【變壓器有載分接開(kāi)關(guān)測(cè)試儀】淺析有載調(diào)壓和無(wú)功補(bǔ)償在配電網(wǎng)中的作用
我國(guó)農(nóng)村電網(wǎng)經(jīng)過(guò)改造與建設(shè)后，縣域35KV電網(wǎng)骨架及10KV配電網(wǎng)更加堅(jiān)強(qiáng)和完善,35KV及以上等級(jí)變電站已廣泛分布到縣及各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，大部分變電站都是設(shè)計(jì)為兩臺(tái)有載調(diào)壓主變并列運(yùn)行，10KV母線(xiàn)一般都裝設(shè)無(wú)功集中補(bǔ)償裝置，其容量按主變?nèi)萘康?0%～15%設(shè)計(jì)。隨著農(nóng)村用電負(fù)荷的提高以及用電性質(zhì)的復(fù)雜化，致使電網(wǎng)的無(wú)功功率不足和無(wú)功分布不盡合理，從而造成系統(tǒng)電壓下降。電壓的波動(dòng)和無(wú)功負(fù)荷的變化直接影響電網(wǎng)電能質(zhì)量，因此而適及到電壓如何調(diào)整，無(wú)功補(bǔ)償裝置的投入，無(wú)功電壓與優(yōu)化等方面的技術(shù)問(wèn)題。變電站的主要調(diào)壓手段就是通過(guò)調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器分接頭的位置和控制無(wú)功補(bǔ)償電容器來(lái)達(dá)到無(wú)功優(yōu)化、提高電網(wǎng)電壓和降低線(xiàn)損的目的。在此，我們通過(guò)分析了解變壓器有載調(diào)壓和無(wú)功補(bǔ)償在配電網(wǎng)中的作用，并掌握怎樣通過(guò)兩者的合理調(diào)控來(lái)提高電網(wǎng)電能質(zhì)量，以確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
一、變壓器有載調(diào)壓在配電網(wǎng)中的作用：1、保持電壓穩(wěn)定：變壓器存在阻抗，在功率傳輸中，將產(chǎn)生電壓降，并隨著用戶(hù)側(cè)負(fù)荷的變化而變化。系統(tǒng)電壓的波動(dòng)加上用戶(hù)側(cè)負(fù)荷的變化將引起電壓較大的變動(dòng)。在實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率就地平衡的前提下，當(dāng)電壓變動(dòng)超過(guò)定值時(shí)，有載調(diào)壓變壓器通過(guò)調(diào)節(jié)分接頭，對(duì)電壓進(jìn)行調(diào)整，并保持電壓的穩(wěn)定；2、保證電壓質(zhì)量：供電變壓器的任務(wù)是直接向負(fù)荷中心供應(yīng)電力，一次側(cè)直接接到地區(qū)供電網(wǎng)35KV或110KV。這類(lèi)變壓器不但向負(fù)荷提供有功功率，也往往同時(shí)提供無(wú)功功率，而且一般短路阻抗也較大。隨著地區(qū)負(fù)荷變化，如果沒(méi)有配置有載調(diào)壓變壓器，供電母線(xiàn)電壓將隨之變化。因此，我國(guó)《電力系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則(試行)》規(guī)定了“對(duì)110 kV及以下變壓器，宜考慮至少有一級(jí)電壓的變壓器采用帶負(fù)載調(diào)壓方式”。所以，對(duì)直接向供電中心供電的有載調(diào)壓變壓器，在實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率分區(qū)就地平衡的前提下，隨著地區(qū)負(fù)荷增減變化，配合無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備并聯(lián)電容器及低壓電抗器的投切，調(diào)整分接頭，以便隨時(shí)保證對(duì)用戶(hù)的供電電壓質(zhì)量。
有載調(diào)壓變壓器可以保持電網(wǎng)運(yùn)行在較高的電壓水平，優(yōu)化了無(wú)功功率，從而降低了線(xiàn)損，提高了電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益。變壓器有載調(diào)壓雖然在一定的程度上能改變電網(wǎng)電壓，但無(wú)法改變無(wú)功需求平衡狀態(tài)：當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功功率不足時(shí)，負(fù)荷的電壓特性可以使系統(tǒng)在較低電壓下保持穩(wěn)定運(yùn)行，但如果無(wú)功功率嚴(yán)重缺乏時(shí)，為保持電壓水平而調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器分接頭，電壓暫時(shí)上升，將無(wú)功功率缺額全部轉(zhuǎn)移至主網(wǎng)，從而使主網(wǎng)電壓逐漸下降，嚴(yán)重時(shí)可能引發(fā)系統(tǒng)電壓崩潰。
二、無(wú)功補(bǔ)償裝置在配電網(wǎng)中的作用：1、功率因數(shù)補(bǔ)償， 提高電壓質(zhì)量：隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，加工生產(chǎn)服務(wù)行業(yè)用電設(shè)備多為電磁結(jié)構(gòu)，需要大量的勵(lì)磁功率，致使用戶(hù)的功率因數(shù)滯相且較低，一般都會(huì)低于0.7以下，滯相的無(wú)功功率在配電網(wǎng)中流動(dòng)不僅占用配電網(wǎng)容量，造成不必要的損耗，而且導(dǎo)致電網(wǎng)電壓降低。加裝并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置就近供給用戶(hù)或配電網(wǎng)所需要的滯相無(wú)功功率，減少在配電網(wǎng)中流失的無(wú)功功率，降低網(wǎng)損，從而改善電壓質(zhì)量；2、無(wú)功補(bǔ)償調(diào)壓：變電站10KV母線(xiàn)無(wú)功集中補(bǔ)償，其裝置主要包括并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)、靜止補(bǔ)償器等，主要是平衡輸電網(wǎng)的無(wú)功功率，提高系統(tǒng)終端變電站的母線(xiàn)電壓，補(bǔ)償變電站主變壓器和高壓輸電線(xiàn)路的無(wú)功損耗。
變電站10KV母線(xiàn)無(wú)功集中補(bǔ)償容量和投切控制方式應(yīng)考慮到滿(mǎn)足主變壓器自身的無(wú)功損耗和就近向配電線(xiàn)路前端輸送無(wú)功，以滿(mǎn)足配電線(xiàn)路前端（變電站附近）的無(wú)功負(fù)荷，為主變有載調(diào)壓維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定提供保障。
三、變壓器有載調(diào)壓和無(wú)功補(bǔ)償裝置的合理調(diào)控：有載調(diào)壓變壓器可以帶負(fù)荷的情況下切換分接頭位置，從而改變變壓器的變比，起到調(diào)整電壓和降低損耗的作用?？刂茻o(wú)功補(bǔ)償電容器的投切，可改變網(wǎng)絡(luò)中無(wú)功功率的分布，改善功率因數(shù)，減少網(wǎng)損和電壓損耗，改善用戶(hù)的電壓質(zhì)量。以上兩種調(diào)節(jié)和控制的措施，都有調(diào)整電壓和改變無(wú)功分布的作用，但它們的作用原理和后果不同。利用改變有載調(diào)壓變壓器的分接頭位置進(jìn)行調(diào)壓時(shí)，調(diào)壓措施本身不產(chǎn)生無(wú)功功率，但系統(tǒng)消耗的無(wú)功功率與電壓水平有關(guān)，因此在系統(tǒng)無(wú)功功率不足的情況下，不能用改變變比的辦法來(lái)提高系統(tǒng)的電壓水平，否則電壓水平調(diào)得越高，該地區(qū)的無(wú)功功率越不足，反而導(dǎo)致惡性循環(huán)。所以在系統(tǒng)缺乏無(wú)功的情況下，必須利用補(bǔ)償電容器進(jìn)行調(diào)壓。投補(bǔ)償電容器既能補(bǔ)充系統(tǒng)的無(wú)功功率，又可改變系統(tǒng)中的無(wú)功分布，從而有利于系統(tǒng)電壓水平的提高。因此必須把調(diào)節(jié)變壓器的分接頭與控制電容器組的投、切兩者結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行合理調(diào)控，才能起到既改善電壓水平，又降低網(wǎng)損的效果。
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一、變壓器有載調(diào)壓在配電網(wǎng)中的作用：1、保持電壓穩(wěn)定：變壓器存在阻抗，在功率傳輸中，將產(chǎn)生電壓降，并隨著用戶(hù)側(cè)負(fù)荷的變化而變化。系統(tǒng)電壓的波動(dòng)加上用戶(hù)側(cè)負(fù)荷的變化將引起電壓較大的變動(dòng)。在實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率就地平衡的前提下，當(dāng)電壓變動(dòng)超過(guò)定值時(shí)，有載調(diào)壓變壓器通過(guò)調(diào)節(jié)分接頭，對(duì)電壓進(jìn)行調(diào)整，并保持電壓的穩(wěn)定；2、保證電壓質(zhì)量：供電變壓器的任務(wù)是直接向負(fù)荷中心供應(yīng)電力，一次側(cè)直接接到地區(qū)供電網(wǎng)35KV或110KV。這類(lèi)變壓器不但向負(fù)荷提供有功功率，也往往同時(shí)提供無(wú)功功率，而且一般短路阻抗也較大。隨著地區(qū)負(fù)荷變化，如果沒(méi)有配置有載調(diào)壓變壓器，供電母線(xiàn)電壓將隨之變化。因此，我國(guó)《電力系統(tǒng)技術(shù)導(dǎo)則(試行)》規(guī)定了“對(duì)110 kV及以下變壓器，宜考慮至少有一級(jí)電壓的變壓器采用帶負(fù)載調(diào)壓方式”。所以，對(duì)直接向供電中心供電的有載調(diào)壓變壓器，在實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率分區(qū)就地平衡的前提下，隨著地區(qū)負(fù)荷增減變化，配合無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備并聯(lián)電容器及低壓電抗器的投切，調(diào)整分接頭，以便隨時(shí)保證對(duì)用戶(hù)的供電電壓質(zhì)量。
有載調(diào)壓變壓器可以保持電網(wǎng)運(yùn)行在較高的電壓水平，優(yōu)化了無(wú)功功率，從而降低了線(xiàn)損，提高了電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益。變壓器有載調(diào)壓雖然在一定的程度上能改變電網(wǎng)電壓，但無(wú)法改變無(wú)功需求平衡狀態(tài)：當(dāng)系統(tǒng)無(wú)功功率不足時(shí)，負(fù)荷的電壓特性可以使系統(tǒng)在較低電壓下保持穩(wěn)定運(yùn)行，但如果無(wú)功功率嚴(yán)重缺乏時(shí)，為保持電壓水平而調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器分接頭，電壓暫時(shí)上升，將無(wú)功功率缺額全部轉(zhuǎn)移至主網(wǎng)，從而使主網(wǎng)電壓逐漸下降，嚴(yán)重時(shí)可能引發(fā)系統(tǒng)電壓崩潰。
二、無(wú)功補(bǔ)償裝置在配電網(wǎng)中的作用：1、功率因數(shù)補(bǔ)償， 提高電壓質(zhì)量：隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，加工生產(chǎn)服務(wù)行業(yè)用電設(shè)備多為電磁結(jié)構(gòu)，需要大量的勵(lì)磁功率，致使用戶(hù)的功率因數(shù)滯相且較低，一般都會(huì)低于0.7以下，滯相的無(wú)功功率在配電網(wǎng)中流動(dòng)不僅占用配電網(wǎng)容量，造成不必要的損耗，而且導(dǎo)致電網(wǎng)電壓降低。加裝并聯(lián)電容器補(bǔ)償裝置就近供給用戶(hù)或配電網(wǎng)所需要的滯相無(wú)功功率，減少在配電網(wǎng)中流失的無(wú)功功率，降低網(wǎng)損，從而改善電壓質(zhì)量；2、無(wú)功補(bǔ)償調(diào)壓：變電站10KV母線(xiàn)無(wú)功集中補(bǔ)償，其裝置主要包括并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)、靜止補(bǔ)償器等，主要是平衡輸電網(wǎng)的無(wú)功功率，提高系統(tǒng)終端變電站的母線(xiàn)電壓，補(bǔ)償變電站主變壓器和高壓輸電線(xiàn)路的無(wú)功損耗。
變電站10KV母線(xiàn)無(wú)功集中補(bǔ)償容量和投切控制方式應(yīng)考慮到滿(mǎn)足主變壓器自身的無(wú)功損耗和就近向配電線(xiàn)路前端輸送無(wú)功，以滿(mǎn)足配電線(xiàn)路前端（變電站附近）的無(wú)功負(fù)荷，為主變有載調(diào)壓維持系統(tǒng)電壓穩(wěn)定提供保障。
三、變壓器有載調(diào)壓和無(wú)功補(bǔ)償裝置的合理調(diào)控：有載調(diào)壓變壓器可以帶負(fù)荷的情況下切換分接頭位置，從而改變變壓器的變比，起到調(diào)整電壓和降低損耗的作用?？刂茻o(wú)功補(bǔ)償電容器的投切，可改變網(wǎng)絡(luò)中無(wú)功功率的分布，改善功率因數(shù)，減少網(wǎng)損和電壓損耗，改善用戶(hù)的電壓質(zhì)量。以上兩種調(diào)節(jié)和控制的措施，都有調(diào)整電壓和改變無(wú)功分布的作用，但它們的作用原理和后果不同。利用改變有載調(diào)壓變壓器的分接頭位置進(jìn)行調(diào)壓時(shí)，調(diào)壓措施本身不產(chǎn)生無(wú)功功率，但系統(tǒng)消耗的無(wú)功功率與電壓水平有關(guān)，因此在系統(tǒng)無(wú)功功率不足的情況下，不能用改變變比的辦法來(lái)提高系統(tǒng)的電壓水平，否則電壓水平調(diào)得越高，該地區(qū)的無(wú)功功率越不足，反而導(dǎo)致惡性循環(huán)。所以在系統(tǒng)缺乏無(wú)功的情況下，必須利用補(bǔ)償電容器進(jìn)行調(diào)壓。投補(bǔ)償電容器既能補(bǔ)充系統(tǒng)的無(wú)功功率，又可改變系統(tǒng)中的無(wú)功分布，從而有利于系統(tǒng)電壓水平的提高。因此必須把調(diào)節(jié)變壓器的分接頭與控制電容器組的投、切兩者結(jié)合起來(lái)，進(jìn)行合理調(diào)控，才能起到既改善電壓水平，又降低網(wǎng)損的效果。
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