基于工厂电力系统调压研究

李中韶　谷丰

摘 要：电力系统调压的目的是保证系统中各负荷点的电压在允许的偏移范围以内。本文根据工厂供电负荷大，功率因数不高的特点，对电力系统调压的两种重要措施进行分析、计算。

关键词：电力系统；调压；变压器；电容器

电力系统的电压和频率一样，都是电能质量的重要标准，保证工厂的电压与耳朵电压值的偏移不超过规定的数值，是电力系统运行调整的基本任务之一。各种用电设备是按照额定电压来设计制造的，只有在额定电压下运行才能取得最佳的工作效率。当电压偏离额定值较大时，会对负荷的运行带来不良影响，影响供电质量，损坏设备，甚至引起全厂电力系统电压崩溃，造成全厂停电。

电力系统电压降低时，各类负荷中占比重最大的异步电动机的转差率将增大。因而，电动机各绕组中的电流也将增大，温升将增加，效率将降低，使用寿命会缩短。

在电力系统中，为了保证系统有较高的电压水平，必须要有充足的无功电源。为保障电动机以及各种用电设备的电压质量符合要求，必须采用各种调压控制措施。

一、 控制变压器变比调压

一般店里变压器都有可以控制调整的分接抽头，调整分接抽头的位置可以控制变压器的变比。通常分接抽头设在高压绕组（双绕组变压器）。双绕组变压器的高压绕组上设有若干分接抽头可供选择，其中对应于额定电压UN的称为主抽头，容量6300kVA及以下的变压器，高压侧有三个分接头，分别为1.05UN，0.95UN。量6300kVA及以上的变压器，高压侧有五个分接头，1.05 UN，1.025 UN，0.975 UN，0.95 UN。变压器低压绕组不设分接抽头。

要注意的是当改变高压侧分接开关档位时，并没有改变高压侧的电压（高压侧的电压是系电源的电压，这个电压只能随负荷等参数波动，不受变压器高压侧分接开关档位影响），实际上改变的是高压绕组的匝数。高压绕组的匝数一旦改变了，它与中、低压侧之间的变比也就改变了，从而达到了改变中、低压侧电压的目的。

因此，从整个电力系统来看，控制变压器变比调压是以电力系统无功功率充足为基本条件的，当电力系统无功功率电源不足时，仅仅依靠改变变压器变比是不能达到控制电压效果的。这时就需要合理的配置无功功率补偿设备，以改变电力网络中的无功功率分布。

二、 利用增设电容器控制电压

1、并联电容器控制电压

在电力系统中并联电容器，他的作用是在重负荷时发出感性无功功率，补偿负荷的无功需要，减少由于输送这些感性无功功率、电气设备使用产生的电压降落。提高负荷端的输电电压。

电容器组只能发出感性无功功率，以提高工厂内高电力系统的电压，而不能吸收感性无功功率，以降低工厂内高电力系统的电压。工厂内的主变会在重负荷条件下发生电压偏低、轻负荷条件下发生电压偏高現象。因此，为了充分利用无功功率补偿容量，电容器组只需要在重负荷时投入，轻负荷时全部退出。也就是说，变压器的变比应该按照最小负荷时电容器组全部退出运行来选择。

变压器变比选定以后，再按最大负荷时变压器低压母线要求的电压确定应该设置的电容器组容量，这样可以充分利用电容器的设备容量，能够在满足负荷对控制电压要求的前提下，设置的电容器最少。

2、串联电容器控制电压

在输电线路上串联接入电容器，利用电容器上的容抗补偿输电线路中的感抗，使电压损耗计算式中的分量减小，从而提高输电线路末端的电压。

如果近似认为接近输电线路的额定电压，则有：

上式中，为经串联电容补偿后输电线路末端电压需要升高的电压增值数值。所以就可根据输电线路末端需要升高的电压数来确定串联的电容补偿的电抗值。同样，调压的效果值也随无功功率符合Q变化而改变。无功功率负荷增大时末端所太高的电压降增大，无功功率负荷减小时末端所抬高的电压也随之减小。而无功功率负荷增大时导致末端电压下降，此时也正是需要升高末端电压。串联电容器调压方式与调压要求恰好一致，这也是串联电容器补偿调压的一个显著优点。由于工厂供电通常都是10kV以下电压等级，负荷波动大且频繁，功率因数不高，因此这种补偿方式更适合于工厂供电。

在以上两种调压方式中，第一种采用变压器有载调压，即灵活又方便尤其是电力系统中个别负荷变化规律相差悬殊的工厂，不采用有载调压变压器调压几乎无法满足负荷对电压质量的要求。另一种并联电容器补偿或串联电容器补偿，它们都可以提高电力系统电压和减少电力系统有功功率损耗。但是他们补偿的效果是不一样的。串联电容器补偿可以直接减少电力系统的电压损耗以提高电力系统末端电压的水平；而并联电容器补偿则是铜鼓减少电力系统流通的无功功率而减小电压损耗，以提高电力系统末端电压水平。以上两种方式就是工厂中较为常见的两种调压方式，都可以实现调压，保证电力系统稳定运行的需求。

参考文献：

[1]陈堂等编著 《配电系统及其自动化技术》 北京：中国电力出版社，2004

[2]何仰赞等 编著 《电力系统分析》 武汉：华中理科技学出版社，2002

[3] 李先彬主编 《电力系统自动化》 北京：水利电力出版社，1995