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【IBE】变电站常用的无功补偿装置介绍

1、无功补偿在系统中的作用

提高负载和系统的功率因数,减少设备的功率损耗,稳定电压,提高供电质量。在长距离输电中,提高系统输电稳定性和输电能力,平衡三相负载的有功和无功功率等。

2、电力系统的主要无功电源:

①同步发电机:既是有功电源,又是重要的无功电源。

②同步调相机:在正常励磁状态下运行、既不发出无功功率,也不吸收系统的无功功率。如果加大调相机的励磁电流,这时调相机发出无功功率,如果减小调相机的励磁电流,调相机吸收无功功率,因此,调相机既可作为无功电源,发出无功功率,又可作为无功负荷,吸收无功功率。

③电力电容器:相当于无功电源,发出无功功率。

④静止补偿器:静止补偿器系电力电容器组与可调电抗器组成,它是一种技术先进、调节性能良好,既可相当于无功电源,发出无功功率,又可作为无功负荷,吸收无功功率。

⑤输电线路:作用相当于电力电容器。

二、无功电压补偿装置:

并联电抗器、并联电容器、静止补偿器:

其作用:利用并联电容器来产生无功,用并联电抗器从系统中吸收无功功率。 提高负载和系统的功率因数,减少设备的功率损耗,稳定电压,提高供电质量。 静止补偿器系电力电容器组与可调电抗器组成,它是一种技术先进、调节性能良好,既可相当于无功电源,发出无功功率,又可作为无功负荷,吸收无功功率。

三、超高压线路无功补偿装置:

高压并联电抗器(简称高抗)、串联补偿电容器(简称串补)。

1、高压并联电抗器作用:

①降低工频电压的升高。

例如:500kV线路一般距离较长,数百公里。由于采用了分裂导线,所以线间的电容很大,每条线路的充电容性功率可达20~30万千乏。大容量的容性功率通过线路感性元件时,末端的电压将要升高,(见公式1),即所谓的“容升”现象。在线路的首末端装设并联电抗器,可补偿线路上的电容电流,削弱这种容升效应(见公式2),从而限制工频电压的升高。并联电抗器的容量QL对空载长线电容无功功率的比值称为补偿度 ,即QL/ QC。通常补偿度在60%左右。

②降低操作过电压。

操作过电压常常在工频电压升高的基础之上出现的,如甩负荷、切除接地故障和重合闸等。所以,工频电压的升高的程度直接影响操作过电压的幅值。因此,加装电抗器后,由于工频电压的升高得到限制,操作过电压也随之降低。

③避免发电机带长线路出现的自励磁。

发电机自励磁会引起工频电压升高不仅会并网操作不可能,持续发展会严重威胁电网设备安全,高抗能大量补偿容性无功,从而破坏发电机自励磁条件。

④有利于单相自动重合闸。

由于线路存在线间电容和电感,发生单相接地故障时,故障相断开短路电流后,非故障相将经过这些电容和电感向故障相继续提供电弧电流,即所谓“潜供电流”,使电弧难以熄灭。线路并联电抗器,其中性点经小电抗器接地,就可以限制或消除潜供电流,使电弧熄灭,重合闸成功。

2、串联补偿电容器的作用:

电容器串联接入输电线路,电容器的容抗抵消输电线路的部分感抗,使得输电线路中的压降减小,等效输电距离缩短。上述作用称为串联无功补偿。在长距离输电线路中,串联无功补偿可以大幅度提高线路的输送能力,提高末端电压,改善电压质量和系统的稳定度。

串联补偿电容器的原理:

高压输电线路的静态稳定输送功率可由下式表示:

当线路中安装有串补电容器后,线路的稳定输送功率为:

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