[科普中国]-电力系统电压特性

简介

在电力由发电厂送到用户的路程中，经过了输、配电线路和各级变压器，这些设备都具有相对很大的电抗和相对较小的电阻(即电联阻抗接近于纯电感性)，当通过与母线电压相位相差90°的无功电流时。将在这些设备的电抗上产生与供电母线电压同相位的电压降落，而直接使受电侧电压下降;而当通过与母线电压同相位的有功电流，在电抗上产生的电压降将与电原电压差90°。因而对受电侧电压的绝对值影响显著地较小。因此，在实际的电力系统运行中，应当尽可能避免经高电抗设备(例如长距离的输电线路，传送有功功率的变压器)传送无功功率1。

无功负荷电压特性无功负荷包括电力网中变压器与输电线路消耗的无功功率和用户中各种用电设备消耗的无功功率。其中主要消耗者是用电设备中大量的异步电动机，它对电力系统的无功负荷电压特性起决定作用。

无功电源电压特性调相机、发电机、静电电容器、静止补偿器等都是无功电源设备。装在负荷中心附近的调相机在电力系统需要无功功率时，可以过励磁运行。向系统抬送无功功率。当系统无功功率过剩时，它可以欠励磁运行，系统吸收大约相当于其规定容量50%-65%的无功功率，故具有良好的调压作用。发电机增减其无功出力可使电压升高或降低，但发电机主要是发出有功功率，且现代电力系统发电机多远离负荷，一般用发电机所发无功出力补偿输电线路损耗(重负荷时)或吸收线路多余的无功功率(轻负荷时)。静电电容器送到系统中的无功功率与其端电压的平方成正比，当系统电压下降时，其无功功率大量下降，使系统无功电漂反而减少，对系统的电压稳定是不利的。各种类型的静止补偿器均有使其端电压维持恒定的特性，在需要紧急提供高速响应的无功功率情况下，在一定范围内能按系统需要送出或吸收无功功率2。

电力系统无功功率平衡在系统运行中.按分层分区并有备用的原则，使无功功率达到平衡。分层是按电压等级分层.通过补偿使不同电压等级电力网之间的无功潮流为零或尽可能减小。分区是按地区补偿，使本地区内的无功功率自行平衡，免除经过输电线路输送无功功率，以维持系统稳定和电压质量系统中必须有一定数量的无功备用容量，特别是在受电地区更为必要。无功备用容量是防止在大容量补偿设备、发电机组或输电线路发生事故后，系统由于缺少无功而失去稳定。系统内在必要的地区，如受电地区。应装设一定容t的按电压降低自动减负荷装里和编排事故拉闸序位，以防止发生电压崩溃事故。

无功负荷与电压的调节在分区平衡的基础上，补偿容量须具有调节能力，以适应负荷变化和保持电压质量的要求。装设有载调压变压器，可以保持负荷点的正常供电电压，但必须有充足的无功就地补偿容量.此点是防止电力系统发生电压崩溃应注意的一个重要问题。对轧钢等大容最冲击负荷，采用静止补偿器补偿，可以平复电压闪变。

对高电压长距离大容量输电线路的无功补偿在线路两侧均应配置相应的无功功率吸收及补偿设备。目的是防止电压过高或太低，并提高线路的物送容量。如果一侧接发电厂，则应充分利用发电机组的无功功率补偿及进相运行能力。为防止电压过高，线路应实现并联电抗器补偿。对高电压长距离输电线路采用串联电容器补偿时，其主要目的是用以提高线路的输送能力。改善线路的稳定性能。

对城市中较多的电力电缆线路多用并联电抗器补偿，以防止因电缆线路失去负荷后的充电功率而产生高电压3。