電能質(zhì)量治理與控制是改善電能質(zhì)量指標(biāo)的唯一手段，是優(yōu)質(zhì)供用電的必 要條件，也是節(jié)能降耗的主要手段。隨著電能質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督的深入，《中華人民 共和國(guó)電力法》中與電能質(zhì)量相關(guān)條款實(shí)施執(zhí)行力度的加大，以及與電能質(zhì)量 相關(guān)的治理處罰措施的頒布實(shí)施，電能質(zhì)量治理與控制已越發(fā)顯得重要。 電能質(zhì)量污染的治理與控制主要包括電壓調(diào)整、頻率調(diào)節(jié)、諧波抑制、無(wú) 功補(bǔ)償、閃變抑制、瞬態(tài)電壓事件的控制等。表3-1是治理控制方法和電能質(zhì) 量的關(guān)系。
電力系統(tǒng)電壓調(diào)整的主要目的是采取各種調(diào)壓手段和方法，在各種不同運(yùn) 行方式下，使用戶的電壓偏差負(fù)荷國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。但由于電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、負(fù)荷眾 多，對(duì)每個(gè)用電設(shè)備電壓都進(jìn)行監(jiān)視和調(diào)整，既不可能也無(wú)必要。電力系統(tǒng)電壓的監(jiān)視和調(diào)整可以通過對(duì)中樞點(diǎn)電壓的監(jiān)視和調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)。所謂中樞點(diǎn)是指電力 系統(tǒng)可以反映系統(tǒng)電壓水平的主要發(fā)電廠和變電站的母線，很多負(fù)荷都由這些母 線供電。若控制了這些中樞點(diǎn)的電壓偏差，也就控制了系統(tǒng)中大部分負(fù)荷的電壓 偏差。 圖3-1顯示了一個(gè)簡(jiǎn)單的電壓損耗情況。圖(a)是一個(gè)簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)，有兩個(gè) 負(fù)荷點(diǎn)A和B} H為中樞點(diǎn)。圖((b)和圖((c)分別是一種簡(jiǎn)化的負(fù)荷A和負(fù) 荷B的日負(fù)荷曲線，只有最大負(fù)荷和最小負(fù)荷兩種狀態(tài)。根據(jù)負(fù)荷曲線和線路 參數(shù)，可以計(jì)算出相應(yīng)的線路HA電壓損耗△Uxn和線路HB電壓損耗△U。的變 化，如圖(d)和圖((e)所示。圖((f)表示負(fù)荷A} B允許的電壓偏差，這里 假設(shè)兩個(gè)負(fù)荷對(duì)電壓偏差要求相同。
對(duì)中樞點(diǎn)的電壓調(diào)整，可根據(jù)電力網(wǎng)的不同性質(zhì)，大致確定一個(gè)中樞點(diǎn)電 壓的變動(dòng)范圍。其具體方式有3種:逆調(diào)壓、順調(diào)壓、恒調(diào)壓。
1、逆調(diào)壓 如果中樞點(diǎn)供電至各負(fù)荷點(diǎn)的線路較長(zhǎng)，各負(fù)荷的變化規(guī)律大致相同，而負(fù)荷變動(dòng)比較大，則在高峰負(fù)荷時(shí)適當(dāng)提高中樞點(diǎn)的電壓以補(bǔ)償線路上增大的電壓 損耗;在低谷負(fù)荷時(shí)，供電線路電壓損耗比較小，中樞點(diǎn)電壓適當(dāng)降低，以防止 負(fù)荷點(diǎn)電壓過高。這種高峰負(fù)荷時(shí)電壓高于低谷負(fù)荷時(shí)電壓調(diào)整方式，稱為逆調(diào) 壓。逆調(diào)壓方式是一種要求較高的調(diào)壓方式，一般需要在中樞點(diǎn)裝設(shè)特殊的調(diào)壓 設(shè)備才能實(shí)現(xiàn)。中樞點(diǎn)采用逆調(diào)壓方式的，在高峰負(fù)荷時(shí)一般保持電壓比線路額 定電壓高5%，在低谷負(fù)荷時(shí)電壓下降至線路額定電壓。
2、順調(diào)壓 對(duì)供電線路不長(zhǎng)、負(fù)荷變動(dòng)不大的中樞點(diǎn)，可以采用順調(diào)壓。順調(diào)壓方式是 指在高峰負(fù)荷時(shí)允許中樞點(diǎn)電壓略低，低谷負(fù)荷時(shí)電壓略高。順調(diào)壓一般要求高 峰負(fù)荷中樞點(diǎn)電壓不低于線路額定電壓的102.5%.，低谷負(fù)荷時(shí)中樞點(diǎn)電壓不高 于線路額定電壓的107.5%0
3、恒調(diào)壓 介于逆調(diào)壓和順調(diào)壓之間的是恒調(diào)壓。恒調(diào)壓是指在任何負(fù)荷時(shí)，保持中樞 點(diǎn)電壓基本不變，一般保持在額定電壓的102}}-105。這種方式一般避免采 用，只有在無(wú)功調(diào)整手段不足時(shí)，負(fù)荷變動(dòng)甚小時(shí)，或用戶處于允許電壓偏移較 大的農(nóng)業(yè)電網(wǎng)時(shí)，才可采用。
發(fā)電機(jī)不僅是有功電源，也是無(wú)功電源，有些發(fā)電機(jī)還能通過進(jìn)相運(yùn)行吸收 無(wú)功功率，所以可用調(diào)整發(fā)電機(jī)端電壓的方式進(jìn)行調(diào)壓。現(xiàn)在同步發(fā)電機(jī)都裝有 自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)解設(shè)備，其主要功能是自動(dòng)調(diào)整發(fā)電機(jī)的機(jī)端電壓、分配無(wú)功功率以 及提高發(fā)電機(jī)同步運(yùn)行的穩(wěn)定性。按規(guī)定，發(fā)電機(jī)可以在其額定電壓的95 % ^- 105%范圍內(nèi)保持以額定功率運(yùn)行。這是一種充分利用發(fā)電機(jī)設(shè)備、不需額外投 資的調(diào)壓手段。 對(duì)于由發(fā)電機(jī)直接供電的負(fù)荷，如果供電線路不長(zhǎng)、電壓損耗不大，通過發(fā) 電機(jī)調(diào)壓就能滿足負(fù)荷的電壓要求。但如果通過多級(jí)變壓供電，僅用發(fā)電機(jī)調(diào)壓， 往往不能滿足負(fù)荷的電壓要求。而且因?yàn)榘l(fā)電機(jī)要照顧近處的地方負(fù)荷，電壓不 能調(diào)的過高，所以遠(yuǎn)處負(fù)荷的電壓調(diào)整，還要靠有載調(diào)壓變壓器等其他調(diào)壓措施 來(lái)解決。
1、改變電網(wǎng)無(wú)功功率分布對(duì)電壓的影響 當(dāng)線路、變壓器傳輸功率時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電壓損耗，因而如果能改變線路、變 壓器等電網(wǎng)元件上的電壓損耗，也就改變了電網(wǎng)節(jié)電的電壓大小。由電壓損耗 表達(dá)式△U=(PR+QX)/U可知，要改變電壓損耗有兩種辦法。一種改變網(wǎng)絡(luò)參 數(shù)，可用的辦法是串聯(lián)電容，利用串接的電容、電感上電壓相位差180“的特 點(diǎn)，抵消部分電抗;另一種是改變電網(wǎng)元件中傳輸?shù)墓β省Ｔ跐M足負(fù)荷有功功 率的前提下，要改變供電線路、變壓器傳輸?shù)挠泄β剩潜容^困難的，除非 負(fù)荷是由環(huán)形網(wǎng)供電。所以改變線路、變壓器傳輸功率都是改變其無(wú)功功率。
2、改變電網(wǎng)參數(shù) 改變?cè)碾娮韬碗娍梗材芷鸬礁淖冸妷簱p耗的作用。增大導(dǎo)線截面減 小電阻以減小電壓損耗，這種方法只是在負(fù)荷功率因數(shù)較高、原有導(dǎo)線截面偏 小的配電線路中才比較有效。一般不宜采用。改變電網(wǎng)的接線方式，如切除或 投入雙回線路中的一回線路，切除或投入變電站中一部分并列運(yùn)行的變壓器等。 采用以上方法時(shí)，要考慮不降低供電可靠性和不顯著增加功率損耗等因素，所 以投切線路的辦法很少采用。 電網(wǎng)中用的最多辦法是減小線路中的電抗。在超高壓輸電線路中廣泛采用 的分裂導(dǎo)線就可以明顯降低線路的電抗。在我國(guó)，220kV線路一般采用二分裂， 500kV線路采用四分裂。采用分裂導(dǎo)線，還可以減少導(dǎo)線周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度，減 小電暈放電，降低線路電抗。
電壓調(diào)整是個(gè)比較復(fù)雜的問題，因?yàn)檎麄�(gè)系統(tǒng)每個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓都不相同， 運(yùn)行條件也有差別，因此，電壓調(diào)整要根據(jù)系統(tǒng)具體情況選用合適的方法。
發(fā)電機(jī)調(diào)壓是各種調(diào)壓手段中首先 被考慮的。因?yàn)樗恍枰郊釉O(shè)備，而是 充分利用發(fā)電機(jī)本身具有發(fā)出或吸收無(wú) 功功率的能力，從而不需要附加投資。但 這種方法往往只能滿足電廠地區(qū)負(fù)荷的 調(diào)壓要求，對(duì)于通過多級(jí)電壓輸電的負(fù) 荷，還需要采取其他調(diào)壓措施才能保證系 統(tǒng)電壓質(zhì)量。
在無(wú)功電源充裕的系統(tǒng)中，應(yīng)該大力推廣和采用有載調(diào)壓變壓器，這是在 各種運(yùn)行方式下保證電網(wǎng)電壓質(zhì)量的關(guān)鍵手段之一。對(duì)一些通過多條不同電壓 等級(jí)線路、多級(jí)變壓器供電的負(fù)荷，其高峰負(fù)荷與低谷負(fù)荷電壓損耗的差別己 經(jīng)大到無(wú)法僅僅用發(fā)電機(jī)調(diào)壓或無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)滿足兩種運(yùn)行方式下用戶電 壓的要求了，其結(jié)果不是高峰負(fù)荷時(shí)電壓太低，就是低谷負(fù)荷時(shí)電壓過高。在 這種情況下，輸電系統(tǒng)中的一級(jí)變壓器或多級(jí)變壓器，采用有載調(diào)壓是保證用 戶電壓質(zhì)量唯一可行的辦法。但如果采用自動(dòng)調(diào)壓有載調(diào)壓裝置時(shí)，調(diào)壓裝置 將反應(yīng)于變壓器出口電壓的降低，調(diào)整抽頭位置，提高變壓器的輸出電壓，其 結(jié)果是負(fù)荷電壓的恢復(fù)和負(fù)荷吸收無(wú)功功率的增加，可能導(dǎo)致高壓電網(wǎng)電壓的 低落，最終造成系統(tǒng)穩(wěn)定破壞和受端系統(tǒng)的電壓崩潰。
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