提高電能電壓質(zhì)量的技術(shù)方法

電能質(zhì)量治理與控制是改善電能質(zhì)量指標(biāo)的唯一手段，是優(yōu)質(zhì)供用電的必要條件，也是節(jié)能降耗的主要手段。隨著電能質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督的深入，《中華人民共和國電力法》中與電能質(zhì)量相關(guān)條款實(shí)施執(zhí)行力度的加人，以及與電能質(zhì)量相關(guān)的治理處罰措施的頒布實(shí)施，電能質(zhì)量治理與控制已越發(fā)顯得重要。電能質(zhì)量污染的治理與控制主要包括電壓調(diào)整、頻率調(diào)節(jié)、諧波抑制、無功補(bǔ)償、閃變抑制、瞬態(tài)電壓事件的控制等。

電力系統(tǒng)電壓調(diào)整的主要目的是采取各種調(diào)壓手段和方法，在各種不同運(yùn)行方式下，使用戶的電壓偏差負(fù)荷國家標(biāo)準(zhǔn)。但由于電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、負(fù)荷眾多，對每個(gè)用電設(shè)備電壓都進(jìn)行監(jiān)視和調(diào)整，既不可能也無必要。電力系統(tǒng)電壓的監(jiān)視和調(diào)整可以通過對中樞點(diǎn)電壓的監(jiān)視和調(diào)整來實(shí)現(xiàn)。所謂中樞點(diǎn)是指電力系統(tǒng)可以反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠和變電站的母線，很多負(fù)荷都由這些母線供電。若控制了這些中樞點(diǎn)的電壓偏著，也就控制了系統(tǒng)中大部分負(fù)荷的電壓偏差。

對中樞點(diǎn)的電壓調(diào)整，可根據(jù)電力網(wǎng)的不同性質(zhì)，大致確定一個(gè)中樞點(diǎn)電壓的變動(dòng)范圍。其具體方式有3種：逆調(diào)壓、順調(diào)壓、恒調(diào)壓。

1.逆調(diào)壓如果中樞點(diǎn)供電至各負(fù)荷點(diǎn)的線路較長，各負(fù)荷的變化規(guī)律人致相同，而負(fù)荷變動(dòng)比較大，則在高峰負(fù)荷時(shí)適當(dāng)提高中樞點(diǎn)的電壓以補(bǔ)償線路上增大的電壓損耗：在低谷負(fù)荷時(shí)，供電線路電樂損耗比較小，中樞點(diǎn)電壓適當(dāng)降低，以防止負(fù)荷點(diǎn)電壓過高。這種高峰負(fù)荷時(shí)電壓高丁低谷負(fù)荷時(shí)電壓調(diào)整方式，稱為逆調(diào)壓。逆調(diào)壓方式是一種要求較高的調(diào)樂方式，一般需要在中樞點(diǎn)裝設(shè)特殊的調(diào)壓設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)。中樞點(diǎn)采用逆調(diào)壓方式的，在高峰負(fù)荷時(shí)一般保持電壓比線路額定電壓高5%，在低谷負(fù)荷時(shí)電壓下降至線路額定電壓。

2.順調(diào)壓對供電線路不長、負(fù)荷變動(dòng)不入的中樞點(diǎn)，可以采用順調(diào)壓。順調(diào)壓方式是指在高峰負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓略低，低谷負(fù)荷時(shí)電壓略高。順調(diào)壓一般要求高峰負(fù)荷中樞點(diǎn)電壓不低丁線路額定電壓的102.5%，低谷負(fù)荷時(shí)中樞點(diǎn)電壓不高丁線路額定電壓的107. 5%0 3.恒調(diào)壓介于逆調(diào)壓和順調(diào)壓之間的是恒調(diào)壓。恒調(diào)壓是指在任何負(fù)荷時(shí)，保持中樞點(diǎn)電樂基本不變，一般保持在額定電壓的102%-105%。這種方式一般避免采用，只有在無功調(diào)整手段不足時(shí)，負(fù)荷變動(dòng)甚小時(shí)，或用戶處下允許電壓偏移較大的農(nóng)業(yè)電網(wǎng)時(shí)，才可采用。

發(fā)電機(jī)不僅是有功電源，也是無功電源，有些發(fā)電機(jī)還能通過進(jìn)相運(yùn)行吸收無功功率，所以可用調(diào)整發(fā)電機(jī)端電壓的方式進(jìn)行調(diào)壓?，F(xiàn)在同步發(fā)電機(jī)都裝有自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)解設(shè)備，其主要功能是白動(dòng)調(diào)整發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓、分配無功功率以及提高發(fā)電機(jī)同步運(yùn)行的穩(wěn)定性。按規(guī)定，發(fā)電機(jī)可以在其額定電壓的95%- 105%范同內(nèi)保持以額定功率運(yùn)行。這是一種充分利用發(fā)電機(jī)設(shè)備、不需額外投資的調(diào)壓手段。對于由發(fā)電機(jī)直接供電的負(fù)荷，如果供電線路不長、電壓損耗不大，通過發(fā)電機(jī)調(diào)壓就能滿足負(fù)荷的電壓要求。但如果通過多級變壓供電，僅用發(fā)電機(jī)調(diào)壓， 往往不能滿足負(fù)荷的電壓要求。而且因?yàn)榘l(fā)電機(jī)要照顧近處的地方負(fù)荷，電壓不能調(diào)的過高，所以遠(yuǎn)處負(fù)荷的電壓調(diào)整，還要靠有載調(diào)壓變樂器等其他調(diào)壓措施來解決。

改變電網(wǎng)無功功率分布對電壓的影響當(dāng)線路、變壓器傳輸功率時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電壓損耗，因而如果能改變線路、變壓器等電網(wǎng)元件上的電壓損耗，也就改變了電網(wǎng)節(jié)電的電壓大小。由電壓損耗表達(dá)式△U= cPR+ox） /U可知，要改變電壓損耗有兩種辦法。一種改變網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，可用的辦法是串聯(lián)電容，利用串接的電容、電感上電壓相位著180。的特點(diǎn)，抵消部分電抗：另一種是改變電網(wǎng)元件中傳輸?shù)墓β?。在滿足負(fù)荷有功功率的前提下，要改變供電線路、變壓器傳輸?shù)挠泄β剩潜容^困難的，除非負(fù)荷是由環(huán)形網(wǎng)供電。所以改變線路、變壓器傳輸功率都是改變其無功功率。

3.改變電網(wǎng)參數(shù)改變元件的電阻利電抗，也能起到改變電壓損耗的作用。增大導(dǎo)線截面減小電阻以減小電壓損耗，這種方法只是在負(fù)荷功率因數(shù)較高、原有導(dǎo)線截面偏小的配電線路中才比較有效。一般不宜采用。改變電網(wǎng)的接線方式，如切除或投入雙回線路中的一同線路，切除或投入變電站中一部分并列運(yùn)行的變壓器等。采用以上方法時(shí)，要考慮不降低供電可靠性和不顯著增加功率損耗等因素，所以投切線路的辦法很少采用。 電網(wǎng)中用的最多辦法是減小線路中的電抗。在超高壓輸電線路中廣泛采用的分裂導(dǎo)線就可以明顯降低線路的電抗。在我國，輸電線路一般采州分裂導(dǎo)線，還可以減少導(dǎo)線周圍的電場強(qiáng)度，減小電暈放電，降低線路電抗。

電壓調(diào)整是個(gè)比較復(fù)雜的問題，岡為整個(gè)系統(tǒng)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓都不相同，運(yùn)行條件也有差別，因此，電壓調(diào)整要根據(jù)系統(tǒng)具體情況選用合適的方法。

發(fā)電機(jī)調(diào)壓是各種洞壓手段中首先被考慮的。岡為它不需要附加設(shè)備，而是充分利用發(fā)電機(jī)本身具有發(fā)出或吸收無功功率的能力，從而不需要附加投資。但這種方法往往只能滿足電廠地區(qū)負(fù)荷的凋壓要求，對于通過多級電壓輸電的負(fù)荷，還需要采取其他凋樂措施才能保證系統(tǒng)電壓質(zhì)量。

在無功電源充裕的系統(tǒng)中，應(yīng)該大力推廣和采剛有載調(diào)壓變壓器，這是在各種運(yùn)行方式下保證電網(wǎng)電壓質(zhì)量的關(guān)鍵手段之一。對一些通過多條不同電壓等級線路、多級變壓器供電的負(fù)荷，其高峰負(fù)荷與低谷負(fù)荷電壓損耗的差別己經(jīng)大到無法僅僅用發(fā)電機(jī)調(diào)壓或無功補(bǔ)償?shù)姆椒▉頋M足兩種運(yùn)行方式下用戶電壓的要求了，其結(jié)果不是高峰負(fù)荷時(shí)電壓太低就是低谷負(fù)荷時(shí)電壓過高。在這種情況下，輸電系統(tǒng)中的一級變壓器或多級變壓器，采用有載調(diào)壓是保證用戶電壓質(zhì)最唯一可行的辦法。但如果采用自動(dòng)凋壓有載調(diào)壓裝置時(shí)，調(diào)壓裝置將反應(yīng)于變壓器出口電壓的降低，調(diào)整抽頭位置，提高變壓器的輸出電壓，其結(jié)果是負(fù)荷電壓的恢復(fù)和負(fù)荷吸收無功功率的增加，可能導(dǎo)致高樂電網(wǎng)電樂的低落，最終造成系統(tǒng)穩(wěn)定破壞和受端系統(tǒng)的電壓崩潰。