試析電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整
劉俊科
論文摘要:電壓是電能質(zhì)量的重要指標,電壓過高或過低都會對電網(wǎng)和用戶造成嚴重的危害。隨著社會的發(fā)展,用戶對電能質(zhì)量的要求越來越高。從電壓調(diào)整的必要性、電壓調(diào)整的措施、不同時段電壓調(diào)整的方法幾個方面進行論述,以便更好地服務(wù)社會發(fā)展。
論文關(guān)鍵詞:電壓調(diào)整;電力系統(tǒng);電能質(zhì)量 一、電力系統(tǒng)電壓調(diào)整的必要性
電壓是電能質(zhì)量的重要指標,電壓不合格會對電網(wǎng)造成嚴重的危害。電壓偏移過大,會影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的質(zhì)量和產(chǎn)量,損壞電力設(shè)備,甚至引起系統(tǒng)性“電壓崩潰”,造成大面積停電。 1.電網(wǎng)電壓偏低 (1)電網(wǎng)電壓偏低的原因。由于早期設(shè)計的供電網(wǎng)絡(luò)或配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不合理,特別是一些線路送電距離長,供電半徑大,導線截面小,使線路電壓損失較大。電網(wǎng)無功功率電源不足或無功補償設(shè)備管理不善、長期失修、經(jīng)常停用等,使無功平衡破壞,這是電網(wǎng)電壓水平普遍降低的根本原因。變電所變壓器分接頭位置放置不合理,電網(wǎng)接線不合理,負荷過重,負荷功率因數(shù)低,電力設(shè)備檢修及線路故障等,都可使電網(wǎng)電壓下降。[1] (2)電網(wǎng)電壓偏低的危害。對發(fā)電機的危害:發(fā)電機定子電流隨其功率角的增大而增大。假設(shè)發(fā)電機在正常電壓時定子電流為額定值,若系統(tǒng)電壓降低,發(fā)電機仍要保持其出力,功率角就要增大,必然引起定子電流增大超過額定值。所以這種情況下,必須減少發(fā)電機的出力。對異步電動機的危害:在電力系統(tǒng)的負荷中,異步電動機占很大的比例,如果電壓降低,異步電動機的轉(zhuǎn)差率將增大,從而電動機定子繞組中電流將隨之增大,導致電動機溫升增加,效率降低,壽命縮短。對照明負荷的危害:電網(wǎng)電壓下降,引起電燈功率下降,照明亮度降低。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示,電壓降低10%,白熾燈的亮度降低35%;水銀燈亮度減少20%;日光燈亮度降低10%,而且壽命縮短。如果電壓降低20%,日光燈將不能啟動。對冶金等行業(yè)的危害:電路的有功功率與電壓平方成正比,電路將因為電壓過低而影響冶煉時間,可能導致產(chǎn)品不合格,甚至報廢。電網(wǎng)電壓偏低還可能造成電網(wǎng)振蕩、系統(tǒng)解列、大面積停電,導致斷水、斷氣、電訊中斷,嚴重影響人民生活和社會安全。 2.電網(wǎng)電壓偏高 (1)電網(wǎng)電壓偏高的原因。隨著現(xiàn)代化電網(wǎng)的發(fā)展,大容量機組直接接入超高壓電網(wǎng),以及500kV超高壓線路的投入運行,其線路充電功率較大,每百公里充電功率(電容性無功功率)約10萬Kvar,使220kV~500kV超高壓電網(wǎng)內(nèi)無功過剩,使主網(wǎng)電壓過高。 (2)電網(wǎng)電壓偏高的危害。加速電氣設(shè)備絕緣老化,降低電氣設(shè)備的使用壽命。電壓過高會造成變壓器、電動機等鐵芯飽和,鐵損增大,溫度上升,壽命降低;普通燈泡電壓高出額定值10%壽命會減少到電壓額定值時壽命的30%;電子設(shè)備各種電子陰極電壓每增加5%,陰極壽命減少一半。電網(wǎng)電壓偏高還會影響產(chǎn)品質(zhì)量,使生產(chǎn)出來的產(chǎn)品不合格,造成經(jīng)濟損失;使變壓器等電氣設(shè)備空載損耗增大,增加線損。 電壓的偏移過大不但會影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),而且電壓的波動也可能造成其它不良影響,例如由于電壓波動引起的燈光閃爍會導致人的疲勞。
二、電壓調(diào)整的方式與措施
引起電壓變動的原因有以下幾方面:由于生產(chǎn)、生活、氣象變化造成的;個別設(shè)備因故障而退出運行造成網(wǎng)絡(luò)阻抗變化;系統(tǒng)接線方式改變引起的功率分布和網(wǎng)絡(luò)阻抗變化。以上各種原因占電網(wǎng)電壓變動總原因的20%~30%。 1.電壓調(diào)整的方式 (1)逆調(diào)壓方式。考慮到電網(wǎng)負荷高峰時供電線路上電壓的損耗將增大,應(yīng)將中樞點電壓增大來彌補甚至抵消電壓損耗的增大部分;電網(wǎng)低谷負荷時相應(yīng)的線路上電壓損耗小,將中樞點電壓降低來補償電壓損耗減少的部分。供電線路較長、負荷變動較大的中樞點宜采用這種調(diào)壓方式。采用逆調(diào)壓時,高峰負荷時可將中樞點電壓升高到比額定值高5%,低谷負荷時將其降為額定值。 (2)順調(diào)壓方式。所謂順調(diào)壓方式,就是高峰負荷時允許中樞點電壓略低,低谷負荷時允許中樞點電壓略高。與逆調(diào)壓相對,對供電線路不長、負荷變動不大的中樞點可以采用順調(diào)壓方式。一般情況,順調(diào)壓時,高峰負荷時中樞點電壓最低可允許比額定電壓值高2.5%,負荷低谷時電壓最高可允許比額定電壓值高7.5%。 (3)常調(diào)壓方式。介于逆調(diào)壓與順調(diào)壓兩種情況之間的中樞點,可采取常調(diào)壓方式,即在任何負荷下都保持中樞點電壓為一基本不變的數(shù)值,例如102%~105%額定電壓。
三、不同時段電壓調(diào)整
1.電網(wǎng)平時的電壓調(diào)整 大多數(shù)時間電壓調(diào)整是有規(guī)律可循的。這種情況下,電壓的變化主要是由用戶負荷的變化或聯(lián)絡(luò)線上輸送功率的變化引起的,其變化趨勢一般是事先知道的,相對來說這種電壓變化是比較容易調(diào)整的。但是如果調(diào)整不當,或者不及時(特別是在無功功率不足的電網(wǎng)中),就可能使本來沒有問題的地方出現(xiàn)問題。 需要提高電壓時,一般先將電壓最低地區(qū)的電廠及無功設(shè)備調(diào)大,其中尤其需要以從低到高的電壓順序投入電容器為原則,并由此順序從受端電網(wǎng)到主電網(wǎng)的方向逐步調(diào)整。需要降低電壓時,與提高時相反,首先降低主電網(wǎng)電廠及中樞點的電壓,然后再減少地區(qū)電廠的無功功率,若此時電壓仍偏高,則按從高壓到低壓等級的順序切除無功補償設(shè)備。 2.節(jié)假日時的電壓調(diào)整 節(jié)假日電網(wǎng)電壓的變化特點體現(xiàn)為整個電網(wǎng)的電壓普遍高,其中也可能有個別地區(qū)的電壓嚴重下降。電壓普遍升高的原因是全網(wǎng)的負荷普遍下降,個別地區(qū)電壓嚴重下降則可能是由于該地區(qū)發(fā)電廠發(fā)電機檢修或電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò)線停電檢修引起的。調(diào)度人員必須事先做好有功功率和無功功率的分區(qū)平衡工作,在考慮無功平衡時,應(yīng)考慮無功電源和無功負荷的電壓靜態(tài)特性的影響,并通過計算得出電壓可能升高、降低的水平。節(jié)假日調(diào)壓工作比較復雜,需要隨時進行。
四、結(jié)束語
電壓是電能質(zhì)量的重要指標,合格的電壓對于社會生產(chǎn)和人民生活有著非常重要的意義。采取合理的措施保障合格的電壓是電力部門的重要任務(wù)。