无功功率补偿调压技巧

2023-06-15 历史故事版权反馈

【摘要】：合理的配置无功功率补偿容量，以改变电力网的潮流分布，可以减少网络中的有功功率损耗和电压损耗，从而改善用户处的电压质量。图5-23简单电力网的无功功率补偿图5-23所示为一简单电力网，供电点电压U1和负荷功率P＋jQ已给定，线路电容和变压器的励磁功率略去不计。试确定采用下列无功功率补偿设备时的设备容量：补偿设备采用电容器；补偿设备采用调相机。最小负荷时适当减少吸取的感性无功功率就可使低压母线电压达到10.5kV。

无功功率的产生基本上不消耗能源，但是无功功率沿电力网传送却要引起有功功率损耗和电压损耗。合理的配置无功功率补偿容量，以改变电力网的潮流分布，可以减少网络中的有功功率损耗和电压损耗，从而改善用户处的电压质量。

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图5-23　简单电力网的无功功率补偿

图5-23所示为一简单电力网，供电点电压U1和负荷功率P＋jQ已给定，线路电容和变压器的励磁功率略去不计。在未加补偿装置前若不计电压降落的横分量，便有

式中　U′2——归算到高压侧的变电所低压母线电压。

在变电所低压侧设置容量为Qc的无功补偿设备后，网络传送到负荷点的无功功率将变为Q－Qc，这时变电所低压母线的归算电压也相应变为U′2c，故有

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如果补偿前后U1保持不变，则有

由此可解得使变电所低压母线的归算电压从U′2改变到U′2c时所需要的无功补偿容量为

上式方括号中第二项的数值一般很小，可以略去，于是式（5-19）便简化为

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如果变压器的变比选择为K，经过补偿后，变电所低压侧要求保持的实际电压为U2c，则，U′2c＝kU2c。将其代入式（5-20），可得

由此可见，补偿容量与调压要求和降压变压器的变比选择有关。变比k的选择原则是：在满足调压的要求下，使无功补偿容量最小。

由于无功补偿设备的性能不同，选择变比的条件也不相同，现分别阐述如下。

1.补偿设备为静电电容器

通常在大负荷时降压变电所电压偏低，小负荷时电压偏高。电容器只能发出感性无功功率以提高电压，但电压过高时却不能吸收感性无功功率来使电压降低。为了充分利用补偿容量，在最大负荷时电容器应全部投入，在最小负荷时全部退出。计算步骤如下。

首先，根据调压要求，按最小负荷时没有补偿情况确定变压器的分接头。令U′2min和U2min分别为最小负荷时低压母线的归算电压和要求保持的实际电压，则U′2min/U2min＝Ut/U2N，由此可算出变压器的分接头电压应为

选定与Ut最接近的分接头U1t，并由此确定变比

其次，按最大负荷时的调压要求计算补偿即

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式中　U′2max、U2cmax——补偿前变电所低压母线的归算电压和补偿后要求保持的实际电压。

按式（5-22）算得的补偿容量，从产品目录中选择合适的设备。

最后，根据确定的变比和选定的静电电容器容量，校验实际的电压变化。

2.补偿设备为同步调相机

调相机的特点是既能过励磁运行，发出感性无功功率使电压升高，也能欠励磁运行，吸收感性无功功率使电压降低。如果调相机在最大负荷时按额定容量过励磁运行，在最小负荷时按0.5～0.65额定容量欠励磁运行，那么，调相机的容量将得到最充分的利用。

根据上述条件可确定变比k。最大负荷时，同步调相机容量为

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用α代表数值范围为0.5～0.65，则最小负荷时调相机容量为

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两式相除，得

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由式（5-25）可解出

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按式（5-26）算出的K值选择最接近的分接头电压U1t，并确定实际变比K＝U1t/U2N，将其代入式（5-23）即可求出所需要的调相机容量。根据产品目录选出与此容量相近的调相机，最后按所需容量进行电压校验。

【例5-3】简单系统结线如图5-24所示。降压变电所低压侧母线要求常调压，保持10.5kV。试确定采用下列无功功率补偿设备时的设备容量：（1）补偿设备采用电容器；（2）补偿设备采用调相机。