浅议电力系统无功功率与电压控制

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1、浅议电力系统无功功率与电压控制　　摘要:由电力系统的供电的典型负荷节点由许多装置所组成。这种组成随日期、随季节和气候的变化而不同。通常负荷节点的负荷特性是吸收无功功率的，复合负荷的有功功率和无功功率都是电压幅值的函数。具有低的滞后功率因数的负荷使传输网络有大的电压降落，因而供电也不经济，对于工业用户，无功功率通常和有功功率一样要计费，这就鼓励企业通过使用并联电容器来提高负荷功率因数。关键词:无功功率的传输；高压母线电压；电力系统中图分类号：F470.6文献标识码：A引言:经济社会快速发展，要求电力能源的持续供应。而近

2、年来我国的快速建设和对节能环保的更高要求，需要电力系统更加注重电能质量和经济性。由于我国的电力生产主要依靠以煤为代表的化石类不可再生资源，电能的节约就意味着资源的节约和碳排放的降低。因此电力系统要从各个环节着手，减少无功功率损失，提高经济性，其中，电压控制和无功补偿是重要手段。为了调节无功功率，同时提高电压稳定性，电力系统在发电厂、变电站、用户侧均布置了无功补偿设备。1.无功功率的传输7电力系统的有功功率都是由发电机发出的，经过升压、传输、降压输送给用户使用；而系统的无功功率既可以由发电机发出，也可以通过补偿设备发出

3、。系统中的感性元件，如异步电动机、输电线路、变压器等都需要消耗无功功率，因此网络中必然存在无功功率的输出。展示了一个简单系统中功率的传输，中间的阻抗元件既可以理解为线路，又可以理解为变压器。由于线路(变压器)阻抗的存在，且线路(变压器)两侧系统都难以独自达到功率的平衡，因此在线路传输有功功率的同时，必然存在无功功率的传输与消耗。考虑Z中的电阻分量，可以得到有功功率与无功功率在传输中的损耗：P=PPN=AQocosotAQQu-Q~AQosinct式中，aQ。为不考虑Z中阻抗分量时的无功消耗；n为线路(变压器)的阻抗角

4、。1.1电力负荷的电压特性与系统功率传输不同，系统向负荷供电，有功功率传输方向一定是从电源传递到负荷，而有功功率与无功功率的关系被称为负荷的电压特性。分析表达式可知，系统有功功率与无功功率的传输存在对应关系，而二者之间的关系即为电压平衡的条件。71.2有功功率与无功功率曲线的交点是电压稳定点，而电压是否真的能够长期稳定取决于稳定点的位置。受端有功功率过大或等效阻抗过大时，要维持负荷稳定运行，受端地区必须补充足够的感性无功。此时为了维持受端的电压，则负荷侧不但要保证自身的无功供应，还要向系统提供一定的无功功率。如果因为

5、发生短路导致系统侧电压降低，或者线路断开导致增大，有可能造成系统电压失去稳定，这时需要在受端投入无功补偿设备，或者切除受端的部分负荷。1.3无功功率负荷各用电设备中,除了相对很小的白炽灯负荷只消耗有功功率、为数不多的同步电动机可发出一部分无功功率外，大多数都要消耗无功功率。电力线路上的无功功率损耗也分两部分，即并联电纳和串联电抗中的无功功率损耗，并联电纳中的这种损耗又称充电功率，与线路电压的平方成正比，呈容性。串联电抗中的这种损耗与负荷电流的平方成正比，呈感性。因此，线路作为电力系统的一个元件究竟消耗容性或感性无功功

6、率就不能肯定。根据自然功率的概念，可做一个大致的估计：当通过线路输送的有功功率大于自然功率时，线路将消耗容性无功功率。2.电压控制控制策略7通常，发电机经升压变压器连接到母线上(即按单元接线方式接人系统)，其无功功率输出大小和裕度可由机端电参数得以检测。在考虑机端电压是否合适，发电机的功角是否有一定裕度等因素基础上，发电厂内各发电机组问的无功功率大体上按功率因数相近的原则分配。运行经验表明，自动控制发电厂无功功率，应保证每台机组机端电压合格且每台机组有相似的调整裕度，这就要求在不同的机组运行情况下采用不同的控制策略，

7、笔者推荐如下策略：2.1当高压母线电压低于系统给定目标值时的控制策略此时要求各控制发电机增加无功功率，其大小应根据各控制发电机的无功裕量进行分配。2.2高压母线电压高于系统给定目标值时的控制策略此时要求各控制发电机减少无功功率，其减少值也应根据各控制发电机的无功裕量大小进行分配。72.3某个控制发电机k发出的无功功率已经达到极限(上、下限)时的控制策略计算时需排除无功功段使机组尽可能预留更多的无功备用容量，以便非典型时段(负荷爬升时段)发电机作为调节设备，但不应造成机组进相运(可设置机组最低无功率越限的控制发电机，控

8、制发电机的无功功率大小.这样，无功功率已达到上限或下限的发电机收到限制无功出力的信号后，即停止该发电机的无功功率调整，发电机无功功率就限制在策略制定的极限范围内。各台机组经升压变连接到高压母线上，其无功功输出的大小和裕度可由机端电参数反映。因此。当母线电压越下限时(低于目标电压)，应选择机端电压最低的一台机组作为控制机组。当母线电压超越上限时(