拥有充足的无功功率电源是保证电网有较好运行电压水平的必要条件。但要使所有用户处的电压质量都符合要求,还必须采用各种调压手段。就电网而言,目前调整用户端电压的手段,主要采取如下措施。
(1)适当选择变压器的变比。
(2)改变线路参数及改变无功功率分布,以减少网络的电压损耗。
为了保证中枢点电压变动不超过规定范围,在无功功率平衡的前提下,可以采用如下几种调压方法。
1.改变变压器分接头调压
利用调整变压器分接头调压改变变压器的变比,可以升高或降低次级绕组的电压。它分两种方式,即无载调压和有载调压。
(1)无载调压。所谓无载调压,即是不带负荷调压,这种调压必须在变压器断开电源之后停电操作,改变变压器分接头,达到调整二次电压的目的。因为无载调压时需要停电,所以这种调压方式适用于季节性停电的变电站。由于不能根据负荷变化,灵活调节电压,故许多城市电网对110kV及以上变压器都已逐步采用有载调压变压器。
(2)有载调压。有载调压变压器可以在带负荷运行的条件下切换其分接头,而且调压范围也较普通变压器大,调压级数多,调压范围可达额定电压的20%~30%,所以在110kV及以上变压器中得到广泛应用。
2.改变电力网的无功功率分布进行调压
改变电力网无功功率分布的办法是在输电线末端,靠近用户处装设并联的无功补偿设备。电网的无功补偿设备主要有同期调相机、静电电容器、静止补偿器。
(1)同期调相机。同期调相机实质上是一种空载运行的同步电动机,即是一种专用的无功功率发电机。它不带任何机械负载,仅从电网上吸收少量的有功功率以供给本身的空载损耗。调相机主要用途是发出无功功率,提高电网功率因数,改善电压质量,提高电力系统运行的稳定性。由于调相机容量较大,只能集中使用。同期调相机现在很少采用而改用静止补偿器。
(2)静电电容器。静电电容器从电力系统吸收容性的无功功率,也就是说可以向电力系统提供感性的无功功率,因此可视为无功功率电源。静电电容器的装设容量可大可小,既可集中使用,又可分散装设就地供应无功功率,以降低线路上的功率损耗和电压损耗。静电电容器每单位容量的投资费用少,运行时的功率损耗也较小。为了在运行中调节电容器的功率,可将电容器连接成若干组,根据负荷变化,分组投入和切除。它广泛地应用在系统变电站和用户配电所中。(www.xing528.com)
(3)静止补偿器。静止补偿器是一种发展很快的无功功率补偿装置。它可以根据负荷的变化,自动调整所吸收的电流,使端电压维持不变,并能快速、平滑的调节无功功率的大小和方向,以满足动态无功功率补偿要求,尤其对冲击性适应性较好。与同步调相机相比较,运行维护简单,功率损耗较小,能够做到分相补偿以适应不平衡的负荷变化。其缺点是最大无功补偿量正比于端电压的平方,在电压很低时,无功补偿量将大大降低。
对于一些离电厂较近的变电站,由于进线线路充电功率较大,使得变电站主变压器的一次电压较高,为了使二次侧的电压符合要求,仅靠调整变压器分接开关有时很难奏效,因此通常会在二次侧母线上并联一些分组的电感线圈,以便根据电压的波动,适当增加无功功率和电压的损耗,达到降压的目的。
3.改变线路参数的方法调压
改变线路参数,增大导线截面,合理减少系统的阻抗,也是电压调整的有效途径之一。
(1)串联电容补偿线路参数。串联电容补偿就是在线路上串联电容以补偿线路的电抗。在输电线路中加入串联电容能够减小线路的电抗,加强两端的电气联系,缩小两端的相角差,从而获得较高的稳定限额,传输较高的功率。据不完全统计,目前世界上220kV及以上电网中投运的串联补偿容量已超过了70GMvar。
(2)按允许电压损耗选择导线截面。在低压电网中,用户很多且导线截面较小,电压损耗中PR/U分量所占的比重较大,并联补偿和串联补偿不仅不经济,且均受到限制,对于这种电网,改变导线截面将取得一定的调压效果。在选择导线截面时,应该优先选择投资少、运行经济及技术合理的导线截面,因为导线截面积太大,有色金属的消耗量也会随之增大,就会增加搭建线路的费用;相反,导线截面积太小,会导致过大的线路电压损耗,造成电能损失,同时使得负荷侧电压过低,线路的运行经济性就会受到影响。导线截面积的大小选择与线路电压损失有着密不可分的关系。因此在低压电网中,是按照规定的允许电压损耗,选择适当的导线截面。
(3)安装并联电抗器。并联电抗器是接在高压输电线路上的大容量的电感线圈,它的作用是补偿高压输电线路的电容和圈吸收其无功功率,防止电网轻负荷时因容性功率过多而引起电压升高。500kV线路的容性充电功率约为同样长度220kV线路的6~7倍,如此大的容性充电功率给电网的操作带来了许多麻烦,因此,在超高压线路上一般要装设并联电抗器。
4.辅助性调压措施
通过变更发电机的励磁电流改变发电机的端电压来调整电压。这种方法一般可在额定电压的±5%范围内调节电压。对孤立电厂直接供电的小型电网,因线路不长,其电压损耗不大,故改变发电机电压就可满足用户的电压质量要求。但对多级变压的供电范围大的系统,仅借发电机调压一般不能满足要求。
由于电力系统的规模扩大,一般采用地区调压和集中调压相结合的方法。集中调压主要对电力系统有广泛影响的枢纽点的电压进行控制,以及对环形网络和主干输电线路的无功功率进行控制。网(省)调应给定枢纽点电压的设定值,以便加以监视和控制,并协调各地区的电压水平。地区网络可根据无功功率就地平衡的原则,在区调协调下进行地区的电压调节。
电力系统的供电地区幅员广阔,无功功率不宜长距离输送。因此,要实现整个系统的无功平衡,电网无功补偿是一项重要的技术措施,对电网安全、优质、经济运行有重要作用。适当利用好调压控制手段,不仅能对维持电力系统及负荷地区的电压水平有利,达到相应的无功功率平衡外,还能避免无功功率在电网中的大量传输,减少损耗。
免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。