電力系統(tǒng)帶來諸如出力不足，電力系統(tǒng)損耗增加，設(shè)備損壞等一系列的損害，甚至可能引起電壓崩潰事故，造成電網(wǎng)大面積停電。2.2 無功補償原理：在交流電路中，純電阻元件中負載電流與電壓同相位，純電感負載中電流之后電壓九十度， 純電容負載中電流超前電壓九十度，也就是說純電容中電流和純電感中的電流相位差為180 度，可以互相抵消，即當(dāng)電源向外供電時，感性負荷向外釋放的能量由容性負荷儲存起來；當(dāng)感性負載需要能量時，再由容性負荷向外釋放的能量來提供。能量在兩種負荷間相互交換，感性負荷所需

5、要的無功功率就可由容性負荷輸出的無功功率中得到補償，實現(xiàn)了無功功率就地解決，達到補償?shù)哪康摹? 無功補償設(shè)備根據(jù)補償?shù)男Ч裕娙萜骺梢匝a償負荷側(cè)的無功功率，提高系統(tǒng)的功率因數(shù)，降低能耗，改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量。電抗器可以吸收電網(wǎng)多余的線路充電功率，改善電網(wǎng)低谷負荷時的運行電壓，減少發(fā)電機的進相運行深度，提高電網(wǎng)運行性能。3.1 無源補償裝置：并聯(lián)電抗器，并聯(lián)電容器和串聯(lián)電容器。這些裝置可以是固定連接或開閉連接，無源補償設(shè)備僅用于特性阻抗補償和線路的阻抗補償，如并聯(lián)電抗器用于輸電線路分布電容的補償以防空載長線路末端電壓升高，并聯(lián)電容器用來產(chǎn)生無功以減小線路無功輸送，減小電壓損失；串聯(lián)電容器可用于長

6、線路補償?shù)取?.2 有源補償裝置通常為并聯(lián)連接方式，用于維持末端電壓恒定，能對連接處的微小電壓偏移做出反應(yīng)，準確地發(fā)出或吸收無功功率的修正量。如用飽和電抗器作為內(nèi)在固有控制，用同步補償器和可控硅控制的補償器作為外部控制的方式。4 結(jié)束語適當(dāng)利用好調(diào)壓控制手段，不僅能對維持電力系統(tǒng)及負荷地區(qū)的電壓水平有利，達到相應(yīng)的無功功率平衡外，還能避免無功功率在電網(wǎng)中的大量傳輸，減少損耗。認識無功功率的產(chǎn)生及作用，有助于理解無功功率平衡和改善電壓質(zhì)量，為無功的管理和規(guī)劃奠定理論基礎(chǔ)。只要依靠科技進步，加大資金投入，優(yōu)化無功補償配置，實現(xiàn)無功的動態(tài)平衡是完全可能的。參考文獻：（ 1 ）蔣建民，馮志勇，劉美儀電力網(wǎng)電壓無功功率自動控制系統(tǒng). （M）. 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 2 金廣厚，郝建國，宋建勇. 幾種無功功率的定義方法J . 東北電力技術(shù)，200