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浅析电力系统电压质量(1)

北极星电力网技术频道    作者:张学斌,覃家露   2012/10/15 9:57:34   

广东电网云浮新兴供电局位于广东省中部偏西、珠江三角洲西北端、云浮市东南部的山区县。全县面积1520.7平方公里。有110kV电站7座、35kV电站 7座。小水电装机容量约为63MW。由于历史原因县网特点是:电网结构不合理、供电可靠性不高;输电线路分支多且长、残旧、多小水电没有装设继电保护装置上网。因此每年电网就会出现这样的情况:枯水期时,电网电压过低;丰水期时,电网电压过高,带有小水电的边远山区有时会出现烧坏电器的现象。针对这些现象我对保证电压质量、提高经济效益、减少电网损耗有一些看法。

一、电压与无功功率的重要作用

电力系统的经济、安全、稳定运行,与控制电压技术及调节无功功率分不开的。电压是电能质量的重要标志。供给用户的电压与额定电压值的偏移不超过规定的数值,是电力系统运行调整的基本任务之一。各种用电设备是按照额定电压来设计制造的,只有在额定电压下运行才能取得最佳的工作效率。电压质量对电力系统本身有影响。当电压过高时:会对负荷的运行带来不良影响;影响产品的质量和产量,损坏设备;各种电气设备绝缘会损坏,在超高压输电线路中还将增加电晕损耗;甚至会引起电力系统电压崩溃,造成大面积停电。电压降低时:会使电网中的有功功率损耗和能量损耗增加,过低还会危及电力系统运行的稳定性。无论是作为负荷用电设备还是电力系统本身,都要求能在一定的额定电压水平下工作。从技术和经济上综合考虑,规定各类用户的允许电压偏移是完全必要的。我国规定在正常运行情况下各类用户允许电压偏移为:

35kV及以上电压供电的负荷 ±5%

10kV及以下电压供电的负荷 ±7%

低压照明负荷 +5% -10%

农村电网(正常) +7.5% -10%

(事故) +10% -15%

电力系统中无功功率平衡是保证电力系统电压质量的基本前提。对于运行中的所有设备,要求系统无功功率电源所发出的无功功率(∑QG)与无功功率负荷(∑QD)及无功功率损耗(∑QL)相平衡,即

∑QG=∑QD+∑QL

而无功功率电源在电力系统中的合理分布是充分利用无功电源、改善电压质量和减少网络有功损耗的重要条件。无功功率的产生基本上是不消耗能源的,但无功功率沿输电线路上传送却要引起无功功率的损耗和电压的损耗。无功功率电源的最优控制目的在于控制各无功电源之间的分配,合理的配置无功功率补偿设备和容量以改变电力网络中的无功功率分布,可以减少网络中的有功功率损耗和电压损耗,从而改善负荷用户的电压质量。

二、电力系统的无功功率电源有:

1.同步发电机

同步发电机目前是电力系统唯一的有功功率电源,它又是基本的无功功率电源。它只有在额定电压、额定电流、额定功率因数下运行时,视在功率才能到达额定值,发电机容量才能得到最充分的利用。当电力系统中有一定备用有功电源时,可以将离负荷中心近的发电机低于额定功率因数运行,适当降低有功功率输出而多发一些无功功率,这样有利于提高电力系统电压水平。

2.同步调相机及同步电动机

同步调相机是特殊运行状态下的同步电动机,可视为不带有功负荷的同步发电机或是不带机械负荷的同步电动机。因此充分利用用户所拥有的同步电动机的作用,使其过激运行,对提高电力系统的电压水平也是有利的。

3.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。电容器的容量可大可小,既可集中使用,又可分散使用,并且可以分相补偿,随时投入、切除部分或全部电容器组,运行灵活。电容器的有功损耗小(约占额定容量的0.3%~0.5%),投资也节省。

来源:电力自动化产品信息
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