浅谈电力系统的无功功率平衡和电压调整

杨创 魏颖* 沈阳工学院 信息与控制学院

随着我国科技的进步、经济的快速发展和人民生活水平的提高，用户对设备的电压稳定、工厂作业时电力设备故障或误操作的电压、电流和频率的要求都对电能质量有着严格的要求提高，这个给从事电力系统人员加大了一定技术难度。在电力系统中，运行方式的改变、用电负荷的变化，系统各节点出现了电压偏移及电力电子设备在输送网中发生大型事故时和工厂短时间内全部投入运行时引起电力系统的静态偏差和动态扰动都是电能质量差的因素

1 无功功率电源的类型

在电力系统中，发电机、同步冷凝器、静电容和静态无功补偿器都是无功电源，是重要的无功补偿装置。为了使发电机发出的有用功充分使用，额定电压、额定电流和额定功率因数应被允许稳定运行。在某些情况下，前提是有功储备容量足够，当系统中无功功率、有功功率和无功功率在极限曲线下运行时，可以降低负载电压和无功功率中心附近的功率因数，以改善运行。

对同步调相机官方解释是，它是一个空载同步电动机运行下的状态。它的优点是可以根据安装的位置调整无功电压。同步调相机由于复杂的机械结构,操作维修很困难,在电力系统运行中有功功率的损耗是很大的,全速运行下约占5%的额定容量并且能力范围小,比例越大,同步调相机占的份额也越大,适用于大容量系统中。它的功能是，在欠励磁操作中，从系统获得的感应无功功率作为一种无功负荷来降低电压。在励磁操作中，向系统提供的感应无功功率作为一种无功电源来提高电压。

静电电容器是一种静止的无功补偿设备，它只能够向系统发送感性的无功功率。其装设的容量不受约束，集中安装也可为电力系统提供无功功率，以减少功率和电压损失。当电力系统事故或故障发生时，由于母线电压降降低了静电电容无功输出的影响，导致母线电压继续下降，静电电容失效，调节性能差。

有一种特殊的无功补偿器，由静电电容器和并联电抗器组成，这是静态无功补偿器。静态无功补偿器有四种类型，广泛应用的是可控饱和电抗器型，其结构由控制绕组为主导，通过改变绕组的电流从而实现改变动态的电感，吸收感应无功功率，实现电压调整。静态无功补偿器的电容给出无功功率，电抗器吸收感性的无功功率。使二者结合在一起使用恰当的装置进行调节，它可以调节无功功率的大小和方向，对瞬时负荷产生的大电压变化具有较强的适应性。

2 无功功率平衡

电力系统中大型的异步电动机占主要负荷，在异步电动机的正常运行情况下消耗着电力系统中大量的无功功率，所以异步电动机直接影响着电力系统的无功负荷的电压特性。

无功功率的平衡指的是系统中无功负荷之和与无功电源发出的无功功率之和及网络中的无功损耗之和保持相对稳定。在我们研究无功功率计算时，一定满足系统电压水平正常的条件下展开。系统因发生故障导致无功功率电源不充足时，要想使无功功率平衡，必须在电压水平的下降前提下，使无功功率负荷及无功功率损耗进行自我调节使整个系统的无功的需求下降而达到无功功率的平衡 。

3 电压调整

电气设备在额定电压下运行能够发挥到最佳的效果，并且能够保证电气设备的使用期限稳定，寿命正常。为了满足电气设备稳定运行，我们可以在电压中枢点调整电压，有三种主要的电压调节方式:当峰值负载较高时，进行电压同向使电压升高，当在峰值负荷较低时，进行电压同向使电压降低称为逆调压。当峰值负载较高时，进行电压反向使电压降低，当在峰值负荷较低时，进行电压反向使电压升高称为顺调压。在任何情况下，都有一个恒定的电压调节使中心电压基本保持稳定为常调压。

我们还可以改变发电机通过的励磁电流来实现无功功率电源的输出从而实现调压，发电机调压是一种比较直接的调压方式，但是发电机调压有一个前提就是电厂内要有充足的无功备用容量，以免在发电机调压的时候发生分配冲突。也可以改变调节变压器的变比 ,也可以通过改变变压器抽头切换来实现变压器变比的变化。改变变压器的分接头实现调压是一种简单的操作，并且到达了底经济的目标，是一个不错的方式。

4 结语

无功功率平衡与电压调整，可以分区间、分段进行合理的调整，以免发生电力分配冲突造成严重事故。在电力系统中发生电压波动时，我们应优先考虑通过改变发电机的分接头实现电压调整，如果对系统中的无功功率不足的时候，应该增设无功补偿设备，达到调压的目的。保证合理、稳定的电压对于电力系统、人民生活有着重要的意义。

[1]林海鹏.无功补偿控制系统研究[D].济南：山东大学，2011.

[2]李名扬,电力系统的无功功率特性及其平衡与电压稳定性[J].2017（6）：