電力係統電壓調整的必要性及措施

電力係統電壓調整的必要性及措施
一、電力係統電壓調整的必要性
　　電壓是電能質量的重要指標，電壓不合格會對電網造成嚴重的危害。電壓偏移過大，會影響工農業生產的質量和產量，損壞電力設備，甚至引起係統性“電壓崩潰”，造成大麵積停電。
　　1、電網電壓偏低
　　（1）電網電壓偏低的原因。
　　①線路送電距離長，供電半徑大，導線截麵小，使線路電壓損失較大。
　　②電網無功功率電源不足或無功補償設備管理不善、長期失修、經常停用等，使無功平衡破壞，這是電網電壓水平普遍降低的根本原因。
　　③變電所變壓器分接頭位置放置不合理，電網接線不合理，負荷過重，負荷功率因數低，電力設備檢修及線路故障等，都可使電網電壓下降。[1]
　　（2）電網電壓偏低的危害。
　　①對發電機的危害：發電機定子電流隨其功率角的增大而增大。假設發電機在正常電壓時定子電流為額定值，若係統電壓降低，發電機仍要保持其出力，功率角就要增大，必然引起定子電流增大超過額定值。所以這種情況下，必須減少發電機的出力。
　　②對異步電動機的危害：在電力係統的負荷中，異步電動機占很大的比例，如果電壓降低，異步電動機的轉差率將增大，從而電動機定子繞組中電流將隨之增大，導致電動機溫升增加，效率降低，壽命縮短。
　　③對照明負荷的危害：電網電壓下降，引起電燈功率下降，照明亮度降低。
　　④對冶金等行業的危害：電路的有功功率與電壓平方成正比，電路將因為電壓過低而影響冶煉時間，可能導致產品不合格，甚至報廢。
　　電網電壓偏低還可能造成電網振蕩、係統解列、大麵積停電，導致斷水、斷氣、電訊中斷，嚴重影響人民生活和社會安全。
　　2、電網電壓偏高
　　①電網電壓偏高的原因。隨著現代化電網的發展，大容量機組直接接入超高壓電網，以及超高壓線路的投入運行，其線路充電功率較大，超高壓電網內無功過剩，使主網電壓過高。
　　②電網電壓偏高的危害。加速電氣設備絕緣老化，降低電氣設備的使用壽命。電壓過高會造成變壓器、電動機等鐵芯飽和，鐵損增大，溫度上升，壽命降低；普通燈泡電壓高出額定值壽命會減少；電子設備各種電子陰極電壓增加，陰極壽命減少。電網電壓偏高還會影響產品質量，使生產出來的產品不合格，造成經濟損失；使變壓器等電氣設備空載損耗增大，增加線損。
　　電壓的偏移過大不但會影響工農業生產，而且電壓的波動也可能造成其它不良影響，例如由於電壓波動引起的燈光閃爍會導致人的疲勞。
　　二、電壓調整的措施
　　1、通過改變發電機端電壓調壓。在各種調壓措施中，最直接最經濟的手段是利用發電機調壓，因為這是一種不需要額外投資的調壓手段，所以應當優先考慮采用。發電機調整端電壓是通過調節勵磁從而改變無功功率出力來實現的，發電機保持同樣出力的情況下，可以在10%範圍內調節電壓。在發電機不經變壓器升壓就向用戶供電的簡單係統中，如果線路不是很長、線路上電壓損耗不是很大的情況下，一般隻通過改變發電機勵磁，改變其母線電壓就可以將電壓調整到合格的範圍。但是在發電機經過多級變壓器變換電壓向遠方供電的情況下，末端電壓隨著負荷的改變可能產生20%的電壓變化，單依靠發電機調壓顯然不能保證這部分用戶的電能質量，可采用其他調壓方式共同調節。
　　2、通過調整變壓器變比調整電壓。雙繞組變壓器的高壓繞組和三繞組變壓器的高中壓繞組一般都有若幹個分接頭可供選擇，通過選擇不同的分接頭，使變壓器變壓比例發生變化，從而達到調壓目的。在無功充裕的係統中，運用各種類型的有載變壓器調壓方便、有效，而且有些負荷不采用有載調壓變壓器幾乎就無法獲得負荷需要的電能質量，中低壓配電網中因為輸電線路電阻較大，通過無功功率調壓往往效果不夠好，經常不得不采用具有分接頭的有載調壓變壓器。但是隻有當無功充足時，用改變變壓器變比調壓才會有效，當係統無功不足時，必須先增設無功補償設備。若在無功不足時調節變壓器分接頭升壓，可能引起整個係統電壓的“崩潰”，因為節點電壓平方與無功功率成正比，若該點電壓升上去了，則該點所需要的無功會更多，最終導致整個係統的電壓繼續下降，導致電壓“崩潰”。
　　3、通過補償設備調壓。係統中無功功率不夠充分時，需要考慮運用各種補償設備進行調壓。這些補償設備可分為兩類，即串聯補償和並聯補償。所謂串聯補償就是指串聯電容器補償，並聯補償指並聯電容器、調相機和靜止補償器。並聯電容器的優點：電容器可以根據需要連接成組，可以分組集中使用，又可以分散安裝，就地提供無功，從而減少線路功率損耗和電壓損耗；電容器還可以做到隨電壓波動分組投切，再加上電容器運行損耗小，投資費用低，因此，電容器仍是目前電網中應用最普遍的無功補償設備。
　　4、適當增大導線半徑。部分老城網都因為導線半徑小電阻大而導致電網電壓損耗太大。所以，加大導線半徑是城網改造的重要內容。
　　5、組合調壓。顧名思義就是幾種調壓措施的組合。既然不同的調壓措施都各有優缺點，應當綜合采用各種調壓措施，取長補短，才能達到最好的調壓效果。
　　選擇調壓措施的幾個原則：首先采用發電機調壓。在無功充足的情況下，優先采用改變變壓器分接頭調壓。在無功不足的情況下，需要采用補償設備。為合理選擇調壓措施，要進行技術經濟比較。所選措施不但在技術上優越，能夠滿足調壓的要求，而且要有最優的經濟指標。經濟比較時，主要有三個經濟指標，即折舊維修費、投資回收費和電能損耗費，對於每種參與比較的方案三項指標之和最小的方案就是經濟上的最優方案。
　　三、不同時段電壓調整
　　1、電網平時的電壓調整
　　需要提高電壓時，一般先將電壓最低地區的電廠及無功設備調大，其中尤其需要以從低到高的電壓順序投入電容器為原則，並由此順序從受端電網到主電網的方向逐步調整。需要降低電壓時，與提高時相反，首先降低主電網電廠及中樞點的電壓，然後再減少地區電廠的無功功率，若此時電壓仍偏高，則按從高壓到低壓等級的順序切除無功補償設備。
　　2、節假日時的電壓調整
　　節假日電網電壓的變化特點體現為整個電網的電壓普遍高，其中也可能有個別地區的電壓嚴重下降。電壓普遍升高的原因是全網的負荷普遍下降，個別地區電壓嚴重下降則可能是由於該地區發電廠發電機檢修或電網的聯絡線停電檢修引起的。調度人員必須事先做好有功功率和無功功率的分區平衡工作，節假日調壓工作比較複雜，需要隨時進行。
　　電壓是電能質量的重要指標，合格的電壓對於社會生產和人民生活有著非常重要的意義。采取合理的措施保障合格的電壓是電力部門的重要任務。