电力系统无功补偿及电压调整论文

摘要：电压作为评价电能质量的重要指标，在电力系统中的用电设备主要就是按照标准的额定电压进行设计和制造，以确保用户用电设备符合其要求，电压值偏移处于可控范围之内是电力系统运行调整的主要任务。电压调整的特点就在于电力系统中很多节点的电压值不同，因此它与电力系统的无功功率有着较为密切的关系。 1 电压与无功补偿

在变压器或输电线路传输功率的过程当中，电力往往会在线路以及变压器阻抗上出现损耗，下文我们就以一条具体的输电线路进行分析。如下图（图1）所示，它表示的是一条输电线路单相等值电路，为了有效说明我们以线路的末端电压U2作为参考轴，假设线路电流I 为正常的阻感性符合电流并滞后于U2角度f，电流在经过线路电阻时出现电压降IR，同电流向量方向同向。此时在线路上线路电流也产生电压降IX 并超前电流向量90°，那么线路首端电压极为IR、U2、IX三个电压综合，如图2所示。 X_一相等值电抗 R_一相电阻 I_线路电流 U1、U2-首末端电压

从图2可以知道，线路产生的电压损耗DU是电压DU1与DU2之和，另外，U1=IRcosf，DU2=IXsinf，经过计算可以得知，线路电压损耗DU为I（Rcosf+Xsinf）。电流I如果利用线路末端的单相功率S和电压U2表示，即为Q=U2Isinf，P=U2Icosf，得出电压损耗DU=（PR +QX）/U2。

经过以上分析可以知道，电压损耗产生的主要因素就是由于无功功率在电抗上的压降和有功功率在电阻上的压降。一般情况下在电力系统中，电抗数值要高出电阻很多，因此电压损耗在很大程度上受到无功功率的影响，而有功功率则对电压损耗的影响要小一些，由此可见电力系统中无功功率才是导致电压损耗的主要原因。 2 电力系统无功补偿方式 2.1 同步调相机

同步调相机实际上是一种同步电动机，它应用于无功补偿非常早，随着并联电容器的广泛使用其重要地位逐渐消退，但是同步调相机也有着巨大的优势：

2.1.1 根据电力系统负荷的变化情况，同步调相机能够均匀、稳定的调整电压，确保电力系统电压处于规定水平。而电容器则只能够将其分为若干小组进行阶梯式的调压，因此同电容器相比具有更强的适应性。

2.1.2 根据电力系统无功需要，同步调相机还可以自动调节励磁

的运行，在过励磁时甚至能够保证它发出额定值100%的无功功率，欠励磁时吸收额定值50%的无功功率。而电容器则只能发出无功，不可吸收无功。

2.1.3 同步调相机可以强制性的在电力系统中装设励磁装置，这样一来即使电力系统出现故障，电压迅速降低，同步调相机也能够强行励磁从而保证电压稳定，这对于提高电力系统运行的安全稳定性无疑有着巨大的作用。 2.2 并联电容器

并联电容器是当前使用最为广泛的一种无功补偿设备，当前国内外电力系统中大概有90%左右的无功补偿设备均为并联电容器，它在电力系统中的应用主要由以下优势：

2.2.1 经济高效，电容器及其设备的投资、运行费用低廉，安装调试也非常方便，能够在短时间内迅速起到控制效果。

2.2.2 损耗小、效率高。大量的实践研究表明，电容器的损耗仅仅只占其容量的0.02%左右，而同步调相机则为2%-30%，其损耗远远低于同步调相机。

2.2.3 维护方便，电容器本身就是一种静止设备，在工作运行当中没有噪音，而且运行维护非常简便，而同步调相机为旋转电机，不但会产生噪音，在维护上的难度也比较大。

2.2.4 灵活性强。电容器之所以能够在现代电力系统中得到广泛

应用，其原因就在于它的适应性。同步调相机只能够固定的安装在某一中心变电站中，但是电容器则可以深入到各个电力系统内，打破了空间。

3 电力系统的电压调整 3.1 改变发电机端电压调压

调压措施有很多种，但最有效、经济的手段莫过于利用发电机调压，而且这种方式无须任何额外投资和装置。改变发电机端电压进行调压主要是通过调节励磁实现的，现在所应用的同步发电机大多都可以在额定电压的95～105%范围内以额定功率运行，也就是在保持发电机正常工作的前提下在此范围内进行调压。 3.2 调整变压器变比调整电压

一般而言，双绕组变压器的三绕组和高压绕组变压器中高中压绕组通常有若干个分接头供人们选择，选择不同的分接头可以实现变压器变压比例的变化，实现调压的效果。在电力系统中，通过利用各类有载变压器调压可以高效、迅速的起到作用，但是有些负荷不采用有载调压变压器难以获得负荷所需要的电能质量。 3.3 补偿设备调压

在电力系统无功功率不足的情况下，往往需要使用各类补偿设备进行调压，补偿设备主要非为串联补偿和并联补偿两大类。串联补偿就是串联电容器进行补偿，但由于电容器设计、运行等原因如果作为

调压措施未免有点牵强，因此更多的情况下是采用并联补偿的方式。并联补偿主要是将调相机、静止补偿器和电容器并联，采用这一方式能够使电容器根据电力系统的实际需要连接成组，实现就地补偿，从而取得减少线路损耗和电压损耗的效果，而且电容器在这一过程中还可以实现随电压波动分组投切。但是在这一过程中需要注意的是，并联电容器只能够发出感性无功功率来提高节点电压，并不能吸收无功功率来降低节点电压，所以在电力系统低负荷状态下，应该及时的除去部分节点上的电容器，保证补偿设备调压能够起到良好效果。 4 结束语

电压作为评价电能质量的重要指标，在电力系统中的用电设备主要就是按照标准的额定电压进行设计和制造，以确保用户用电设备符合其要求，电压值偏移处于可控范围之内是电力系统运行调整的主要任务。电压调整的特点就在于电力系统中很多节点的电压值不同，因此它与电力系统的无功功率有着较为密切的关系。所以为了确保整个电力系统各节点处电压符合要求与标准，就必须要采取各种有效措施。对此文章就电力系统中的无功补偿与电压调整进行简单的分析，并提出一些可供参考的意见与措施。