基于工廠電力系統調壓研究

李中韶　谷豐

摘 要：電力系統調壓的目的是保證系統中各負荷點的電壓在允許的偏移范圍以內。本文根據工廠供電負荷大，功率因數不高的特點，對電力系統調壓的兩種重要措施進行分析、計算。

關鍵詞：電力系統；調壓；變壓器；電容器

電力系統的電壓和頻率一樣，都是電能質量的重要標準，保證工廠的電壓與耳朵電壓值的偏移不超過規定的數值，是電力系統運行調整的基本任務之一。各種用電設備是按照額定電壓來設計制造的，只有在額定電壓下運行才能取得最佳的工作效率。當電壓偏離額定值較大時，會對負荷的運行帶來不良影響，影響供電質量，損壞設備，甚至引起全廠電力系統電壓崩潰，造成全廠停電。

電力系統電壓降低時，各類負荷中占比重最大的異步電動機的轉差率將增大。因而，電動機各繞組中的電流也將增大，溫升將增加，效率將降低，使用壽命會縮短。

在電力系統中，為了保證系統有較高的電壓水平，必須要有充足的無功電源。為保障電動機以及各種用電設備的電壓質量符合要求，必須采用各種調壓控制措施。

一、 控制變壓器變比調壓

一般店里變壓器都有可以控制調整的分接抽頭，調整分接抽頭的位置可以控制變壓器的變比。通常分接抽頭設在高壓繞組（雙繞組變壓器）。雙繞組變壓器的高壓繞組上設有若干分接抽頭可供選擇，其中對應于額定電壓UN的稱為主抽頭，容量6300kVA及以下的變壓器，高壓側有三個分接頭，分別為1.05UN，0.95UN。量6300kVA及以上的變壓器，高壓側有五個分接頭，1.05 UN，1.025 UN，0.975 UN，0.95 UN。變壓器低壓繞組不設分接抽頭。

要注意的是當改變高壓側分接開關檔位時，并沒有改變高壓側的電壓（高壓側的電壓是系電源的電壓，這個電壓只能隨負荷等參數波動，不受變壓器高壓側分接開關檔位影響），實際上改變的是高壓繞組的匝數。高壓繞組的匝數一旦改變了，它與中、低壓側之間的變比也就改變了，從而達到了改變中、低壓側電壓的目的。

因此，從整個電力系統來看，控制變壓器變比調壓是以電力系統無功功率充足為基本條件的，當電力系統無功功率電源不足時，僅僅依靠改變變壓器變比是不能達到控制電壓效果的。這時就需要合理的配置無功功率補償設備，以改變電力網絡中的無功功率分布。

二、 利用增設電容器控制電壓

1、并聯電容器控制電壓

在電力系統中并聯電容器，他的作用是在重負荷時發出感性無功功率，補償負荷的無功需要，減少由于輸送這些感性無功功率、電氣設備使用產生的電壓降落。提高負荷端的輸電電壓。

電容器組只能發出感性無功功率，以提高工廠內高電力系統的電壓，而不能吸收感性無功功率，以降低工廠內高電力系統的電壓。工廠內的主變會在重負荷條件下發生電壓偏低、輕負荷條件下發生電壓偏高現象。因此，為了充分利用無功功率補償容量，電容器組只需要在重負荷時投入，輕負荷時全部退出。也就是說，變壓器的變比應該按照最小負荷時電容器組全部退出運行來選擇。

變壓器變比選定以后，再按最大負荷時變壓器低壓母線要求的電壓確定應該設置的電容器組容量，這樣可以充分利用電容器的設備容量，能夠在滿足負荷對控制電壓要求的前提下，設置的電容器最少。

2、串聯電容器控制電壓

在輸電線路上串聯接入電容器，利用電容器上的容抗補償輸電線路中的感抗，使電壓損耗計算式中的分量減小，從而提高輸電線路末端的電壓。

如果近似認為接近輸電線路的額定電壓，則有：

上式中，為經串聯電容補償后輸電線路末端電壓需要升高的電壓增值數值。所以就可根據輸電線路末端需要升高的電壓數來確定串聯的電容補償的電抗值。同樣，調壓的效果值也隨無功功率符合Q變化而改變。無功功率負荷增大時末端所太高的電壓降增大，無功功率負荷減小時末端所抬高的電壓也隨之減小。而無功功率負荷增大時導致末端電壓下降，此時也正是需要升高末端電壓。串聯電容器調壓方式與調壓要求恰好一致，這也是串聯電容器補償調壓的一個顯著優點。由于工廠供電通常都是10kV以下電壓等級，負荷波動大且頻繁，功率因數不高，因此這種補償方式更適合于工廠供電。

在以上兩種調壓方式中，第一種采用變壓器有載調壓，即靈活又方便尤其是電力系統中個別負荷變化規律相差懸殊的工廠，不采用有載調壓變壓器調壓幾乎無法滿足負荷對電壓質量的要求。另一種并聯電容器補償或串聯電容器補償，它們都可以提高電力系統電壓和減少電力系統有功功率損耗。但是他們補償的效果是不一樣的。串聯電容器補償可以直接減少電力系統的電壓損耗以提高電力系統末端電壓的水平；而并聯電容器補償則是銅鼓減少電力系統流通的無功功率而減小電壓損耗，以提高電力系統末端電壓水平。以上兩種方式就是工廠中較為常見的兩種調壓方式，都可以實現調壓，保證電力系統穩定運行的需求。

參考文獻：

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[2]何仰贊等 編著 《電力系統分析》 武漢：華中理科技學出版社，2002

[3] 李先彬主編 《電力系統自動化》 北京：水利電力出版社，1995