浅谈电力系统的调压措施
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作者: 张兴然 徐相波
摘 要:电压是衡量电能质量的重要指标,使所有用户电压质量都满足要求,须采取相应的调压措施。本文主要介绍了电力系统常用的调压措施。
关键词:风能 风力发电 并网
中图分类号:U264 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)09(a)-0153-01
电压是衡量电能质量的重要指标。电压质量对电力系统的安全与经济运行,对保证用户安全生产和产品质量以及电气设备的安全与寿命都有重要影响。电力系统的无功补偿与无功平衡,是保证电能质量的基本条件。但是要做到使所有用户的电压质量都满足要求,通常还必须采取相应的调压措施。本文主要介绍了电力系统常用的调压措施。
1 改变发电机的励磁调压
改变发电机的励磁电流,可以改变发电机的电动势和端电压。为了减少用户端电压变化的幅度,可以采用在最大负荷时,增加发电机的励磁电流,提高发电机的端电压,从而升高用户的端电压;最小负荷时,减少发电机的励磁电流,降低发电机的端电压,从而降低用户的端电压。
发电机端电压的调节范围是其额定值的±5%,在此变动范围内,它能够以额定功率运行。
在发电机不经升压直接用发电机电压向用户供电的简单系统中,如供电线路不很长、线路上的电压损耗不很大,一般就借调节发电机励磁改变其母线电压。
但是发电机通过较长线路、多电压等级输电,此时最大、最小负荷时电压损耗之差往往大于5%;而发电机的机端负荷允许发电机的电压调整范围为5%～0,所以满足不了远方负荷的要求。另外,在多机系统中,调整个别发电机的母线电压,实际上是改变发电机间无功分配,与无功备用、无功的经济分配有矛盾。因此,发电机的调压仅作辅助措施。
2 改变变压器的变比调压
改变变压器的变比调压就是根据调压要求适当选择变压器的分接头电压。变压器的低压绕组不设分接头,双绕组变压器分接头设在高压绕组,三绕组变压器的高、中压绕组都设有多个分接头。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。
2.1 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(配)电站。
2.2 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,而且调压范围也较无载调压变压器大,调压级数多,调压范围可达额定电压的20%～30%。所以在110kV及以上变压器得到广泛应用,并在农网中也得到了大力推广。
从整个系统来看,改变变压器变比调压必须无功电源充足。变压器本身不是无功电源,当系统中无功电源不足时,达不到调压要求。
3 改变电力系统的无功功率分布调压
当电力系统无功电源不足时,应先增加无功电源,采取无功分层分区就地平衡的原则设置并投入无功补偿设备。电网的无功补偿设备主要有同步调相机、电力电容器、静止补偿器。
3.1 同步调相机
同步调相机是专门生产无功功率的一种电机,实质上是空载运行的同步发电机或同步电动机。在正常励磁情况下,既不发出无功功率,也不吸收无功功率。在过励磁运行时,向系统发出感性无功功率,可以调高母线电压;在欠励磁运行时,从系统吸取感性无功功率,可以降低母线电压。但是同步调相机容量较大时,其单位容量设备费较低,适用于补偿容量较大的集中补偿方式。在我国常装在枢纽变电站。
3.2 静电电容器
静电电容器只能供给电网感性无功功率,提高母线电压水平。三相静电电容器可按三角形或星型接法连接在变电所母线上,它供给的无功功率值与所在节点的电压平方成正比。
当系统电压降低时,电容器供给的无功功率也减小。因此,在电网发生故障或其它原因而使电压下降时,其输出的无功功率反而减少,结果导致电网电压继续下降,这是静电电容器的缺点。电容器的装设容量可大可小,既可集中使用,又可分散安装,单位容量的投资费用少,维护检修方便。它广泛地应用在系统变电站和用户配电所中。
3.3 静止补偿器
静止补偿器又称可控静止无功补偿器,是一种动态无功补偿电源。其特点是将可控的电抗器与静电电容器并联使用,电容器可发出无功功率,可控电抗器则可以吸收无功功率,可以按照负荷变化情况进行调节,因而使母线电压保持稳定。它能快速、平滑地调节电压,运行维护简单,功率损耗小,对不平衡的负荷变化可以作到分相补偿,对冲击负荷的适应性较强,我国500kV变电站大都安装了静止补偿器。
无功补偿的总原则:全面规划,合理布局,分散补偿,就地平衡。无功补偿方式制定时,应全面分析本系统的无功电力需求量,综合比较无功补偿的经济效益与投资费用,以确定最优的补偿容量与最优的补偿方式。
4 改变电力网的参数调压
减少电网的参数,可以减少电网的电压损耗,提高用户的端电压,达到调压的目的。
(1)增大电力网导线的截面,减小了线路的电阻,相应地减少线路的电压损耗和功率损耗,提高了电网的电压质量和经济效益,但仅适用于低压电网中。
(2)改变电力网的接线方式,减少电力网的阻抗,从而减少电力网的电压损耗,达到调压的目的。改变电力网的接线方式主要有:将单回路供电线路改造为双回路供电线路;将开环运行的电网改造为闭环运行的电网;投入或切除变电所中多台并联运行的变压器的一台或数台。这几种方法只能在不降低供电的可靠性和不显著增加功率损耗时,才可以作为辅助的调压措施。
(3)采用串联电容补偿,补偿了线路感抗,降低了电压损耗和无功损耗,提高线路末端提高电压水平,适用于电压波动频繁,功率因数低的场合。
5 结语
以上介绍的几种调压措施各有利弊,实际电网中的调压问题,不可能只利用单一的措施解决,而是根据实际情况将可能选用的措施进行技术经济比较确定合理的综合调压方案。
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