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3分钟读懂无功补偿和电压调理值得保藏!

发布时间:2023-02-04 03:38:16 来源:环球体育娱乐APP

  无功关于电网体系规划来说,肯定是十分十分重要的了,这块其实内容许多,就做一个简略的整理总结,有一些工程实践中的知道,期望能够彼此印证。

  无功对应电压,有功对应频率,应该是一个比较遍及大约的知道,当然没错。所以无功补偿和电压调理是密不可分的,也是调度查核的重要目标。

  无功功率比较笼统,它是用于电路内电场与磁场的沟通,并用来在电气设备中树立和坚持磁场的电功率。它不对外作功,而是转变为其他方法的能量。但凡有电磁线圈的电气设备,要树立磁场,就要耗费无功功率。比方40瓦的日光灯,除需40多瓦有功功率(镇流器也需耗费一部分有功功率)来发光外,还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈树立交变磁场用。因为它不对外做功,才被称之为“无功”。

  电力体系的无功补偿与无功平衡是确保电压质量的根本条件, 首先是一些重要准则当然许多是国网的准则,尽管要脱节国网思路捆绑,可是有些好东西仍是要保存。

  分层分区补偿准则: 有鉴于经较大阻抗传输无功功率所产生的很大无功功率损耗和相应的有功功率损耗,电网无功功率的补偿组织宜实施分层分区和就地平衡的准则。所谓的分层组织,是指作为首要有功功率大容量传输即220--500 kV电网,宜力求坚持各电压层间的无功功率平衡,尽或许使这些层间的无功功率串动极小,以削减经过电网变压器传输无功功率时的许多耗费;而所谓分区组织、是指110k V及以下的供电网,适宜完结无功功率的分区和就地平衡。

  500kV母线:正常运转方法时,最高运转电压不得超越体系额外电压的+10%;最低运转电压不该影响电力体系同步安稳、电压安稳、厂用电的正常运用及下一级电压调理。

  发电厂和500kV变电所的220kV母线:正常运转方法时,电压答应误差为体系额外电压0~+10%;事端运转方法时为体系额外电压的的-5%~+10%。

  发电厂和220kV变电所的110kV~35kV母线:正常运转方法时,电压答应误差为相应体系额外电压-3%~+7%;事端后为体系额外电压的的±10%。

  带区域供电负荷的变电站和发电厂(直属)的10(6)kV母线:正常运转方法下的电压答应误差为体系额外电压的0~+7%。

  无功补偿装备准则:各电压等级变电站无功补偿设备的分组容量挑选,应根据核算确认,最大单组无功补偿设备投切引起地点母线电压改动不宜超越电压额外值的 2.5%,并满意主变最大负荷时,功率因数不低于0.95。

  以上仅仅大约的份额估量,详细工程的变电站的无功装备是需求经过核算的,核算分不同运转方法(针对容性和理性),无功核算一般是有无功沟通的整个区域一同核算 ,首要与区域负荷、电厂和外部无功输入、区域内变电站进出线充电功率有关。

  发掘体系的无功潜力。例如将体系中暂时搁置的发电机改作调相机运转;发动用户的同步电动机过励磁运转等。

  根据无功平衡的需求,添加必要的无功补偿容量,并按无功功率就地平衡的准则进行补偿容量的分配。小容量的、涣散的无功补偿可选用静电容电器;大容量的、装备在体系中枢点的无功补偿则宜选用同步调相机或停止补偿器。

  中枢点的无功电压操控至关重要,一般根据实践状况挑选以下作为中枢点:(1)大型发电厂的高压母线)纽带变电所的二次母线)有许多地方性负荷的发电厂母线。

  1)同步发电机:同步发电机是电力体系中最重要的无功补偿设备。往往依照不同体系条件和不同的设备方位,根据需求挑选不同的发电机额外功率因数。坐落负荷中心邻近的发电机组,适宜有较大的送出无功功率的才能,能够供给正常负荷的部分无功功率需求外,还能够在正常时保存一部分作为事端紧迫储藏,十分重要。

  至于送端电厂的发电机组,特别是远方电厂,因为无功功率不宜远送的规则,它宣布的无功功率首要用以补偿配出线路在重负荷期间的部分无功功率损耗,完结超高压网无功功率的分层平衡。功率因数一般都较高。例如,巴西伊泰普水电.站中,有9台765MW的机组接在沟通侧,经900k m ,765kV沟通线路到受端,机组的额外功率因数选为0. 95,另9台7机经过直流线路到受端,其额外功率因数选为 0. 85 ,因为前者只需求补偿线路,后者还需求补偿换流站的无功(换流站的无功需求适当大)。

  反过来说,接到超高压电别是坐落远方的发电机组需求具有恰当的进相运转才能(吸收无功),使能在体系低负荷期间,吸收配出的超高压线路的部分剩下无功功率,以坚持电厂送电电压不超支。

  这点在工程实践中往往是一个后备计划,即机组的进相运转来调整电压。我国一般现在机组都会做进相运转实验。

  2)输电线路:输电线路既能产生无功功率(因为散布电容)又耗费无功功率(因为串联阻抗)。当沿线路传送某一固定有功功率,线路上的这两种无功功率适能彼此平衡时,这个有功功率,叫做线路的“天然功率”。这点应该是较为根本的知道,所以有功潮流大的线路,无功耗费也大,天然产生较少无功;空载线路也最简单奉献无功,然后抬升电压。尤其是500kV层面小负荷方法下简单无功剩下。

  3)变压器:变压器是耗费无功功率的设备。除空载无功损耗外,当传输功率时,又经过串联阻抗产生无功损耗。依前所述理由,经过变压器传送许多的无功功率在运转中应当是力求防止的,当变压器短路阻抗大时更当如此。经过变压器传送功率产生的电压降,能够恰当挑选变压器的电压抽头予以补偿。

  供电变压器:不光向负荷供给有功功率,也往往一起供给无功功率,并且一般短路阻抗也较大。关于直接向负荷中心供电的变压器,适宜装备带负荷调压分接头,在完结无功功率分区就地平衡的前提下,跟着区域负荷的增减改动,合作区域无功补偿设备并联电容器及低压电抗器的投切,以随时确保对用户的供电电压质量,这点国网电力体系导则中有规则。

  对这类变压器是否要选用随电压而主动调压分接头,世界上并无共同做法。因为变压器主动调压的效果不总是活跃的,假如在体系无功功率缺倾很大的时分,也必定要坚持负荷的电压水平而调整电压分接头,必然将无功功率缺额悉数转嫁到主电网,然后或许引起严峻体系事端。如19 78年12月19日法国大停电事端,1983年12月27日的瑞典大停电事端和1987年7月23日日本东京体系大停电事端的原因,都直接与供电变压器主动调电压分接头有关。本质上原因在于这仅仅一种直接手法,但不能改动体系的无功需求平衡状况。

  发电机升压变:这一类变压器是否配电压分接头和是否带负荷调理电压分接头,没有结论,发电机自身现已是很便利的无功调理设备,在升压变压器上配电压分接头好像并没有什么特别必要。当然,各个体系有各自的传统习气和做法。

  主网联络变压器:这一类变压器的特色是容量大,如500 /220/35主变。在研讨这一类变压器是否应当装设带负荷调理的电压分接头时,有两个特色值得考虑,榜首,无功功率补偿和调理才能的分层平衡,决议了作分衔接两大主电网的联络变压器,准则上不该承当层间沟通许多无功功率的使命,而单纯因有功负荷改动所形成的电压改动则较小,第二,一般地说,因为衔接的是主电网,每一侧到变压器母线的短路电流水平都适当高,都将远大于变压器自身的容量,调理变压器的电压分接头现已失去了能够有用调理母线年世界大电网会议变压器委员会提出过一份陈述,特别指出了有了带负荷调理电压分接头,不只它自身不可靠,一起还添加了变压器全体规划的复杂性。当然这也不是肯定的,也需求视详细状况而定。

  4)并联电容器:并联电容器早已广泛地用于较低电压的供配电网和用户,又称低容,用于弥补无功。最大特色是价格廉价而又易于设备维护。世界上,各大电力体系都是逐年不断地大且添加选用并联电容器,大多数是为了操控负荷功率因数,也有一些接到主变压器三次侧作为无功补偿调理的手法。并联电容器的功能缺陷是,它的输出功率随母线电压下降而成平方地下降,这在电压低的状况下将或许导致恶性循环。

  5)并联电杭器:并联电抗器是吸收无功功率的设备。500kV线路直接接到线路上,称为高抗,之前过电压部分现已提到过它的效果(约束工频和操作过电压,防止自励磁、与中性点小电抗相合作,能够协助超高压长间隔线路在单相重合闸进程中易于消弧,然后确保单相重合闸成功);220kV线路一般装在变压器绕组三次侧,为低抗。

  6)串联电容器: 又称串补,用于补偿线路的部分串联阻抗,然后下降运送功率时的无功损耗,因此也是一种无功补偿设备。但串联电容更是电力体系经远间隔输电时比较遍及选用的进步体系安稳和送电才能的重要手法。南网运用适当多。

  串联电容器提高的结尾电压的数值QXC/V(即调压效果)随无功负荷增大而增大、无功负荷的减小而减小,恰与调压的要求共同。这是串联电容器调压的一个明显长处。但对负荷功率因数高(cosφ0.95)或导线截面小的线路,因为PR/V重量的比严峻,串联补偿的调压效果就很小。

  在高压体系中选用串联补偿,也有一些困难。一是补偿站自身的复杂性,要求能在毛病切除后即时再投入串联电容和对串联电容器自身的维护。近年来开发的氧化锌非线性电阻维护体系,有助于处理这方面的困难,其次是添加了继电维护的困难,传统的间隔维护用在串联补偿线路上遇到一些特别的问题;第三,要处理汽轮发电机组配出串联补偿线路或许产生的次同步谐振问题(这块是一个独立课题,呈现过不少事端)。

  7)同步调相机:同步调相机是最早选用的一种无功补偿设备,现在根本不选用。但为了习惯电网安稳以及直流输电的需求,在一些状况下依然具有它的特定效果。

  电容器可宣布无功功率,电抗器可吸收无功功率,根据调压需求,经过可调电抗器吸收电容器组中的无功功率,来调理停止补偿其输出的无功功率的巨细和方向。停止补偿器能快速滑润的调理无功功率,以满意无功补偿设备的要求。这样就克服了电容器作为无功补偿设备只能做电源不能作负荷且不能接连调理的缺陷。但其也不适用于一个受端体系很弱的电网中,因为其容量将随母线电压下降而成平方地下降。

  从本质上来说停止补偿器首要是一种反响敏捷的无功功率调理手法。和同步调相机比较,尽管造价适当,但停止补偿器的调理远为快速,’这是一个杰出的长处。而为了能发挥它在需求时的无功功率快速调理才能,至于因正常负荷改变引起的电压改动,进程比较缓慢,用一般的廉价得多的电容器与电抗器投切等,彻底能够满意要求,没有必要选用这种高功能的设备。所以一般用于负荷冲击大的节点、电压纽带节点、功率简单动摇的联络线两边以及事端紧迫备用节点。

  至于更为先进的TCSC、STATCOM等设备放在今后的柔性电力体系里边提及。

  1) 体系各点答应的最高长时刻运转电压,受接入电力设备绝缘水平缓变压器饱满的限 制。例如在我国,规则500kV电网的最高长时刻运转电压为550kV,变压器的最高运转电压不得超越相应电压分接头额外值的105%等。

  2)体系各点的最低运转电压,决议于电力体系安稳运转需求和变压器带负荷电压分接头的调正规模的要求,关于发电厂,还受厂用电要求的约束。

  3)国外大多数电力体系考虑,答应的电压动摇规模都在额外值的±5%-±10%的规模(正常和N-1方法)

  确保电网的送电安稳性。这是对电网最低电压水平的约束。为了在各种或许的正常运转和规则事情后的电网运转方法下,坚持运转中的一切输电线路都有必定的安稳裕度因此要求各纽带变电所电压能坚持高于必定的最低水平。事端一般考虑N-1,也有的考虑严峻些N-2。世界上产生了不止一次因电压问题引起的体系大事端,这点会在今后电网大停电部分提及,电力体系安稳部分也会触及。

  直流输电的需求。直流输电的换流设备不管以整流器方法或逆变器方法运转时,都将从沟通侧吸收无功功率,这一部分无功需求适当大,也是直流输电体系需求要点考虑的内容。

  解放发电机和同步调相机的无功功率才能,使之留作事情后的紧迫补偿需求。如并联电容器作为正常时的无功功率补偿,完结正常运转时校对电压的使命,而把发电机之类的旋转无功容量空出来作为事端备用。这也是国外体系的一种遍及做法。

  关于无功功率的事端紧迫备用问题,能够和电网有功功率的备用状况作比较。在有功功率的组织上,有必要留有满足的调峰容量、调频容量、运转备用容量以及当产生大功率缺口时的按频率下降主动减负荷。电网的无功功率组织,客观上也彻底有相同相似的要求,但却一向不如有功功率那样清晰。

  就电性而论,两者最大的不同在于: 关于频率,是全网共同,电网中任一点的有功电源和有功负荷的增减对电网频率改动都起到根本相同的影响; 而关于电压,则是区域性甚至逐点式的,各点的无功电源和无功负荷对电压改动的影响,首要是就地的,因此有必要分层分区组织和调理,使无功电源与无功负荷根本逐点对应。所以当着电网产生了大的无功功率缺额的时分,在实际生活中却很难依照处理有功功率缺额相相似的准则去处理。

  所以这就导致实践出产中,产生较大事端时无功电压调理适当困难,导致电压溃散等严峻结果。

  关于高压电网,需求制定专门的无功功率规划,除了首要由区域电厂供给区域负荷的小体系外,一般都需求在全体系的基础上进行无功功率补偿设备的和谐装备。许多体系的做法,首先是按体系峰负荷时运转方法,决议装备无功功率的补偿容量; 然后按体系低谷负荷时的运转方法进行校核,决议线路充电功率的吸收容量及其完结手法。

  无功功率补偿的规划,一般需求研讨两大类体系结构状况下的三种运转方法。两大 类体系结构:正常和N-1;三种运转方法:大负荷,小负荷,潮流倒送方法。

  500kV双回线在运转中忽然断开一回,其结果是原因由断开那回线传输的有功功率将当即转移到保存在运转中的一回线上来。因为保存在运转中的那回线的电流忽然增大,线路的无功损耗将成平方地增大。一起还失去了本来一回线的充电功率,这个缺额不小并且有必要由两边体系当即供给补偿。瑞典1983年12月17日的大停电事端便是因为主输电线路跳闸,受端无功补偿才能缺乏引发的。

  在运转的电网中,为了处理这类问题,能够采纳连切部分送端机组,或在条件适宜的状况下连切部分受端负荷,以削减经过保存运转线路中的传输电力,以坚持事情后体系的安稳运转。可是这种后备办法,应当留给出产运转体系,以敷衍实践或许呈现的比规划体系时选取的更为严峻的状况下的事情。

  高低压电磁环网运转中高压线kV线kV线路并行运转。在我国,这种状况都产生在新呈现高一级电压电网的初期,在这样的并联环网上传输有功功率,大部分将经过高压网一边的线路。假如传输的有功功率较大,当环网中高压线路因毛病断开后,经过并联低压线路传送的电力,将当即增大到远远大于它的天然功率,其结果,或许当即引起同步运转安稳性损坏,或许受端体系电压溃散,或许因超越线路的热容量功率而烧断线路。这些事端,在我国的运转电网中,都别离不止一次的产生过,是严峻的事端后运转状况。所以这种高低压电磁环网规划时有必要防止。

  是否要使用500kV线路的充电功率。一般来说不会使用,在轻负荷状况下,不管选用高压并联电抗器或是选用低压并联电抗器,总需求恰当地予以补偿。比照电网呈现低电压的状况,关于出产运转体系说来,假如没有设备条件,电网呈现高电压会成为一种不可控的严峻现象。长时刻不可控的高电压,会给电力设备的安全运转带来很大的要挟。

  线路高压电抗器的补偿容量,能够考虑挑选为线%左右,长线路可在线路两头各设一组,中短线路可只在线路一侧装设。这样,当线路传送功率为天然功率的55%左右,线路自身的无功功率适相平衡,而当违背此值时,两边体系只需供给不大的无功补偿功率。

  运转体系对电压的操控,是组织和充分使用电网中的无功功率补偿容最和调理才能, 随时坚持正常运转情祝下和事端状况后电网中各纽带点电压值不超越规则限颊,并确保电力体系的安全安稳运转。

  首要的调压设备:发电机、变压器和其它无功补偿设备(如并联电容器/电抗器和SVC等)、直流输电体系。

  调压的首要手法:1)调理发电机的端电压,2)调理变压器的分接头,3)调理无功补偿设备的无功投切容量,4)发电机、变压器与无功补偿设备的组合调压。

  调压的空间规模:单个发电厂变电站的VQC操控,多个厂站的AVC操控,大局的归纳无功和谐三级操控。

  调压的时刻规模:单个时段(单一负荷水平)的静态操控、多个时段(多种负荷水平的动态操控)。

  其中有一点,无功优化的研讨许多,文章许多,但在实践工程中却根本没有使用,既有操作问题,又有若干尚待清晰的调理准则问题。例如,当运转条件改动,要坚持体系的无功优化,根据电网无功功率与电压散布的特色,必然要求全体系各点的各种无功功率调理手法与电压调理手法频频动作,而假如没有高度发达的电力通信网络和主动化条件,实践上就办不到。又例如,和频率调理不一样,无功功率的调理和压调理不或许彻底依托同步机和停止补偿器,因此无法做到均匀细调;因为不或许树立全网电压规范,只能以就地侧量电压为根据,这些累计的测量误差必然给优化带来影响,如此等等。

  比较实际的做法是,在留足事端紧迫备用的前提下,尽或许使体系中的各点电压运转于答应的高水平,不光有利于体系的运转安稳性,也可获得接近于优化的经济效益 。

  在一些国家的电力体系中还装备了二次电压调理体系处理电压问题。在电网中完结了无功功率及电压的区域性集中操控,如法国电网,很有代表和学习含义。在法国体系中,共有三个操控层(一次、二次及三次)。一般地说,电压的快速无规则改动均由体系电厂机组的“一次效果”进行补偿。这种一次效果要求快速(反响时刻数秒),因此有必要主动。首要由机组的励磁调理完结,其次靠400/225 kV变压器的主动电压分接头。为了处理电压的慢改动,由“二次”与“三次”操控效果树立体系的新状况,二次操控所办理的是在一区域内可资使用的动态无功功率,其反响时刻约为3-5min,现在,三次操控为手动。然后获得全体系各点电压的全面和谐。

  运转实践确认了二次操控的长处,即在正常状况下电压得到了较好操控。这其实也引申出一个研讨方向,便是无功电压的操控方法(涣散操控、集中操控、和谐操控)

  无功和电压部分就总结这么多,其实工程实践中触及无功的方面十分多,十分值得注重,感觉没有写出一切想说的,今后想起了会弥补,确实是体系规划的要点内容。