超高压电力系统无功平衡与电压调整

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【摘 要】电力系统就是提供人们生活生产所需电能的发电系统，它主要是由发电、变电、输电、配电和用电等环节组成，用以电能生产、传输、分配和消费。而超高压电力系统正是其中的一部分。超高压线路在电力系统中的作用可以说是相当于主干高速公路在交通运输中的作用。随着社会的不断进步发展，人们的生活水平不断的的提高，电能的消费量也不断的增长，输变电工程越来越趋向于采用高电压等级电网。经济和环境已经成为当今社会的两大主题，因此从保护环境和提高经济效率的角度出发，输变电工程正逐步淘汰那些效率相对较低污染却十分大的小电厂厂，取而代之的则是规模大、效率高、污染小的环保经济型的大电厂。大电厂一般都是建立在远离市区的的地方，而电力消费中心则都建立在市中心，因此从电厂将电能送到电力消费中心，则必须采用高压甚至超高压线路送电，所以超高电压的无功平衡与电压调整便成了重点。

【关键词】电力系统；超高压电力系统；无功平衡；电压调整

电力系统无功功率平衡是根据电源发展规划和电力网发展规划、进行无功功率平衡计算，使系统的无功电源所发出的无功功率与系统的无功负荷相平衡。其目的在于维持各种运行方式下电力网各点的电压水平，确定无功补偿装置的配置及型式，也就是说无功率平衡就是确保电压能保持在正常水平运行。本文主要阐述高压电力系统无功平衡与电压调整的重要性。

1 发电系统中发电机的介绍

1.1 发电机

发电厂，就是提供人们日常所需电能的厂子。它通过发电机将其它自然界的能量转换为电能的原理来发电。

1.2 发电机因数介绍

功率因数是有功功率和视在功率的比值，功率因数的大小与电路的负荷性质有关，当功率因数升高时，无功功率降低（当功率因数为1时无功功率为0）也就是两者成反比时，这时励磁电流下降，发电机转子和定子磁极之间的吸力减小，从而破坏发电机的静态稳定；功率因数降低时，无功功率升高，由于感性无功起去磁作用，为维护定子电压不变就需增大励磁电流，从而使转子绕组温度升高与过热。

1.3 改变发电机因数的影响

每个发电机械设备都有自己额定的数值。一旦增加或减少都将产生影响。依照发电机大的静态曲线，我们从中可以得出，在功率角 =0o～9o。的范围内，发电机的工作时正常且是稳定的。发电机的最大能承受度为90'，如果 >90'时，发电机就会失去平衡。为使发电机在正常工作中运行平稳，厂商在做发电机时，并没有在发电机的过载能力上多下功夫，当发电机发出额定有功功率、功率因数运行在额定值时，它的角仅在25～～30～之间。如若发电机的因数被增大，因而不向系统输送无功功率，甚至让发电机进相运行，就会使功率角加大，从而降低发电机的稳定程度，这会非常不利于电力系统的安全运行，因而因数的稳定在电力系统中十分重要。

2 发电系统中无功平衡介绍分析

电力系统无功功率平衡（根据电源发展规划和电力网发展规划、进行无功功率平衡计算，使系统的无功电源所发出的无功功率与系统的无功负荷相平衡。其目的在于维持各种运行方式下电力网各点的电压水平，确定无功补偿装置的配置及型式。

由于电厂是西电东送的格局，所以它的主要的电源点也是在西部。而电力负荷又主要集中在东部，这样控制无功平衡与电压就十分的复杂。

送电线路是传送电的通路，好比汽车行驶的高速公路。电能在从西到东的传送中既能产生无功功率，同时也可以消耗无功功率，当两者相平衡时，这个有功功率就叫做线路的“自然功率”。

不言而喻，当线路中传输功率出现不平衡时，如自然功率功率大于有功功率功率时，则系统就会接收到线路传来的无功功率；若自然功率小于有功功率时，则线路又会从系统中吸收无功功率。超高压通常是送到较远的地方，所以线路比较长，电压又很高，所以它在线路中产生的无功功率也十分大，所以实际运行中线路一般都达不到自然功率这一数值。所以，500kV及以上的输电线路一般都有多余的无功功率向线路的两端传送，必须得用电抗补偿，才能使系统正常平稳运行。

3 电厂无功平衡计算

线路在不同负荷下运行时可以通过改变其电联器的大小、台数及电联器的容量等来实现无功平衡。公式如下：

Q=l/2qB

式中 Q--电抗器补偿总容量，Mvar；

l-接入某电厂或变电所的线路总长度，100km；

q-单位充电功率，Mvar/100krn；

B-补偿系数。

根据并联电抗器的总容量不宜低于线路充电功率的90%”的规定，取补偿系数B=I.I。为了充分利用线路充电功率，在计算变电站电抗器补偿总容量时，取补偿系数B=0.9。

假设某发电厂500kV电压，与某市的500kV变电站相连接，一共有4条总长494.512千米的500kV输电线路，充电功率583.52Mvar，应安装电抗器262.59Mvar。有总长224.205km的9条220kV输电线路。其中，单导线线路5条，总长度130.5km，充电功率18.27Mvar，应安装电抗器8.22Mvar。双分裂导线线路4条，总长度93.695km，充电功率17.80Mvar，应安装电抗器8.01Mvar。500kV某市变电站应安装电抗器278.82Mvar，实际安装电抗器180Mvar，比应装278.82Mvar少装98.82Mvar。

如若该站有500kV输电线路2条，总长度为231.645km，充电功率273.34Mvar，应安装电抗器123.00Mvar。有220kV线路5条，总长度为147.357km，全部单导线，充电功率20.63Mvar，应安装电抗器9.28Mvar。500kV沂蒙变电站应安装电抗器132.28Mvar，实际安装电抗器210Mvar，比应装132.28Mvar多装77.72Mvar。

由以上例子可知电联抗压器的重要，如果系统中不严格的按 “无功就地平衡”的原则使用电抗器，会直接导致企业的利益受损。

4 发电系统中电压调整的介绍

电压调整 ，顾名思义就是在电力系统中起到调节作用的，用以使电压的变化不超过规定的范围，确保电力系统能够在正常的情况下，平稳、安全、经济的运行。电压是衡量电力系统无功功率平衡和合理分布的衡量电能质量的基本指标之一。无功功率平衡和电压调整是电力系统规划设计必须考虑的因素；进行电压调整，确保电压质量是运行调度人员的主要任务之一。

在发电系统中，无功功率就是平衡的主要条件，而电压调整只是用来平衡电压器的变化。因为在超高压电网中，如果使充电功率不能平衡的话，就可以利用发电系统的电压调整来使其平衡，从而使发电机正常运行。因此，电压调整在电网中也起着不可小觑的作用。所以我们也应该多注意电压的调整。

5 结语

综上所述，无功平衡与电压调整在电力系统中起着十分大的作用。无功平衡是确保超高压在电力线路传送中变电站的调压正常，供电合格等。电压调整则是为了确保电压在线路传送中能够正常传送。总而言之，超高压的无功平衡与电压调整就是为了发电系统能够正常运行，使电能正常的从电厂所在地供送到所需电能的城市。同时也可使电能在生产与输送过程中环境得到极大的保护，经济效益也达到最大化，这便是最好的效果。

参考文献：

[1]王道普.超高压电力系统无功平衡与电压调整[J].节能，2010（08）.

[2]王道普.超高压电力系统无功平衡与电压调整[J].高电压技术，2011（B12）.

[3]郑燕涛.华北500 kV 电力系统无功平衡与电压调整[J].中国电力，2009（09）.