变电站主变档位调整、电容器投切与电压、无功关系浅析

变电站主变档位调整、电容器投切与电压、无功关系浅析【摘要】通过对变电站无功补偿装置合理的控制和调节可以补偿感性电抗所消耗的无功功率，由于无功补偿减少了无功功率在电网中的流动，因此可以有效降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，同时起到稳定电网电压的作用。【关键词】电压质量；无功功率；补偿装置；降低损耗电压质量是衡量电能的主要质量指标之一。电压的稳定不仅对确保电力系统的安全可靠运行和正常生产有着举足轻重的作用，而且对提高电能质量，延长设备的使用寿命也有着十分重要的意义，而无功则是影响电压的一个重要因素。1变电站无功与电压的综合控制与调节的主要方式补偿容量不足时的无功功率平衡：进行系统无功功率平衡的前提是保持系统的电压水平正常，否则，系统的电压质量就得不到保证。在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，还需取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么，这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行。这种平衡是系统无功功率不足时达到的平衡，是由于系统的电压水平下降，无功功率负荷本身具有的电压调节效应，使全系统的无功功率需求有所下降而达到的。系统无功功率电源充足时的无功功率平衡：在额定电压下的系统无功功率平衡来装设必要的无功功率补偿装置，其目的是平衡电网的无功功率，改善电网的功率因数，提高系统终端变电站的母线电压，补偿变电站主变压器和高压输电线路的无功损耗。使用无功自动补偿装置进行就地补偿，可以在实现减少线损的同时，对电压质量起到一定的改善作用。但是，实践证明由于配变负荷变化大，带来电压波动也大，往往单纯依靠无功补偿并不能很好地解决电压质量问题，因此采取以无功和电压作为二元的控制变量，以“九区图”作为基本的控制算法，进行自动跟踪补偿和自动调压相配合的措施，可实现进一步改善电能质量的目的。运行控制区域见下图：（1）第1区为电压正常，无功越上限。无功优先：若投电容器后，无功大于无功下限，则投电容器；若电容器不可投，则下调分接头。电压优先：若投电容器后，电压小于电压上限且无功大于无功下限，则投电容器；若投电容器后，电压大于电压上限且无功大于无功下限，且此时若下调分接头后，电压仍大于下限，则不投电容器，下调分接头。（2）第2区为电压越上限，无功越上限。无功优先：若下调分接头后，无功正常则下调分接头；若分接头不可调，如投电容器后的电压小于闭锁上限和无功大于下限，则投电容器。电压优先：下调分接头；若分接头不可调，如退电容器后，无功小于闭锁上限及电压大于下限，则退电容器。（3）第3区为电压越上限，无功正常。无功优先：若下调分接头后，无功正常则下调分接头；若分接头不可调，如退电容器后，无功小于上限及电压大于下限，则退电容器。电压优先：下调分接头；若分接头不可调，如退电容器后，电压大于下限且无功小于闭锁上限，则退电容器。（4）第4区为电压越上限，无功越下限。无功优先：若退电容器后，无功小于上限，则退电容器；若电容器不可退，如上调分接头后电压小于闭锁上限，则上调分接头。电压优先：若退电容器后，电压大于下限且无功小于上限，则退电容器；若电容器不可退，如下调分接头后，电压大于下限及无功大于闭锁下限，则不退电容器，下调分接头。（5）第5区为电压正常，无功越下限。无功优先：若退电容器后，电压大于闭锁下限且无功小于上限，则退电容器；若电容器不可退，则上调分接头。电压优先：若退电容器后，电压大于下限及无功小于上限，则退电容器；若退电容器后，电压小于下限及无功小于上限，如分接头上调后，电压小于上限，则上调分接头。（6）第6区为电压越下限，无功越下限。无功优先：上调分接头；若分接头不可调，若退电容器后无功小于上限及电压大于闭锁下限，则退电容器。电压优先：上调分接头；若分接头不可调，投电容器后电压小于上限及无功大于闭锁下限，则投电容器。（7）第7区为电压越下限，无功正常。无功优先：若上调分接头后无功正常，则上调分接头；若分接头不可调，投电容器后，无功大于下限及电压小于上限，则投电容器。电压优先：上调分接头；若分接头不可调，投电容器后，电压小于上限且无功大于闭锁下限，则投电容器。（8）第8区为电压越下限，无功越上限。无功优先：若投电容器后，无功大于下限，电压小于上限，则投电容器；若电容器不可投，下调分接头后，电压大于闭锁上限，无功大于下限，则下调分接头。电压优先：若投电容器后，无功大于下限，电压小于上限，则投电容器；若电容器不可投，且上调分接头后，无功小于闭锁上限，电压小于上限，则上调分接头。（9）第9区：正常，不作调整。2控制与调节效果分析（1）无功补偿可有效改善电压质量，延长机电设备的使用寿命：电压损失△U简化计算如下：△U=（PR+QX）/U（1）U—线路额定电压，kVP—输送的有功功率，kWQ—输送的无功功率，kVarR—线路电阻，ΩX—线路电抗，Ω安装补偿装置容量Qc后，线路电压降为△U1，’计算如下：△U1=[PR+（Q—Qc）X]/U（2）很明显，△U1△U，即安装补偿电容后电压损失减小了，机电设备运行的安全可靠性能得到大大提升。由式（1）、（2）可得出接入无功补偿容量Qc后电压升高计算如下：△U—△U1=QcX/U（3）由于越靠近线路末端，线路的电抗X越大，因此从（3）式可以看出，越靠近线路末端装设无功补偿装置效果越好。（2）无功补偿可降低电能损耗。安装无功补偿装置主要是为了降损节能，如输送的有功P为定值，加装无功补偿装置后功率因数由COSΦ提高到COSΦ，因为P=UICOSΦ，负荷电流I与COSΦ成反比，又由于P=I2R，线路的有功损失与电流I的平方成正比。当COSΦ升高，负荷电流降低，即总电流I降低，使线路有功损耗成倍降低，从而提高了经济效益。3结论为了确保电网电压稳定和降低线路损耗，我们必须采取科学合理的方式对无功和电压进行控制和调节。所以，电容器投切是变电站无功调节最简单有效的方法，变压器分接头档位的调节是母线电压控制最直接手段。另外，变压器分接头的变化不仅对电压有影响，而且对无功也有一定的影响，同样电容器组的投切在对无功影响的同时也对电压造成一定的影响。参考文献：[1]郭小龙.配电网功率因数定值运行初探[J].电力电容器与无功补偿，2005（3）.[2]汪红星.合理配置配网线路无功补偿装置降损增效[J].科技经济市场，2006（12）