1、無功補償來源和電壓調節設備1）同步發電機：同步發電機是電力系統中最重要的無功補償設備。往往依照不同系統條件和不同的安裝位置， 根據需要選擇不同的發電機額定功率因數。 位于負荷中心附近的發電機組， 宜于有較大的送出無功功率的能力， 可以供應正常負荷的部分無功功率需求外， 還可以在正常時保留一部分作為事故緊急儲備，非常重要。至于送端電廠的發電機組， 特別是遠方電廠， 由于無功功率不宜遠送的規律，它發出的無功功率主要用以補償配出線路在重負荷期間的部分無功功率損耗， 實現超高壓網無功功率的分層平衡。 功率因數一般都較高。例如，巴西伊泰普水電 . 站中，有 9 臺 765MW的機組接在交流側，經 900

2、km，765kV 交流線路到受端，機組的額定功率因數選為 0.95 ，另 9 臺 7 機通過直流線路到受端，其額定功率因數選為0.85 ，因為前者只需要補償線路，后者還需要補償換流站的無功（換流站的無功需求相當大）。反過來說，接到超高壓電網特別是位于遠方的發電機組需要具有適當的進相運行能力（吸收無功） ，使能在系統低負荷期間，吸收配出的超高壓線路的部分多余無功功率，以保持電廠送電電壓不超標。這點在工程實踐中往往是一個后備方案， 即機組的進相運行來調整電壓。我國一般現在機組都會做進相運行試驗。2）輸電線路：輸電線路既能產生無功功率( 由于分布電容 ) 又消耗無功功率 ( 由于串聯阻抗 ) 。當沿

3、線路傳送某一固定有功功率，線路上的這兩種無功功率適能相互平衡時，這個有功功率，叫做線路的“自然功率”。這點應該是較為基本的認識， 所以有功潮流大的線路，無功消耗也大，自然產生較少無功；空載線路也最容易貢獻無功，從而抬升電壓。尤其是500kV 層面小負荷方式下容易無功剩余。3）變壓器：變壓器是消耗無功功率的設備。除空載無功損耗外，當傳輸功率時，又通過串聯阻抗產生無功損耗。依前所述理由，通過變壓器傳送大量的無功功率在運行中應當是力求避免的， 當變壓器短路阻抗大時更當如此。 通過變壓器傳送功率產生的電壓降， 可以適當選擇變壓器的電壓抽頭予以補償。電壓器主要分為三類：供電變壓器、電廠升壓變、電網聯絡變

4、。供電變壓器：不但向負荷提供有功功率， 也往往同時提供無功功率，而且一般短路阻抗也較大。對于直接向負荷中心供電的變壓器，宜于配置帶負荷調壓分接頭，在實現無功功率分區就地平衡的前提下，隨著地區負荷的增減變化， 配合地區無功補償設備并聯電容器及低壓電抗器的投切， 以隨時保證對用戶的供電電壓質量， 這點國網電力系統導則中有規定。對這類變壓器是否要采用隨電壓而自動調壓分接頭，國際上并無統一做法。因為變壓器自動調壓的作用不總是積極的， 如果在系統無功功率缺傾很大的時候， 也一定要保持負荷的電壓水平而調整電壓分接頭，勢必將無功功率缺額全部轉嫁到主電網， 從而可能引起重大系統事故。如 1978 年 12 月

5、 19 日法國大停電事故， 1983 年 12 月 27 日的瑞典大停電事故和 1987 年 7 月 23 日日本東京系統大停電事故的起因，都直接與供電變壓器自動調電壓分接頭有關。 本質上原因在于這只是一種間接手段，但不能改變系統的無功需求平衡狀態。發電機升壓變：這一類變壓器是否配電壓分接頭和是否帶負荷調節電壓分接頭，沒有定論，發電機本身已經是很方便的無功調節設備，在升壓變壓器上配電壓分接頭似乎并沒有什么特殊必要。 當然，各個系統有各自的傳統習慣和做法。主網聯絡變壓器：這一類變壓器的特點是容量大， 如 500/220/35 主變。在研究這一類變壓器是否應當裝設帶負荷調節的電壓分接頭時，有兩個特

6、點值得考慮， 第一，無功功率補償和調節能力的分層平衡，決定了作分連接兩大主電網的聯絡變壓器，原則上不應承擔層間交換大量無功功率的任務， 而單純因有功負荷變化所造成的電壓變化則較小，第二，一般地說，因為連接的是主電網，每一側到變壓器母線的短路電流水平都相當高，都將遠大于變壓器本身的容量，調節變壓器的電壓分接頭已經失去了可以有效調節母線電壓的作用。 1982 年國際大電網會議變壓器委員會提出過一份報告， 特別指出了有了帶負荷調節電壓分接頭， 不僅它本身不可靠， 同時還增加了變壓器整體設計的復雜性。當然這也不是絕對的，也需要視具體情況而定。4）并聯電容器：并聯電容器早已廣泛地用于較低電壓的供配電網和

7、用戶，又稱低容，用于補充無功。最大特點是價格便宜而又易于安裝維護。國際上，各大電力系統都是逐年不斷地大且增加采用并聯電容器，大多數是為了控制負荷功率因數， 也有一些接到主變壓器三次側作為無功補償調節的手段。 并聯電容器的性能缺陷是， 它的輸出功率隨母線電壓降低而成平方地降低， 這在電壓低的情況下將可能導致惡性循環。5）并聯電杭器：并聯電抗器是吸收無功功率的設備。500kV 線路直接接到線路上， 稱為高抗，之前過電壓部分已經提到過它的作用（限制工頻和操作過電壓，避免自勵磁、與中性點小電抗相配合，可以幫助超高壓長距離線路在單相重合閘過程中易于消弧， 從而保證單相重合閘成功）；220kV 線路一般裝

8、在變壓器繞組三次側，為低抗。6）串聯電容器：又稱串補，用于補償線路的部分串聯阻抗，從而降低輸送功率時的無功損耗，因而也是一種無功補償設備。但串聯電容更是電力系統經遠距離輸電時比較普遍采用的提高系統穩定和送電能力的重要手段。南網運用相當多。串聯電容器提升的末端電壓的數值QXC/V(即調壓效果 ) 隨無功負荷增大而增大、無功負荷的減小而減小，恰與調壓的要求一致。這是串聯電容器調壓的一個顯著優點。但對負荷功率因數高(cos >0.95) 或導線截面小的線路， 由于 PR/V分量的比重大， 串聯補償的調壓效果就很小。在高壓系統中采用串聯補償， 也有一些困難。 一是補償站本身的復雜性，要求

9、能在故障切除后即時再投入串聯電容和對串聯電容器本身的保護。近年來開發的氧化鋅非線性電阻保護系統， 有助于解決這方面的困難，其次是增加了繼電保護的困難， 傳統的距離保護用在串聯補償線路上遇到一些特殊的問題； 第三，要解決汽輪發電機組配出串聯補償線路可能產生的次同步諧振問題 （這塊是一個獨立課題， 出現過不少事故）。7）同步調相機：同步調相機是最早采用的一種無功補償設備，現在基本不采用。 但為了適應電網穩定以及直流輸電的需要， 在一些情況下仍然具有它的特定作用。8）靜止補償器SVC：靜止補償器有電力電容器和可調電抗并聯組成。電容器可發出無功功率，電抗器可吸收無功功率，根據調壓需要，通過可調電抗器吸收電容器組中的無功功率， 來調節靜止補償其輸出的無功功率的大小和方向。 靜止補償器能快速平滑的調節無功功率，以滿足無功補償裝置的要求。 這樣就克服了電容器作為無功補償裝置只能做電源不能作負荷且不能連續調節的缺點。 但其也不適用于一個受端系統很弱的電網中， 因為其容量將隨母線電壓下降而成平方地降低。從本質上來說靜止補償器主要是一種反應迅速的無功功率調節手段。和同步調相機比較， 雖然造價相當，但靜止補償器的調節