国家电网招聘考试高频考点电力系统分析：电力系统电压与无功补偿

　　电力系统具有无功补偿的重要性，所以电力系统越来越受到重视，显而易见合理的投资和停止使用的无功补偿设备，调整电网电压，提高电能质量，抑制谐波干扰，在确保电网安全运行有一个非常重要的作用。如果无功功率不够的情况下，由网格中的低电压电平降低由电压引起的无功功率平衡，负载吸收的无功率，以此来补偿因减少不够的无功率。同样，如果缺乏监管意味着有功或无功补偿元件会存在不合理，在一段时间运行的无功功率过剩将会导致整个电网运行电压过高。因此，为了维持系统的电压电平，必须要保证有足够的无功功率负载的系统，以此来满足无功功率线路和变压器的无功功率损耗和补偿的需求。

      1.无功功率就地补偿的概念

　　在布置无功补偿装置的时候，我们必须首先考虑监管者的要求，以满足电网电压质量指标。此外，还要避免网格内的长距离传输无功功率，降低电网电压损耗和功率损耗。无功补偿的原则是做分层分区无功平衡，无论是在负载那里安装无功补偿装置的工作是必须要做的。这不仅是经济发展的需要，也是必要的无功功率的特点，如果你不会有最好的补偿目的，就不能就地解决无功功率平衡。

      2.电压质量的重要性

　　随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，用户对电力需求也日益增长，同样的对供电质量也提出了更高的要求。电能质量是指电网供应到用户接收端的交流电能质量，电能质量评估用户的关键指标是：电压质量，频率，供电可靠率，谐波含量等。其中电压电源，电压电网的安全和经济运行质量的主要质量指标，对用户的安全和产品质量以及电气设备的安全和寿命具有重要的影响。

      3.电压偏差的电气设备和电力系统的运行

　　一般在正常情况下，额定电压的电气设备，是更适合的工作的状态，寿命也相对比较长。但事实上，系统电压或大或小的偏差，会导致电压偏差的电气设备，工作状态，性能，效率，寿命有一定的影响。

      3.1简述电压偏差对照明设备的影响

　　在通常情况下受偏压的白炽灯照明设备是最敏感的。当电压上升，在其发光效率大大提高的同事其寿命也将大大缩短。如果电压高于其寿命的评级为5%，将被缩短40%的电压降低时，白炽灯的寿命可以提高，但其发光效率将大大降低，如果电压低于额定值的5%的光通量将减少18%。对于荧光灯，灯的寿命，通过对灯电流的工作。当电压高于额定值的5%，饱和度，因为镇流器使灯的工作电流大大增加，灯的寿命将减少约20%；电压降低时，灯的寿命将增加，但电压低于规定的78%时，灯丝预热温度过低时，会使其光通量减弱，导致难以在低温下启动灯泡。

      3.2电压偏差对异步电动机的影响

　　电机的端子电压降低时，电机的转矩和起动转矩的平方会成比例进行电压下降，如电压降低10%，81%的额定转矩也会随之下降，电机滑也会降低，当负载重时，电机总损耗的增加，输出功率减小，由电动机吸收的无功功率的显着减少（当电压下降到低于一定的临界值，无功负载再次增加），电动机电流的增大，如果额定端电压的电压长期低于90%，可能是由于老化降低电动机的绝缘寿命，甚至会造成电机烧坏，绕组损坏。当终端电压增加时，由于磁饱和，励磁电流的速度增加（增加电压的无功功率的平方），核心，绕组温度的增加，电机的电流。当正偏压电压过大时，电机的使用寿命将会降低，甚至会造成损坏电机。

      3.3电压偏差的变压器，变压器的效果

　　在绝大多情况下当电压增加时，变压器句有两个主要的作用。首先，激励电流的增大，增加核心的磁通密度，导致铁损增加，核心温度升高；第二，油田和缠绕表面的增加，电流增加的平方成比例的绕组损耗。

      3.4电压偏差的并联电容器

　　电容性无功功率大大降低，使无功功率的输出电压，低电压的平方成正比。电压的上升，使无功功率增加，但由于电场增强，可能会导致局部放电现象加剧绝缘寿命降低。如果长期处在额定值的1.1倍电压工作模式下，其寿命将减少约44%的额定寿命。产生电容爆壳鼓胀的现象是由于局部放电和绝缘老化所造成的累积效应。

      3.5电压偏差对电力系统运行的影响

　　当发生电压降低时，会导致负偏置电压的增加，对电力系统产生的影响主要有三个方面：首先，由于电力传输线输送静态稳定功率极限（Pm的=EU/X）和发电机的电势E成正比系统电压U是成比例的电抗X是成反比的组合的，在系统电压为低，稳定的功率限制减小，从而导致稳定的发送功率的线功率限制和减少差异，所以容易出现系统不稳定，重者将导致发生系统崩溃重大事故；其次，当缺乏无功功率的电网，电网的电压变低，可能是由于电压不稳所造成的系统电压崩溃，随之则会造成了大量的用户将停电或系统崩溃。第三，电压处在低压状态，有功功率损耗会增加，导致电力成本增加，不利于电网的经济运行。

      4.各种无功补偿设备和补偿

      4.1同步冷凝器

　　同步冷凝器在本质上是一个没有同步电机的机械负载的无功补偿设备，这是第一次使用，得到了很多使用的并联电容器，继而它退居次要地位。其主要缺点是投资大，运行和维护都相对比较复杂性。因此，许多国家都不再使用无功补偿设备的新同步冷凝器。

　　一般情况下可被安装在调整摄像机强迫励磁装置，当电网发生故障时，电压下降大幅调整摄像头就可以强迫激励，以此来维持电网电压的稳定，从而提高了系统的稳定性。电容的无功功率输出和降低工作电压成比例的方波电压，输出将是一个反应的急剧下降，例如，当电压降到10%，成0.9Ue，电容器的输出无功功率变为0.81Q，即无功功率的输出将减少19%，所以，此时不能稳定系统的电容电压。

      4.2并联电容器

　　总所周知无功补偿设备、电容器具有以下显着的优点：电容低损失，高效率。现代电容器损耗只有约0.02%的电量。除了调整相机本身的损失，而其附属设备，需要使用一些2%至30%的用电量，这样就远高于电容器，电容器是固定设备，操作和维护都比较简单，更无噪音。调整相机的旋转电机，操作和维护是非常复杂的，最常用的并联电容器作为电网无功补偿设备在国内和国外90%的电力系统无功补偿装置。

      4.3并联电抗器

　　并联电抗器是感性无功功率补偿装置，它可以吸收多余的系统无功功率，这样可以避免过高的电压电网运行。为了防止EHV-空载或轻载操作，充电电源线引起的线电压的增加，一般安装充电功率吸收线并联电抗器时，也可以用来限制或由于突然甩负荷故障接地引起的过电压导致危及系统绝缘。

      4.4静止补偿器

      STATCOM是动态无功补偿装置，是近年来发展起来的，其主要作用是电力系统动态冲击载荷补偿，根据负载变化，你可以快速改变输出的无功功率的性质或保持电压恒定。STATCOM是实际中使用的控制电抗器与电容器并联，电容器可发出无功功率，可控电抗器可以吸收无功功率，由电子控制装置及其控制系统，以实现快速的响应，这个快速的响应一般只有20毫秒。与此同时，静态补偿器也可以抑制谐波对电力系统的危害。

　　总之，在没有足够的电源系统中，应大力推广有载分接开关变压器，运行中的各种方式，是可以保证质量的电网电压的关键手段。

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