電感和電容在無功功率中的作用

1、電力系統(tǒng)電壓與無功補償現(xiàn)代生產和現(xiàn)代生活離不開電力。電力部門不僅要滿足用戶對電力數(shù)量不斷增長的需要，而且也要滿足對電能質量上的要求。所謂電能質量，主要是指所提供電能的電壓、頻率和波形是否合格，在合格的電能下工作，用電設備性能最好、效率最高，電壓質量是電能質量的一個重要方面，同時，電壓質量的高低對電網(wǎng)穩(wěn)定、經濟運行也起著至關重要的作用。 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng) 1. 電壓與無功補償 信息來自:輸配電設備網(wǎng)電壓顧名思義就是電(力)的壓力。在電壓的作用下電能從電源端傳輸?shù)接脩舳耍寗佑秒娫O備工作。 信息來自:輸配電設備網(wǎng) 交流電力系統(tǒng)需要電源供給兩部分能量，一部分將用于作功而被消耗掉，這部分電能將

2、轉換為機械能、光能、熱能或化學能，我們稱為“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作功，由電能轉換為磁能，再由磁能轉換為電能，周而復始，并沒有消耗，這部分能量我們稱為“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，就不能建立感應磁場，電動機、變壓器等設備就不能運轉。在電力系統(tǒng)中，除了負荷無功功率外，變壓器和線路的電抗上也需要大量無功功率。 信息來自:輸配電設備網(wǎng) 國際電工委員會給出的無功功率的定義是：電壓與無功電流的乘積為無功功率。其物理意義是：電路中電感元件與電容元件活動所需要的功率交換稱為無功功率。 信息來自: 電容和電感

3、并聯(lián)接在同一電路時，當電感吸收能量時，正好電容釋放能量;電感放出能量時，電容正好吸收能量。能量就在它們中間互相交換。即電感性負荷所需的無功功率，可以由電容器的無功輸出得到補償，因此我們把具有電容性的裝置稱為“無功補償裝置”。 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng)電力系統(tǒng)常用的無功補償裝置主要是電力電容器和同步調相機。 信息來源: 若電力負荷的視在功率為S，有功功率為P，無功功率為Q，有功功率、無功功率和視在功率之間的關系可以用一個直角三角形來表示，以有功功率和無功功率各為直角邊，以視在功率為斜邊構成直角三角形，有功功率與視在功率的夾角稱為功率因數(shù)角。有功功率與視在功率的比值，我們稱為功率因數(shù)，用cosf表

4、示，cosf = P/S。它表明了電力負荷的性質。 信息來源:P = UIcosf 信息來自:輸配電設備網(wǎng) Q = UIsinf 信息來源:S = (P2 + Q2)1/2 = UI 信息來自:輸配電設備網(wǎng) 有功功率的常用單位為千瓦(kW)，無功功率為千乏(kvar)，視在功率的單位為千伏安(kVA)。 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng)無功功率按電路的性質有正有負，Q為正值時表示吸收無功功率，Q為負值時表示發(fā)出無功功率，在感性電路中，電流滯后于電壓，f > 0，Q為正值。而在容性電路中，電流超前于電壓，f < 0，Q為負值。（f表示電流與電壓的方向，是滯后還是超前）信息來源: 這就是人們通

5、常稱電動機等設備“吸收”無功而電容器發(fā)出“無功”的道理。 信息來自:2. 電壓水平與無功功率補償 信息來源:當輸電線路或變壓器傳輸功率時，電流將在線路或變壓器阻抗上產生電壓損耗，下面以一條輸電線路為例來分析這個問題。一段輸電線路的單相等值電路，其中R、X分別為一相的電阻和等值電抗，U1、U2為首未端相電壓，I為線路中流過的相電流。 信息來自:輸配電設備網(wǎng) 為了說明問題，以線路末端電壓U2為參考軸，設線路電流I為正常的阻感性負荷電流，它滯后于U2一個角度f，電流流過線路電阻產生一個電壓降IR，它與電流向量同方向，同時，線路電流也在線路上產生一個電壓降IX，它超前于電流向量90度,U1就是U2、I

6、R、IX三個電壓的和。 信息來自:輸配電設備網(wǎng)線路的電壓損耗DU為電壓DU1和DU2之和，U1 = IRcosf，DU2 = IXsinf，所以線路的電壓損耗為DU = DU1 + DU2 = I(Rcosf + Xsinf)，如果電流I用線路末端的單相功率S和電壓U2來表示，即 信息來源: P = U2Icosf, Q = U2Isinf 信息來源:則可得： 信息來自:輸配電設備網(wǎng) DU = (PR + QX)/U2 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng)由此可見，電壓損耗由兩部分組成，即有功功率在電阻上的壓降和無功功率在電抗上的壓降。 信息來源:一般說來，在超高壓電網(wǎng)的線路、變壓器的等值電路中，電抗的數(shù)

7、值比電阻大得多。所以無功功率對電壓損耗的影響很大，而有功功率對電壓損耗的影響則要小得多。因此，可以得出結論，在電力系統(tǒng)中，無功功率是造成電壓損耗的主要因素。 信息來自:輸配電設備網(wǎng) 從前面的分析我們知道，當線路、變壓器傳輸功率時，會產生電壓損耗，因而影響了電網(wǎng)各處電壓的高低。如果能改變線路、變壓器等電網(wǎng)元件上的電壓損耗，也就改變了電網(wǎng)各節(jié)點的電壓狀況。 信息來源:由電壓損耗表達式DU = (PR + QX)/U可知，要改變電壓損耗有兩種辦法。 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng)(1)改變元件的電阻;(2)改變元件的電抗，都能起到改變電壓損耗的作用。 信息來源:可采取的一種辦法是增大導線截面減小電阻以減小

8、電壓損耗，這種辦法在負荷功率因數(shù)較高、原有導線截面偏小的配電線路中比較有效。適宜負荷不斷增加的農村地區(qū)采用。 信息來自: 而電網(wǎng)中用的最多的辦法是減少線路中的電抗，在超高壓輸電線路中廣泛采用的分裂導線就可以明顯降低線路的電抗。在我國，220kV線路一般采用二分裂、500kV線路采用四分裂導線。采用分裂導線，降低線路電抗，不僅僅減少了電壓損耗，而且有利于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，能提高線路的輸電能力?，F(xiàn)在已逐步采用的緊湊型結構輸電線路，還可以進一步降低輸電線路的電抗，不僅提高了電網(wǎng)的穩(wěn)定性，同時，也降低了線路的電壓損耗。 信息來源:減小線路電抗的另一種辦法是采用串聯(lián)電容補償，就是在線路中串聯(lián)一定數(shù)值的電

9、容器，大家知道，同一電流流過串聯(lián)的電感、電容時，電感電壓與電容電壓在相位上正好差180度.采用串聯(lián)電容補償其主要目的也是增加線路的輸電能力，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性，同時，也降低了線路電壓損耗。 信息來自:串聯(lián)電容器補償，現(xiàn)在主要應用于超高壓、大容量的輸電線路上，山西大同到北京的500kV輸電線路全長300多km，在加裝了串聯(lián)電容補償后電網(wǎng)線損降低，電壓質量改善，電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性得到加強，而且輸電能力提高了30%以上。 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng) 為了更直觀的說明改變電抗對降低電路電壓損耗的作用，我們舉一個簡單的例子： 信息來自:有一110kV線路，輸送有功功率15MW，無功功率20Mvar，線路電阻R

10、為2W，線路電抗XL為6W(這里只是假設的數(shù)值，因線路的電抗和線路的長度、截面、材料，結構等諸多因素有關，計算比較復雜) 信息來自: 求：在電抗XL = 6W和經補償后電抗XL = 2W時的壓降。 信息來源:解：XL = 6W時電壓損耗： 信息來源: DU = (PR + QXL)/U = (15×106×2 + 20×106×6)/(110×103×31/2) = 788(V) 信息來自: XL = 2W時電壓損耗： 信息來源:DU = (PR + QXL)/U = (15×106×2 + 20×106

11、×2)/(110×103×31/2) = 368(V) 信息來自: 減少電壓損耗 = 788V - 368V = 420V。 信息來自:輸配電設備網(wǎng) 降低電抗后對提高電壓的作用顯而易見。 信息來源: 除了用改變電力網(wǎng)參數(shù)來減少電壓損耗以外，改變電壓損耗的另一個重要方面是改變電網(wǎng)元件中傳輸?shù)墓β?。即改變表達式中的P和Q的大小，在滿足負荷有功功率的前提下，要改變供電線路、變壓器傳輸?shù)挠泄β?，是比較困難的，常常是不可能的。因此，改變線路、變壓器傳輸功率都是改變其無功功率，使表達式中的Q減少。由此我們引出無功功率的幾個非常重要的關鍵的概念。 信息來自:2.1 無功功率補

12、償概念 信息來自: 當今電廠受水、環(huán)保等多方面的制約，它的位置越來越遠離負荷中心，即使建在靠近負荷點，由于單機容量越來越大，發(fā)電機的額定功率因數(shù)也越來越高，這樣，電網(wǎng)實際接受的無功功率就越來越少，單靠發(fā)電機發(fā)出的無功功率遠遠不能滿足電網(wǎng)對無功功率的需要，必須配置各種無功功率補償裝置。 信息來自:例如：目前北京地區(qū)有功負荷的2/3電力要從山西、內蒙、河北等地遠距離用超高壓500kV線路送來，為了能接受到這么多的有功功率，必須在北京地區(qū)負荷中心裝設相應數(shù)量的無功功率補償電力設施(一般為1kW的有功電力配1kvar的無功電力補償設施)。 信息來自:輸配電設備網(wǎng) 2.2 無功功率就地補償?shù)母拍?信息來

13、自:輸配電設備網(wǎng) 無功補償裝置的分布，首先要考慮調壓的要求，滿足電網(wǎng)電壓質量指標。同時，也要避免無功功率在電網(wǎng)內的長距離傳輸，減少電網(wǎng)的電壓損耗和功率損耗。無功功率補償?shù)脑瓌t是做到無功功率分層分區(qū)平衡，就是要做到哪里有無功負荷就在那里安裝無功補償裝置。這既是經濟上的需要，也是無功電力特征所必需的，如果不這樣做，就達不到最佳補償?shù)哪康?，解決不了無功電力就地平衡的問題。 信息來自:輸配電設備網(wǎng)2.3 無功功率平衡的概念 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng) 如同有功功率平衡一樣，電力系統(tǒng)的無功功率在每一刻也必須保持平衡。 信息來源:在電力系統(tǒng)中，頻率與有功功率是一對統(tǒng)一體，當有功負荷與有功電源出力相平衡時，頻

14、率就正常，達到額定值50Hz，而當有功負荷大于有功出力時，頻率就下降，反之，頻率就會上升。電壓與無功功率也和頻率與有功功率一樣，是一對對立的統(tǒng)一體。當無功負荷與無功出力相平衡時，電壓就正常，達到額定值，而當無功負荷大于無功出力時，電壓就下降，反之，電壓就會上升。 信息來自: 但是，需要說明的是電壓與無功功率之間的關系要比頻率與有功功率之間的關系復雜得多，大體上有以下幾點： 信息來源: 在一個并列運行的電力系統(tǒng)中，任何一點的頻率都是一樣的，而電壓與無功電力卻不是這樣的。 信息來源: 當無功功率平衡時，整個電力系統(tǒng)的電壓從整體上看是會正常的，是可以達到額定值的，即便是如此，也是指整體上而已，實際上

15、有些節(jié)點處的電壓并不一定合格，如果無功不是處于平衡狀態(tài)時，那么情況就更復雜了，當無功出力大于無功負荷時，電壓普遍會高一些，但也會有個別地方可能低一些，反之，也是如此。 信息來自:輸配電設備網(wǎng) 系統(tǒng)需要的無功功率遠遠大于發(fā)電機所能提供的無功出力，這是由于現(xiàn)代超高壓電網(wǎng)包括各級變壓器和架空線路在傳送電能時需要消耗大量的無功，稱為"無功損耗"，一般來說，這些無功損耗與整個電網(wǎng)中的無功負荷的大小是差不多的，我們以一臺50MVA的110kV變壓器為例來了解變壓器在運行中的無功損耗情況。 信息來源: 變壓器的參數(shù)為：Ue = 110kV，Se=50MVA，Uk%=17%，變壓器在傳送電

16、能時的無功損耗的計算式為： 信息來自:輸配電設備網(wǎng) Q = SeUk%(I/Ie)2 信息來源:式中 I-變壓器的負荷電流; 信息來源: Ie-變壓器的額定電流，與變壓器的無功損耗與變壓器的負載率、變壓器的額定容量及短路阻抗有關。 信息來自:輸配電設備網(wǎng)如果這臺變壓器滿負荷運行，那么它的無功損耗就是：Q = 50MVA×17%=8.5Mvar 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng)此時變壓器的無功損耗相當大，其低壓側安裝的并聯(lián)電容器組的容量甚至不夠補償變壓器滿負荷時的無功損耗。 信息來源:無功功率不宜遠距離輸送，當輸送功率與傳送距離達到一定極限時，其傳送功率成為不可能，這是由于超高壓等級的變壓器、

17、線路電抗較大，其無功損耗Q = I2X相應也很大，所輸送的無功功率均損耗在變壓器及線路上了。另外，傳送大量的無功功率時，線路電壓損失也相當大，同樣會造成無法傳送的結果。 信息來自: 合理的就地無功補償對調整系統(tǒng)電壓、降低線損有十分重要的作用。 信息來自:輸配電設備網(wǎng) 設有一條110kV線路選用LG-300型導線(導線電阻0.095W/km)線路全長20km，輸送有功功率30MW，無功功率40Mvar，下面分別計算在功率因數(shù)cosf = 0.6和0.9時線路的功率損耗和應補償?shù)臒o功功率。本題只計算導線電阻的功率損耗，不考慮其它因素。 信息來自:輸配電設備網(wǎng)1)在cosf = 0.6時，此時有功P

18、 = 30MW，無功Q = 40Mvar，視在功率S = 50MVA，電流I = S/U = 50MVA/(110kV×31/2) = 263A，功率損耗P = I2·R = 2632×0.095×20×3 = 394kW。 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng)2) 在cosf = 0.9時，此時有功功率P = 30MW，視在功率S = 33.333MVA，無功功率Q = 14.528Mvar，I = S/U = 33.333MVA/(110kV×31/2) = 175A，功率損耗 P = I2·R = 1752×0.095&

19、#215;20×3 = 175kW。應補償無功容量 = 40 - 14.528 = 25.472Mvar。 信息來自:輸配電設備網(wǎng) 補償前后有功損耗相差219kW。由計算結果可知補償無功功率25.472Mvar后每小時可降低線損219kWh。 信息來自:輸配電設備網(wǎng) 無功補償對電力系統(tǒng)的重要性越來越受到重視，合理地投停使用無功補償設備，對調整電網(wǎng)電壓、提高供電質量、抑制諧波干擾、保證電網(wǎng)安全運行都有著十分重要的作用。 信息來自: 無功補償裝置的合理使用可以給供電企業(yè)帶來巨大的經濟效益。對于像北京電力公司這樣的大企業(yè)來說，線損每降低0.1個百分點，就可以增加上千萬元收入。 信息請登陸:

20、輸配電設備網(wǎng) 從根本上說，要維持整個系統(tǒng)的電壓水平，就必須有足夠的無功電源來滿足系統(tǒng)負荷對無功功率的需求和補償線路和變壓器中的無功功率損耗。 信息來源: 如果系統(tǒng)無功電源不足，則會使電網(wǎng)處于低電壓水平上的無功功率平衡，即靠電壓降低、負荷吸收無功功率的減少來彌補無功電源的不足。同樣，如果由于電網(wǎng)缺乏調節(jié)手段或無功補償元件的不合理運行使某段時間無功功率過剩，也會造成整個電網(wǎng)的運行電壓過高。 信息來源:我國電網(wǎng)曾在20世紀70年代由于缺乏無功功率補償設備而長期處于低電壓運行狀態(tài)。有些地方想用調節(jié)變壓器分接頭的辦法來解決本地區(qū)電壓低的問題。開始，這種辦法也有一些效果，某些供電點電壓升高了，但這是以降低

21、別處電壓為代價的，因為總的無功電源不足，局部地區(qū)電壓升高無功負荷增大，必然使別處無功功率更少、電壓更低。各處普遍采用調節(jié)變壓器分接頭的結果，不僅沒能提高負荷的供電電壓，而是使得無功損耗加大，整個系統(tǒng)低電壓問題更加嚴重。在這種情況下，首要的問題應該是增加無功功率補償設備。 信息來源:低壓運行同時對電網(wǎng)安全帶來巨大危害，系統(tǒng)穩(wěn)定性差，十分脆弱，經受不起事故異常及負荷強烈變化對系統(tǒng)的沖擊、十分容易造成大面積的停電和系統(tǒng)瓦解的后果，國內外均有此先例。 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng)3 .各種無功補償設備及補償方式 信息來源: 下面我們介紹各種無功功率補償設備及補償方式。 信息來源: 3.1 同步調相機 信息

22、來源:同步調相機實質上是一種不帶機械負載的同步電動機，它是最早采用的一種無功補償設備，在并聯(lián)電容器得到大量采用后，它退居次要地位。其主要缺點是投資大，運行維護復雜。因此，許多國家不再新增同步調相機作為無功補償設備。但是同步調相機也有自身的優(yōu)點： 信息來源: 調相機可以隨著系統(tǒng)負荷的變化，均勻調整電壓，使電網(wǎng)電壓保持規(guī)定的水平。電容器只能分成若干個小組，進行階梯式的調壓。 信息來源:調相機可以根據(jù)系統(tǒng)無功的需要，調節(jié)勵磁運行，過勵磁時可以做到發(fā)出其額定100%的無功功率，欠勵磁時還可以吸收其額定的50%的無功功率。電容器只能發(fā)出無功，不能吸收無功。 信息來源: 調相機可以安裝強行勵磁裝置，當電網(wǎng)

23、發(fā)生故障時，電壓劇烈降低，調相機可以強行勵磁，保持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定，因而提高了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。電容器輸出無功功率與運行電壓的平方成正比，電壓降低，輸出的無功將急劇下降，比如，當電壓下降10%，變?yōu)?.9Ue時，電容器輸出的無功功率變?yōu)?.81Q，即其輸出的無功功率將下降19%，所以，電容器此時不能起到穩(wěn)定系統(tǒng)電壓的作用。 信息來源:3.2 并聯(lián)電容器 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng)作為無功補償設備，電容器有以下顯著優(yōu)點： 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng) 電容器是最經濟的設備。它的一次性投資和運行費用都比較低，且安裝調試簡單。 信息來源:電容器的損耗低，效率高?，F(xiàn)代電容器的損耗只有本身容量的0.02%左右。調

24、相機除了本身的損耗外，其附屬設備還需用一定的所用電，損耗2%30%，大大高于電容器。 信息來自:電容器是靜止設備，運行維護簡單，沒有噪音。調相機為旋轉電機，運行維護很復雜。 信息來自:輸配電設備網(wǎng) 電容器的應用范圍廣，可以集中安裝在中心變電站，也可以分散安裝在配電系統(tǒng)和廠礦用戶。而調相機則只能固定安裝在中心變電站，應用有較大的局限。 信息來源: 并聯(lián)電容器是電網(wǎng)中用得最多的一種無功功率補償設備，目前國內外電力系統(tǒng)中90%的無功補償設備是并聯(lián)電容器。 信息來自:3.3 并聯(lián)電抗器 信息來自: 并聯(lián)電抗器是一種感性無功補償設備，它可以吸收系統(tǒng)中過剩的無功功率，避免電網(wǎng)運行電壓過高。 信息來自:輸配

25、電設備網(wǎng)為了防止超高壓線路空載或輕負荷運行時，線路的充電功率造成線路電壓升高，一般裝設并聯(lián)電抗器吸收線路的充電功率，同時，并聯(lián)電抗器也用來限制由于突然甩負荷或接地故障引起的過電壓從而危及系統(tǒng)的絕緣。 信息來源:并聯(lián)電抗器可以直接接到超高壓(275kV及以上)線路上，其優(yōu)點是：可以限制高壓線路的過電壓，與中性點小電抗配合，有利于超高壓長距離輸電線路單相重合閘過程中故障相的消弧，從而提高單相重合閘的成功率。高壓電抗器本身損耗小，但造價較高。并聯(lián)電抗器也可以接到低壓側或變壓器三次側，有干式的和油浸的兩種，這種方式的優(yōu)點是造價較低，操作方便。從發(fā)展趨勢看，更多的將采用高壓電抗器。 信息來源:大型并聯(lián)電

26、抗器的技術、結構和標準與大型電力變壓器類似，也有單相和三相，心式和殼式之分，心式還可以分為帶間隙柱的和空心式的，目前我國制造的高壓大容量并聯(lián)電抗器只采用心式結構。 信息來自:輸配電設備網(wǎng) 心式電抗器的結構與心式變壓器類似，但是只有一個繞組，在磁路中加入間隙以保證不飽和，維持線性。 信息來源: 3.4 靜止補償器(SVC-Static Var Compensator) 信息來源: 靜止補償器是近年來發(fā)展起來的一種動態(tài)無功功率補償裝置，電容器、電抗器、調相機是對電力系統(tǒng)靜態(tài)無功電力的補償，而靜止補償器主要是對電力系統(tǒng)中的動態(tài)沖擊負荷的補償。根據(jù)負荷變動情況，靜止補償可以迅速改變所輸出無功功率的性質

27、或保持母線電壓恒定。 信息來自:輸配電設備網(wǎng)靜止補償器實際上是將可控電抗器與電容器并聯(lián)使用。電容器可發(fā)出無功功率，可控電抗器可吸收無功功率。其控制系統(tǒng)由可控的電子器件來實現(xiàn)，響應速度遠遠高于調相機，一般只有20ms。它主要用于沖擊負荷如大型電爐煉鋼、大型軋機以及大型整流設備等。另外，在電力系統(tǒng)的電壓樞紐點、支撐點也可以用靜止補償器來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時，靜止補償器還可以抑制諧波對電力系統(tǒng)的危害。在我國湖南、湖北、廣東、河南等多個500kV樞紐變電站都采用了這種裝置。 信息來自: 例如我國某大型煉鋼廠使用電弧爐煉鋼，嚴重影響供電質量，電弧爐運行時使電壓下降15%20%，諧波的干擾使眾多用戶的電

28、視不能收看，電器設備不能正常使用，群眾反應強烈。 信息來源:在裝了靜止補償裝置后，供電質量顯著改善，電壓波動很小，完全在允許范圍內，諧波干擾明顯降低。在周圍廣大用戶普遍受益的同時，該廠也降低了線損，減少了電費支出，提高了產品的產量和質量，獲得了良好的經濟效益。 信息來源: 靜止補償器的最大特點是調節(jié)快速。為了充分發(fā)揮它在需要無功功率時的快速調節(jié)能力，在正常情況下應經常運行在接近零功率的狀態(tài)。但因正常負荷變動引起的電壓變化過程緩慢，用一般價格比較便宜的電容器與電抗器等投切配合，完全可以滿足要求，沒有必要選用這種設備。 信息來自:輸配電設備網(wǎng) 4 .各種調壓方法的比較和應用 信息來自: 電力系統(tǒng)電

29、壓的調整可以通過對中樞點電壓的調整來實現(xiàn)。 信息來自:輸配電設備網(wǎng) 如果中樞點供電至各負荷點的線路較長，各負荷點的變化規(guī)律大致相同，而負荷變動較大，則應在高峰負荷時適當提高中樞點的電壓以補償線路上增大的電壓損耗，在低谷負荷時，供電線路電壓損耗較小，中樞點電壓適當降低，以防止負荷點電壓過高。這種高峰負荷時電壓高于低谷負荷時的電壓調整方式，稱為"逆調壓"。中樞點采用逆調壓方式的，在高峰負荷時一般保持電壓比線路額定電壓高5%，在低谷負荷時電壓下降至線路額定電壓。 信息來自:輸配電設備網(wǎng) 對供電線路不長，負荷變化不大的中樞點，可以采用"順調壓"，順調壓就是在高峰

30、負荷時中樞點電壓略低，低谷負荷時電壓略高。順調壓一般要求高峰負荷中樞點電壓不低于線路額定電壓的102.5%，低谷負荷時中樞點電壓不高于線路額定電壓的107.5%。 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng) 介于"逆調壓"與"順調壓"之間的是"恒調壓"，恒調壓是指在任何負荷時，保持中樞點電壓基本不變。一般保持102%105%的額定電壓。 信息來自: 電壓調整是個比較復雜的問題，因為整個系統(tǒng)每一個節(jié)點的電壓都不相同，運行條件也有差別。因此，電壓調整要根據(jù)系統(tǒng)具體情況，選用合適的方法，才能達到目的。 信息來自:發(fā)電機調壓，是各種調壓手段中首先被考慮的，因為

31、它不需要附加設備，從而不需要附加投資，而是充分利用發(fā)電機本身具有的發(fā)出或吸收無功功率的能力。但是這種方法往往只能滿足電廠附近地區(qū)負荷的調壓要求，對于遠端負荷，還需要采用其它調壓措施才能保證其電壓質量。合理使用發(fā)電機調壓常?？梢栽诤艽蟪潭壬蠝p輕其它調壓措施的負擔。 信息來源:在無功功率不足的系統(tǒng)中，首要的問題是增加無功功率補償設備，而不能只靠調整變壓器電壓的方法。通常，大量采用并聯(lián)電容器作為無功補償設備，其突出的優(yōu)點是投資低，安裝維護方便。只是在有特殊要求的場合下，才需要采用靜止補償器或同步調相機。而靜止補償器是一種性能良好，維護方便的新型補償裝置，在價格相當?shù)臈l件下，應優(yōu)先選用。 信息來自:

32、對于500kV、330kV及部分220kV線路，以及大量使用電纜作為出線的電網(wǎng)，要裝設足夠的并聯(lián)電抗器，以防止線路輕載時充電功率過剩引起電網(wǎng)電壓過高。 信息來自: 在無功電源充裕的系統(tǒng)中，應該大力推廣有載調壓變壓器，這是在各種運行方式下保證電網(wǎng)電壓質量的關鍵手段之一。隨著我國經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，電網(wǎng)負荷的峰谷差也越來越大，線路、變壓器上高峰負荷與低谷負荷產生的電壓損耗的差別，已經大到無法僅僅用發(fā)電機調壓或無功補償?shù)姆椒▉頋M足兩種運行方式下用戶電壓的要求了，其結果不是高峰負荷時用戶電壓太低，就是低谷負荷時電壓太高。在這種情況下，輸電系統(tǒng)中的一級變壓器或多級變壓器，采用有載調壓是保證用

33、戶電壓質量最有效的辦法. 信息來自:輸配電設備網(wǎng)5. 并聯(lián)電容器組的接線方式 信息來自:電容器的接線通常分為三角形和星形兩種方式。此外，還有雙三角形和雙星形之分。 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng) 三角形接線的電容器直接承受線間電壓，任何一臺電容器因故障被擊穿時，就形成兩相短路，故障電流很大，如果故障不能迅速切除，故障電流和電弧將使絕緣介質分解產生氣體，使油箱爆炸，并波及鄰近的電容器。因此這種接線已經很少在10kV系統(tǒng)中使用，只是在380V配電系統(tǒng)中有少量使用。 信息來源:在高壓電力網(wǎng)中，星形接線的電容器組目前在國內外得到廣泛應用。星形接線電容器的極間電壓是電網(wǎng)的相電壓，絕緣承受的電壓較低，電容器的制

34、造設計可以選擇較低的工作場強。當電容器組中有一臺電容器因故障擊穿短路時，由于其余兩健全相的阻抗限制，故障電流將減小到一定范圍，并使故障影響減輕。 信息來源:星形接線的電容器組結構比較簡單、清晰，建設費用經濟，當應用到更高電壓等級時，這種接線更為有利。 信息來自: 星形接線的最大優(yōu)點是可以選擇多種保護方式。少數(shù)電容器故障擊穿短路后，單臺的保護熔絲可以將故障電容器迅速切除，不致造成電容器爆炸。 信息來源: 由于上述優(yōu)點，各電壓等級的高壓電容器組現(xiàn)已普遍采用星形接線。 信息來自:高壓電力系統(tǒng)的電容器組除廣泛采用星形接線外，雙星形接線也在國內外得到廣泛應用。所謂雙星形接線，是將電容器平均分為兩個電容相

35、等或相近的星形接線電容器組，并聯(lián)到電網(wǎng)母線，兩組電容器的中性點之間經過一臺低變比的電流互感器連接起來。 信息來源: 這種接線可以利用其中性點連接的電流保護裝置，當電容器故障擊穿切除后，會產生不平衡電流，使保護裝置動作將電源斷開，這種保護方式簡單有效，不受系統(tǒng)電壓不平衡或接地故障的影響。 信息來自:輸配電設備網(wǎng)大容量的電容器組，如單臺容量較小，每相并聯(lián)臺數(shù)較多者可以選擇雙星形接線。如電壓等級較高，每相串聯(lián)段數(shù)較多，為簡化結構布局，宜采用單星形接線。 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng)電容器一次側接有串聯(lián)電抗器和并聯(lián)放電線圈。放電線圈的作用是將斷開電源后的電容器上的電荷迅速、可靠地釋放掉。由于電容器組需要經

36、常進行投入、切除操作，其間隔可能很短，電容器組斷開電源后，其電極間儲存有大量電荷，不能自行很快消失，在短時間內，其極間有很高的直流電壓，待再次合閘送電時，造成電壓疊加，將會產生很高的過電壓，危及電容器和系統(tǒng)的安全運行。因此，必須安裝放電線圈，將它和電容器并聯(lián)，形成感容并聯(lián)諧振電路，使電能在諧振中消耗掉。放電線圈應能在電容器斷開電源5s內將電容器端電壓下降到50V。 信息來源:對串聯(lián)電抗器的作用，我們做一下重點介紹： 信息來自:輸配電設備網(wǎng) 電容器配套設置的串聯(lián)電抗器是為了限制合閘涌流和限制諧波兩個目的，串聯(lián)電抗器限制合閘涌流的作用非常淺顯，不言而喻。但是限制諧波的原理我們需要解釋一下： 信息來

37、源:所謂諧波，是指電網(wǎng)運行中存在的與工頻頻率不同的電磁波。我國電網(wǎng)使用50Hz頻率，波形按正弦規(guī)律變化的三相對稱的電源，而諧波(主要是指高次諧波)，如3次、5次、7次的存在，將對電網(wǎng)工頻的波形造成影響，使其不再是正弦波，而是波形發(fā)生畸變的非正弦波。波形的畸變會危及電氣設備的安全運行，造成繼電保護和自動裝置的誤動，會影響電力用戶的產品質量，甚至會影響我們家用電器的正常使用，因此消除和抑制諧波，做為一項課題日益受到有關部門的重視。 信息來自: 電網(wǎng)在運行時不可能沒有諧波，很多電氣設備和用電設備在運行時都會產生諧波，只不過一般情況下對電網(wǎng)波形影響不大，不會危及正常的供電和用電，但某些情況則不同，如變

38、壓器鐵心飽和、電弧爐煉鋼，大型整流設備，都會對電網(wǎng)帶來嚴重的諧波干擾，影響供電質量，因此必須加以治理。 信息來源:為了回避諧波的影響，必須采取消除諧波影響的措施，其中一條重要的措施就是在電容器回路中串聯(lián)一定數(shù)值的電抗器，即造成一個對n次諧波的濾波回路。 信息來源:在實際運行中，3次、5次、7次諧波分量往往偏高，是電容器濾波回路的主要目標。所謂3次、5次、7次諧波，指的是諧波的頻率相當于工頻的3倍、5倍或7倍。當串聯(lián)電抗器的n次諧波感抗與電容器的n次諧波容抗相等時，即nwL = 1/(nwC)時構成串聯(lián)諧振條件，則母線的n次諧波電壓將被抑制得干干凈凈。 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng) 對于3次諧波：3

39、XL = (1/3) XC，則XL = (1/9) XC = 0.11XC;對于5次諧波：5XL = (1/5) XC，則XL = (1/25) XC = 0.04XC。 信息來源:實際運行中，各變電站普遍采有在回路中串聯(lián)12%電抗構成3次諧波濾波器，12%電抗率的含義是指串聯(lián)電抗器的感抗值為該回路電容器容抗值的12%,而用串聯(lián)6%電抗構成5次諧波濾波器。不正好采用11%和4%，而是稍大一點，目的是使電容器回路阻抗呈感性，避免完全諧振時電容器過電流。 信息來自: 當變電站母線上具有兩組以上電容器組，且既有串聯(lián)大電抗的電容器組又有串聯(lián)小電抗的電容器組時，電容器組的投切順序是一個應該考慮的問題。投

40、切順序不合理可能造成不良后果。由對諧波電流的分析可知：當電容器回路呈電感性時，電容器回路和系統(tǒng)阻抗并聯(lián)分流，可使流入系統(tǒng)的諧波電流減小。 信息來自:輸配電設備網(wǎng) 當電容器回路呈電容性時，由于電容器的“補償”作用，電容器回路在諧波電壓作用下，將產生的諧波電流流入系統(tǒng)，這時將使系統(tǒng)諧波電流擴大，并使母線電壓波形發(fā)生畸變。 信息來源:也就是說，僅當電容器回路對諧波呈電感性時，才不會發(fā)生對系統(tǒng)的諧波放大。 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng) 當變電站母線上既有串大電抗的電容器組又有串小電抗的電容器組時，電容器組回路各元件對諧波的阻抗如表1： 信息來源: 諧波 12%電抗器 6%電抗器 電容器 信息來源: 基波

41、12% 6% 100% 信息來自: 三次諧波 36% 18% 33.3% 信息來自:輸配電設備網(wǎng)五次諧波 60% 30% 20% 信息來自:輸配電設備網(wǎng) 由表1可見，串12%電抗的電容器回路對3次和5次諧波均呈電感性。 信息來源:而串6%電抗器的電容器回路對5次諧波呈電感性，而對3次諧波卻呈電容性。 信息來源:也就是說，串6%電抗的電容器組會在抑制5次諧波的同時，放大3次諧波，如果此時系統(tǒng)恰有較大的3次諧波分量，諧波電流就會造成電容器組過電流，使電容器過熱、振動和發(fā)出異音，嚴重時將造成熔斷器熔斷甚至燒損電容器。如果該容性回路與系統(tǒng)感抗出現(xiàn)不利組合，還會引發(fā)諧振。造成嚴重后果。 信息來源:回避上

42、述隱患的辦法是：在電容器組投停順序上作出規(guī)定，當母線具有2組以上電容器組時，電容器組的投停順序應按所串電抗器百分電抗大小匹配進行。即：電抗值大的先投，回避對可能存在的3次諧波的放大效應，使3次、5次諧波均受到抑制后，再投入串小電抗電容器組，停用時相反。在并聯(lián)電容器組操作規(guī)定和并聯(lián)電容器組保護及VQC裝置的整定時，均應遵守這一原則。 信息來源: 6 .并聯(lián)電容器的保護方式 信息來源:6.1 保護熔絲 信息來源:現(xiàn)代電容器組的每臺電容器上都裝有單獨的熔絲保護，這種熔絲結構簡單，安裝方便，只要配合得當，就能夠迅速將故障電容器切除，避免電容器的油箱發(fā)生爆炸，使附近的電容器免遭波及損壞。此外，保護熔絲還

43、有明顯的標志，動作以后很容易發(fā)現(xiàn)，運行人員根據(jù)標志便可容易地查出故障的電容器，以便更換。 信息來源: 6.2 過電流保護 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng) 過電流保護的任務，主要是保護電容器引線上的相間短路故障或在電容器組過負荷運行時使開關跳閘。電容器過負荷的原因，一是運行電壓高于電容器的額定電壓，另一種情況是諧波引起的過電流。 信息來源:為避免合閘涌流引起保護的誤動作，過電流保護應有一定的時限，一般將時限整定到0.5s以上就可躲過涌流的影響。 信息來自:輸配電設備網(wǎng)6.3 不平衡電壓保護 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng) 電容器發(fā)生故障后，將引起電容器組三相電容不平衡。電容器組的各種主保護方式都是從這個基本

44、點出發(fā)來確定的。 信息來自:輸配電設備網(wǎng) 根據(jù)這個原理，國內外采用的繼電保護方式很多，大致可以分為不平衡電壓和不平衡電流保護兩種。這兩種保護，都是利用故障電容器被切除后，因電容值不平衡而產生的電壓和電流不平衡來啟動繼電器。這些保護方式各有優(yōu)缺點，我們可以根據(jù)需要選擇。 信息來源: 單星形接線的電容器組目前國內廣泛采用開口三角電壓保護。 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng) 對于沒有放電電阻的電容器，將放電線圈的一次側與電容器并聯(lián)，二次側接成開口三角形，在開口處連接一只低整定值的電壓繼電器，在正常運行時，三相電壓平衡，開口處電壓為零，當電容器因故障被切除后，即出現(xiàn)差電壓U0，保護采集到差電壓后即動作掉閘。

45、信息來源:6.4 不平衡電流保護 信息來自: 這種保護方式是利用故障相容抗變化后，電流變化與正常相電流間形成差電流，來啟動過電流繼電器，以達到保護電容器組的目的。常見的不平衡電流保護的方式有以下兩種： 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng) 6.4.1雙星形中性點間不平衡電流保護 信息來源:保護所用的低變比TA串接于雙星型接線的兩組電流器的中性線上，在正常情況下，三相阻抗平衡，中性點間電壓差為零，沒有電流流過中性線。如果某一臺或幾臺電容器發(fā)生故障，故障相的電壓下降，中性點出現(xiàn)電壓，中性線有不平衡電流I0流過，保護采集到不平衡電流后即動作掉閘。 信息來自:輸配電設備網(wǎng) 這種保護方式比較簡單，系統(tǒng)電壓不平衡，一

46、相接地故障、高次諧波電流及合閘涌流，都不會引起保護誤動，所以在國內外得到廣泛應用。 信息來源:6.4.2 橋式差動電流保護 信息請登陸:輸配電設備網(wǎng)電容器組每相分為兩個支路，每相的串聯(lián)段數(shù)為雙數(shù)，其中部橋接一臺電流互感器。正常運行時，橋路中電流為零，任意一臺電容器因故障被切除后，橋接電路中將有電流流過，保護采集到該電流后即動作掉閘。 信息來自:輸配電設備網(wǎng)6.5 過電壓保護和低電壓保護 信息來自:輸配電設備網(wǎng) 電容器在過高的電壓下運行時，其內部游離增大，可能發(fā)生局部放電，使介質損耗增大，局部過熱，并可能發(fā)展到絕緣被擊穿。因此應保持電容器組在不超過最高容許的電壓下運行。安裝過電壓保護就是為了這個目的。過電壓保護的整定值一般取電容器額定電壓的1.11.2倍。 信息來自:輸配電設備網(wǎng)低電壓保護主要是防止空載變壓器與電容器同時合閘時工頻過電壓和振蕩過電壓對電容器的危害。這種情況可能出現(xiàn)變電站事故跳閘、變電站停電、各配電線切除。電容器如果還接在母線上，將使電壓升高。