壤 电网电压无功控制的必要性 刘志泉 广东电网清远供电局清远５１ １ ５００ 【摘 要】交流异步电机广泛用于工业与民用系统。但不少电机负 ２、供电设备效率低— 电网中的功率因数低下，造成发电机组在 荷率低，常处于轻载或空载状态，无功功率消耗比有功功率大，电能浪费 低功率因数下运行，发电机组有功出力相对变小。当负荷增加时，发 严重。因此采用无功补偿，提高功率因数、节约电能、减少运行费用是很 电机组无法满足负荷需要，只好扩大发电容量，增加投资，增加了电 有效的措施，本文对电网无功控制的必要性进行了一定的论述。 力生产的成本。即使这样电网中功率因数并没有得到有效提高，发电 机组仍然运行于低功率因数。 Ｉ关键词】无功控制；功率因素 ３、增加电网中输配电线路上的有功功率损耗。若输配电线路上 前言 输送的功率为Ｓ Ｐ＋ＪＱ送电端电压为Ｕ，线路电阻为ｒ，则在线路上 电网输送的视在功率可以分解为两种类型，一种是有功功率，另 的有功功率损耗为： 种是无功功率。在交流电能的输送和使用过程中，转换成机械能、 Ｌ Ｊ＿『 ｒ—ｐ一２＿—Ｑ—Ｕ ￣ ＋一２ｊＰＱ＿＾， 热能、光能的那一部分能量叫做有功功率：用于产生交变磁场的那部 求复数的模可得到下面的公式： 分能量叫无功功率。电网中的无功功率和有功功率存在那些联系，无 功功率对电网运行又存在那些影响，让我们来认识电网电压无功控制 ｐ２－．Ｑ＝！＋４Ｐ２Ｑ２ ； ＡＰ：４（一： ： 的必要性。 Ｕ‘ 一Ｕ 电网电压无功控制的基本概念 电力网的负荷一般分为三种，即电阻性、电感性、电容性负荷。电 阻性负荷（如：白炽灯、电热丝等）电路中，电压和电流的相位相同，电 流在通过电阻的过程中做了功，把电能转换为光能、热能等，所以说 电阻性负荷总是消耗电能的，因而电阻性负荷被称为有功负荷，所消 耗的功率叫做有功功率；电感性负荷（如：空载运行的变压器、异步电 动机等）电路通过电流时，在其线圈的周围就会建立起交变磁场，而 这个交变磁场又会产生自感电势，它在电路中有阻止原电流变化的作 用。当电流增大时，自感电势的方向和电流相反，力图阻止电流的增 加，电流减少时，它的方向和电流相同，又力图阻止电流的减少。这样 使得负荷两端的电压和电流不能同时达到最大值，变得不同相，即电 压达到最大值后需要四分之一周期，电流才能达到最大值。因此，当 电流的方向和电压的方向一致时，电源把电能送给负荷转换为磁场 能量储存起来：而当方向相反时，负荷所存储的能量便转换为电能还 给电源。就这样，能量不断的交换，并没有消耗，所以感性负荷又叫 做无功负荷，其交换的是无功功率，电容性负荷（如：电容器等）具有 和电感性负荷相似的性质，它也是一种能够存储和释放能量的负荷， 即一种能与电源进行能量交换而不消耗能量的负荷。但它存储和释 放能量的时间与电感性负荷刚好相反，它也是一种无功负荷。 由此可以得到以下的几点结论： １、电力网在运行时，电源供给的无功功率是用来在电器设各中 ．从上面的损耗公式可见，当有功功率和无功功率通过网络电阻 时，会造成有功功率损耗。一方面，当输送功率Ｐ ＋（｝ 一定时，功率损 耗与网络电阻ｒ成正比。另一方面输送的有功功率一定时，输送的无 功功率损耗越大，总的功率损耗就越大：反之，输送的无功功率越 小时，总的功率损耗就越小。当网络结构己定，输送的有功功率一定 时，总的功率损耗完全决定干输送的无功功率的变化。 ４、增加电网中输配电线路上的电压损耗，位受电端电压降低。 若输配电线路的电阻为ｒ，电抗为ｘ，输送功率为Ｓ：．Ｐ＋ＪｌＱ时，其电压 损耗 。功率因数低，Ｑ就大，△Ｕ就增加，即在受电端的电压就 要降低。假使电压低于容许值，将严重影了异步电机及其它用电设备 的正常运行。特别是在高峰期，功率因数太低，会出现大面积用电区 域电压偏低，使工农业生产受到损失。 ５、增加电网中配电线路上的无功功率损耗。输电线路可以看作 是由分散的电阻ｒ、电抗Ｘ组成的电路。可以将线路全长的分布电阻、 电抗当成为一个集中参数的电路进Ｉ计算。当线路输送功率时，在电 阻上将产生有功功率损耗，在电抗上将产生无功功率损耗△ △ ＝ 置＝ 式中Ｐ一一输送的有功功率 Ｑ一一输送的无功功率 Ｕ 一一线路的电压 ＣＯＳ 一一负荷功率因数 从上式可以看出线路的无功功率损耗，与功率因数的平方成反 比。线路的功率因数越高，无功损耗越小：反之，功率因数越低，无功 功率损耗越大。 三，结论 综上所述，提高功率因数是一个非常重要的课题。从整体上来 看，有效提高电网中各个组成部分的功率因数，才能充分利用发电、 变电设备的容量，降低线路的电压损耗、以达到节约电能和提高供电 质量的目的。 建立和维持磁场，进行能量交换，它为能量的输送、转换创造 必需 的条件。没有它变压器就不能变压和输送电能，电动机的旋转磁场不 能建立，电动机也就不能旋转。 ２、在电力网中由于电感性负荷与电容性负荷吸收和释放能量的 时间上好相反，因此，当电感性负荷吸收能量时，电容性负荷放出能 量，帮助电源提供能量。 ３、无功功率和有功功率是密切相关的，输送有功电力是需要消 耗无功功率，输送无功电力时需要消耗有功功率。无功电力和有功电 力都是通过电力线传送的，导体里通过的电流既包括有功成分，也包 括无功成分。这个电流通过导体的电阻和电抗时就会造成有功功率 和无功功率损耗，还会造成电压降落，直接影响电力网的安全经济运 参考文献 行。 ＝．电压无功控制的必要性 在电力系统中，除白炽灯、电阻电热器等设备的功率因数按近于 １外，其它的用电设备。如：三相交流异步电机、变压器、电焊机等功率 因数均小于１。特别是在轻载运行时，其功率因数更低。用电设备功率 因数较低，会给电力系统带来以下不良的后果。 １、电力系统中的发配电设备都有一定的额定容量，而额定容量 都是按照视在功率计算的。若功率因数低，即ｃ０ｓ 小，则发配电设备 的视在功率己经达到或按近额定容量，但是它的有功功率Ｐ却比较 小，因此设备容量得不到充分的利用。 【１】徐丙垠．配电自动化远方终端技术【Ｊ】．电力系统自动 化，１ ９９９（５） 【２】林功平．配电网馈线自动化解决方案的技术策略［Ｊ］．电力系统 自动化，２＿００１（７） 作者简介 刘志泉性别：男年龄：５５ （出生年：１ ９７９年１ ０月２０日）籍 贯广东江门鹤山民族：汉 学历：本科就职单位：南方电网清 远供电局 职务：电力调度值班长功控制。 主要研究方向：电力潮流与无
