电力系统无功功率补偿的探讨

2005年第20卷第4期　　　　　　　　　Vol.20No.42005电　力　学　报　　　　　　　　　

　(总第73期)　　　　　　　　JOURNALOFELECTRICPOWER　　　　　　　　(Sum.73)

文章编号:　1005-6548(2005)04-0385-02

电力系统无功功率补偿的探讨

陈立新

(山东电力高等专科学校电力系,山东济南　250002)

Ξ

ProbeintoNo2WorkPowerSystem

2　250002,China)

摘　要:　偿容量的计算问题,提出应分别从无功平衡、调压、提高电力系统稳定性几个角度去探讨,从而全面的理解无功补偿的问题。

关键词:　无功功率平衡;无功补偿;电压调整中图分类号:　TM714.3　　文献标识码:　BAbstract:　Istheno2workpowerbalancedintheac2tualoperationinpowersystem?lfitisnotbalanced,howmuchisthecompensationcapacity!Howtode2creasethecalculatingamountasmuchaspossible?Thispaperdiscussesno2workcompensationcapacityfromtheangleofpressureadjustingandimprovingthestabilityofpowersystem

KeyWords:　no2workpower;compensationcapaci2ty;checkingandcorrecting

112　判断负荷处是否需要无功功率补偿

分析图1的简单电力系统,其中负荷SLD=

PLD+jQLD功率因数为cosφLD,发电机的功率因数

为cosφG。

图1　简单电力系统图

a1当cosφLD<cosφGN时,若忽略系统有功线

损ΔPL,则发电机有功功率PGN等于负荷的有功功

率PLD,这时负荷所需无功功率为QLD=PLD tan(arccosφLD),而发电机此时的无功功率为QGN=PGN tan(arccosφGN)。故有QGN<QLD,即发电机发出的无功功率无法满足负荷所需的无功功率,此时还未计及整个电力系统的无功损耗。这种情况下无功功率无法平衡,需要补偿。

φb1当cosφLD=cosGN时,因系统有无功损耗,发电机的无功功率不可能同时满足无功负荷和无

功线损的需要,无功功率无法平衡,需要补偿。

φc1当cosφLD>cosGN时,负荷所需的无功功)率为QLD=PLD tan(arccosφLD,小于发电机的

电力系统的无功功率补偿问题涉及面广而杂。但对它的研讨仍有规律可循,本文对其如下概括

。

1　从无功平衡的角度探讨111　利用无功功率调压的目的

远距离输送无功功率会增大线损,降低经济效益,且对稳定性构成威胁,故应避免。采取的措施是使无功功率就地平衡。

Ξ收稿日期:　2005-07-10　　　　修回日期:　2005-09-29

无功功率QGN=PGN

tan(arccosφGN)。但因系统

存在着无功损耗ΔQL,以及输电线路的充电功率

　　　作者简介:　陈立新(1962-),男,山东莱州人,副教授,电力系统自动化。

　　　　　　　　　　　　　　　　　2005

年电　力　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　386

等多方面因素的影响,尚难判断整个电力系统的无功功率是否能平衡,需具体问题具体分析。

　　a1当QG实=QG计时:说明发电机正好同时满足整个电力系统的有功功率平衡和无功功率平衡,所选的无功补偿容量Q补实正好满足要求。

b1当QG实>QG计时:说明在满足系统有功功率平衡的前提下,发电机实际发出的无功功率大于整个系统的无功总需求,也即无功功率电源过剩。这意味着所选择的无功补偿容量Q补实取大了,要适当减小,然后再重新校验,直到平衡为止。

c1当QG实<QG计时:说明在满足整个电力系统有功功率平衡的前提下,发电机实际发出的无功小于整个系统的无功总需求,足Q补实取小,,,。

G差别不大,而发电机又有足,可使发电机降低功率因数运行(前提是保证发电机的安全和整个系统的频率稳定)。不过按照上面所推导的无功功率补偿容量的近似计算公式进行计算,一般情况下,第1次所计算的无功补偿容量Q补实与实际需要的无功补偿容量相差无几,这样就免了在计算上的盲目性。

113　无功补偿容量的近似估算

对这类问题以往一律采用试探法求解,其最大缺点是盲目性很大,其方法如下:

如进行无功功率补偿,避免无功功率远距离输送,必须提高负荷处的功率因数。设补偿前负荷的功率因数为cosφLD前,补偿后的功率因数为ΔQL,则补偿前线路输送cosφLD后,忽略无功线损

φLD前,补偿后线路输送无功PLD 无功PLD tan

tanφLD后,二者之差就是无功功率补偿容量的近似

估算值。也即:

Q补偿=PLD tanφLD前-PLDLD后

上式中,

=Q;但100km左右时,φLD后arccos(0.9),即认为补偿后将功率因数提高到0.9;②当输电线路为200km左右

()时,φLD后=arccos0.95,即认为补偿后将功率因数提高到0.95。

如此近似估算求得无功补偿容量的计算值Q补偿,查产品手册,找出接近的实际补偿容量

Q补实。

2　从调压的角度探讨

211　利用无功功率调压的目的

无功功率基本上不消耗能源,但无功功率潮流却要引起有功功率的损耗。所以应合理地配置无功功率的补偿容量,以改变电力网的无功潮流。

114　无功功率补偿后的校验

需要根据实际情况进行校验(校验图见图2)

。

212　选择并联无功补偿设备的补偿容量

分析图3的电力系统。供电端电压U1和负荷功率P+jQ已给定。线路的电容和变压器的励磁功率忽略不计。在未安装无功补偿装置前有:

U1=U′2+(PR+QX)/U′2

图2　无功功率补偿的电力系统校验图

U′2为归算到高压侧的变压器低压侧母线电压

。

首先根据负荷SLD=PLD+jQLD、补偿容量

Q补偿进行潮流计算,计算出电力系统的功率损耗ΔSL=ΔPL+ΔQL,推得发电机出口处的功率:SG=(PLD+ΔPL)+j(QLD+ΔQL)=PG计+jQG计。

由于发电机是整个电力系统中唯一的有功电源,为满足负荷及线损的要求,发电机必须发出的有功功率为(PLD+ΔPL),而cosφGN=0.85,故这时发电机的实际无功功率为QG实=(PLD+ΔPL) tan(arccos0.85)。

可对QG实与计算发出量QG计进行如下讨论。

图3　无功功率补偿的电力系统校验图

在变压器低压侧安装无功补偿容量为QC的补

偿装置后,变压器低压侧的母线电压由原来的U2上升为U2C,U2C归算到变压器高压侧的电压为U′这时输电线路上的无功潮流由(下转第389页)2C。

第4期　　　　　　　　　　　　　成小胜等:N600不正确接线的分析　　　　　　　　　　　　　　389起距离保护的不正确动作。

b1当U足够大,零序功率方向就会判断错误,从而引起零序电流方向保护的不正确动作

。

零,则N600没有别的接地点。一般情况下,220kV变电站中,该电压约为3～8V,110kV变电站中电压约为1～3V。需要注意的是,在TV带电运行的情况下,N600与地之间并联了放电间隙或氧化锌阀片后,才可安全打开N600接地点。

4　结束语

通过以上分析,可见TVN600接线问题对方向保护的影响之严重,因此,运行中应高度重视这一问题,避免同类事故再次发生。参考文献:

[1]　[M].北京:

图3　N600与N600′共用时短路各相电压向量图

-[.[M].天

3　检查N600在TV接地点,N600,若电压为零,则N600还有别的接地点,若电压不为

:,1998.35-39.

[3]　吴晓梅,邹森元.电力系统继电保护典型事故分析

[M].北京:中国电力出版社,1988.157-164.

[责任编辑:王　静]

(上接第386页)原来的Q变成(Q-QC),因此有:电压提高了(U2C-U2)。

(U2C-U2)=(U1-U2)-(U1-U2C)=ΔU-

U1=U′2C+[PR+(Q-QC)X]/U′2C

如果补偿前后U1保持不变,则有:

U′2+(PR+QX)/U′2=

U′2C+[PR+(Q-QC)X]/U′2C=U2C

ΔU2C=QXC/U1,也即:XC=(U2C-

U2) U1/Q。

上式说明,根据线路所需要提高电压的数值

(U2C-U2),就可求出补偿电容器的容抗值XC,从

整理可得:

　QC=k2U2C (U2C-U′2/k)/X

可见,无功补偿容量与调压的要求(U2/U2C)即与变压器变比k的选择有关。变比k的选择原则是:在满足调压要求的前提下,使无功补偿容量为最小。这样因调压而投入的资金也就最少。补偿后,由于输电线路输送无功功率的减小,整个系统的网损将降低,可以提高系统的经济性。

而计算出串联电容器的总容量为:

QC=3I2CmaxXC

这种调压方式特别适用于冲击负荷的调压。

3　从提高电力系统稳定性的角度探讨

在超高压电网中,为提高输电线路的输送极限,提高电力系统的稳定性,可在输电线路的中央部分设立中继开关站,也可在输电线路上串联电容器组,利用电容器组的容抗来抵消输电线路的部分感抗。但应防止因过电压造成非全相电容器组击穿,从而使电力线路三相不对称;更应防止电力系统的串联谐振。参考文献:

[1]　何仰赞,温增银,汪馥英等.电力系统分析[M].武汉:

213　选择串联无功补偿设备的补偿容量

在输电线路上串联静电电容器,利用电容器的容抗来补偿线路的感抗,使线路的电压损耗中的

QX/U减小,从而提高输电线路的末端电压。串联

电容器后的输电线路可如下计算补偿。未补偿前的电压损耗为ΔU=(PR+QX)/U1,线路补偿后的电压损耗为:ΔUC=[(PR+Q(X-XC)]/U1,线路末端的电压在补偿前为U2,补偿后为U2C,末端

华中工学院出版社,19871

[责任编辑:王　静]