電網(wǎng)無(wú)功補償和電壓調節
無(wú)功對于電網(wǎng)系統設計來(lái)說(shuō),肯定是非常非常重要的了,這塊其實(shí)內容很多,就做一個(gè)簡(jiǎn)單的梳理總結,有一些工程實(shí)踐中的認識,希望可以互相印證。
無(wú)功對應電壓,有功對應頻率,應該是一個(gè)比較普遍大概的認識,當然沒(méi)錯。所以無(wú)功補償和電壓調節是密不可分的,也是調度考核的重要指標。
一、無(wú)功補償概述和原則
無(wú)功功率比較抽象,它是用于電路內電場(chǎng)與磁場(chǎng)的交換,并用來(lái)在電氣設備中建立和維持磁場(chǎng)的電功率。它不對外作功,而是轉變?yōu)槠渌问降哪芰?。凡是有電磁線(xiàn)圈的電氣設備,要建立磁場(chǎng),就要消耗無(wú)功功率。比如40瓦的日光燈,除需40多瓦有功功率(鎮流器也需消耗一部分有功功率)來(lái)發(fā)光外,還需80乏左右的無(wú)功功率供鎮流器的線(xiàn)圈建立交變磁場(chǎng)用。由于它不對外做功,才被稱(chēng)之為“無(wú)功”。
電力系統的無(wú)功補償與無(wú)功平衡是保證電壓質(zhì)量的基本條件, 首先是一些重要原則當然很多是國網(wǎng)的原則,雖說(shuō)要擺脫國網(wǎng)思路束縛,但是有些好東西還是要保留。
分層分區補償原則: 有鑒于經(jīng)較大阻抗傳輸無(wú)功功率所產(chǎn)生的很大無(wú)功功率損耗和相應的有功功率損耗,電網(wǎng)無(wú)功功率的補償安排宜實(shí)行分層分區和就地平衡的原則。所謂的分層安排,是指作為主要有功功率大容量傳輸即220--500 kV電網(wǎng),宜力求保持各電壓層間的無(wú)功功率平衡,盡可能使這些層間的無(wú)功功率串動(dòng)極小,以減少通過(guò)電網(wǎng)變壓器傳輸無(wú)功功率時(shí)的大量消耗;而所謂分區安排、是指110k V及以下的供電網(wǎng),宜于實(shí)現無(wú)功功率的分區和就地平衡。
電壓合格標準:
500kV母線(xiàn):正常運行方式時(shí),最高運行電壓不得超過(guò)系統額定電壓的+10%;最低運行電壓不應影響電力系統同步穩定、電壓穩定、廠(chǎng)用電的正常使用及下一級電壓調節。
發(fā)電廠(chǎng)和500kV變電所的220kV母線(xiàn):正常運行方式時(shí),電壓允許偏差為系統額定電壓0~+10%;事故運行方式時(shí)為系統額定電壓的的-5%~+10%。
發(fā)電廠(chǎng)和220kV變電所的110kV~35kV母線(xiàn):正常運行方式時(shí),電壓允許偏差為相應系統額定電壓-3%~+7%;事故后為系統額定電壓的的±10%。
帶地區供電負荷的變電站和發(fā)電廠(chǎng)(直屬)的10(6)kV母線(xiàn):正常運行方式下的電壓允許偏差為系統額定電壓的0~+7%。
無(wú)功補償配置原則:各電壓等級變電站無(wú)功補償裝置的分組容量選擇,應根據計算確定,最大單組無(wú)功補償裝置投切引起所在母線(xiàn)電壓變化不宜超過(guò)電壓額定值的 2.5%,并滿(mǎn)足主變最大負荷時(shí),功率因數不低于0.95。
以上只是大概的比例估計,具體工程的變電站的無(wú)功配置是需要通過(guò)計算的,計算分不同運行方式(針對容性和感性),無(wú)功計算一般是有無(wú)功交換的整個(gè)區域一起計算 ,主要與區域負荷、電廠(chǎng)和外部無(wú)功輸入、區域內變電站進(jìn)出線(xiàn)充電功率有關(guān)。
無(wú)功不足應采取的措施:
要求各類(lèi)用戶(hù)將負荷的功率因數提高到現行規程規定的數值。
挖掘系統的無(wú)功潛力。例如將系統中暫時(shí)閑置的發(fā)電機改作調相機運行;動(dòng)員用戶(hù)的同步電動(dòng)機過(guò)勵磁運行等。
根據無(wú)功平衡的需要,增添必要的無(wú)功補償容量,并按無(wú)功功率就地平衡的原則進(jìn)行補償容量的分配。小容量的、分散的無(wú)功補償可采用靜電容電器;大容量的、配置在系統中樞點(diǎn)的無(wú)功補償則宜采用同步調相機或靜止補償器。
電壓中樞點(diǎn):指那些能夠反映和控制整個(gè)系統電壓水平的節點(diǎn)(母線(xiàn))。
中樞點(diǎn)的無(wú)功電壓控制至關(guān)重要,一般根據實(shí)際情況選擇以下作為中樞點(diǎn):(1)大型發(fā)電廠(chǎng)的高壓母線(xiàn);(2)樞紐變電所的二次母線(xiàn); (3)有大量地方性負荷的發(fā)電廠(chǎng)母線(xiàn)。
二、無(wú)功補償來(lái)源和電壓調節設備
1)同步發(fā)電機:同步發(fā)電機是電力系統中最重要的無(wú)功補償設備。往往依照不同系統條件和不同的安裝位置,根據需要選擇不同的發(fā)電機額定功率因數。位于負荷中心附近的發(fā)電機組,宜于有較大的送出無(wú)功功率的能力,可以供應正常負荷的部分無(wú)功功率需求外,還可以在正常時(shí)保留一部分作為事故緊急儲備,非常重要。
至于送端電廠(chǎng)的發(fā)電機組,特別是遠方電廠(chǎng),由于無(wú)功功率不宜遠送的規律,它發(fā)出的無(wú)功功率主要用以補償配出線(xiàn)路在重負荷期間的部分無(wú)功功率損耗,實(shí)現超高壓網(wǎng)無(wú)功功率的分層平衡。功率因數一般都較高。例如,巴西伊泰普水電.站中,有9臺765MW的機組接在交流側,經(jīng)900k m ,765kV交流線(xiàn)路到受端,機組的額定功率因數選為0. 95,另9臺7機通過(guò)直流線(xiàn)路到受端,其額定功率因數選為 0. 85 ,因為前者只需要補償線(xiàn)路,后者還需要補償換流站的無(wú)功(換流站的無(wú)功需求相當大)。
反過(guò)來(lái)說(shuō),接到超高壓電網(wǎng)特別是位于遠方的發(fā)電機組需要具有適當的進(jìn)相運行能力(吸收無(wú)功),使能在系統低負荷期間,吸收配出的超高壓線(xiàn)路的部分多余無(wú)功功率,以保持電廠(chǎng)送電電壓不超標。這點(diǎn)在工程實(shí)踐中往往是一個(gè)后備方案,即機組的進(jìn)相運行來(lái)調整電壓。我國一般現在機組都會(huì )做進(jìn)相運行試驗。
2)輸電線(xiàn)路:輸電線(xiàn)路既能產(chǎn)生無(wú)功功率(由于分布電容)又消耗無(wú)功功率(由于串聯(lián)阻抗)。當沿線(xiàn)路傳送某一固定有功功率,線(xiàn)路上的這兩種無(wú)功功率適能相互平衡時(shí),這個(gè)有功功率,叫做線(xiàn)路的“自然功率”。這點(diǎn)應該是較為基本的認識,所以有功潮流大的線(xiàn)路,無(wú)功消耗也大,自然產(chǎn)生較少無(wú)功;空載線(xiàn)路也最容易貢獻無(wú)功,從而抬升電壓。尤其是500kV層面小負荷方式下容易無(wú)功剩余。
3)變壓器:變壓器是消耗無(wú)功功率的設備。除空載無(wú)功損耗外,當傳輸功率時(shí),又通過(guò)串聯(lián)阻抗產(chǎn)生無(wú)功損耗。依前所述理由,通過(guò)變壓器傳送大量的無(wú)功功率在運行中應當是力求避免的,當變壓器短路阻抗大時(shí)更當如此。通過(guò)變壓器傳送功率產(chǎn)生的電壓降,可以適當選擇變壓器的電壓抽頭予以補償。
電壓器主要分為三類(lèi):供電變壓器、電廠(chǎng)升壓變、電網(wǎng)聯(lián)絡(luò )變。
供電變壓器:不但向負荷提供有功功率,也往往同時(shí)提供無(wú)功功率,而且一般短路阻抗也較大。對于直接向負荷中心供電的變壓器,宜于配置帶負荷調壓分接頭,在實(shí)現無(wú)功功率分區就地平衡的前提下,隨著(zhù)地區負荷的增減變化,配合地區無(wú)功補償設備并聯(lián)電容器及低壓電抗器的投切,以隨時(shí)保證對用戶(hù)的供電電壓質(zhì)量,這點(diǎn)國網(wǎng)電力系統導則中有規定。
對這類(lèi)變壓器是否要采用隨電壓而自動(dòng)調壓分接頭,國際上并無(wú)統一做法。因為變壓器自動(dòng)調壓的作用不總是積極的,如果在系統無(wú)功功率缺傾很大的時(shí)候,也一定要保持負荷的電壓水平而調整電壓分接頭,勢必將無(wú)功功率缺額全部轉嫁到主電網(wǎng),從而可能引起重大系統事故。如19 78年12月19日法國大停電事故,1983年12月27日的瑞典大停電事故和1987年7月23日日本東京系統大停電事故的起因,都直接與供電變壓器自動(dòng)調電壓分接頭有關(guān)。本質(zhì)上原因在于這只是一種間接手段,但不能改變系統的無(wú)功需求平衡狀態(tài)。
發(fā)電機升壓變:這一類(lèi)變壓器是否配電壓分接頭和是否帶負荷調節電壓分接頭,沒(méi)有定論,發(fā)電機本身已經(jīng)是很方便的無(wú)功調節設備,在升壓變壓器上配電壓分接頭似乎并沒(méi)有什么特殊必要。當然,各個(gè)系統有各自的傳統習慣和做法。
主網(wǎng)聯(lián)絡(luò )變壓器:這一類(lèi)變壓器的特點(diǎn)是容量大,如500 /220/35主變。在研究這一類(lèi)變壓器是否應當裝設帶負荷調節的電壓分接頭時(shí),有兩個(gè)特點(diǎn)值得考慮,第一,無(wú)功功率補償和調節能力的分層平衡,決定了作分連接兩大主電網(wǎng)的聯(lián)絡(luò )變壓器,原則上不應承擔層間交換大量無(wú)功功率的任務(wù),而單純因有功負荷變化所造成的電壓變化則較小,第二,一般地說(shuō),因為連接的是主電網(wǎng),每一側到變壓器母線(xiàn)的短路電流水平都相當高,都將遠大于變壓器本身的容量,調節變壓器的電壓分接頭已經(jīng)失去了可以有效調節母線(xiàn)電壓的作用。1982年國際大電網(wǎng)會(huì )議變壓器委員會(huì )提出過(guò)一份報告,特別指出了有了帶負荷調節電壓分接頭,不僅它本身不可靠,同時(shí)還增加了變壓器整體設計的復雜性。當然這也不是絕對的,也需要視具體情況而定。
4)并聯(lián)電容器:并聯(lián)電容器早已廣泛地用于較低電壓的供配電網(wǎng)和用戶(hù),又稱(chēng)低容,用于補充無(wú)功。最大特點(diǎn)是價(jià)格便宜而又易于安裝維護。國際上,各大電力系統都是逐年不斷地大且增加采用并聯(lián)電容器,大多數是為了控制負荷功率因數,也有一些接到主變壓器三次側作為無(wú)功補償調節的手段。并聯(lián)電容器的性能缺陷是,它的輸出功率隨母線(xiàn)電壓降低而成平方地降低,這在電壓低的情況下將可能導致惡性循環(huán)。
5)并聯(lián)電杭器:并聯(lián)電抗器是吸收無(wú)功功率的設備。500kV線(xiàn)路直接接到線(xiàn)路上,稱(chēng)為高抗,之前過(guò)電壓部分已經(jīng)提到過(guò)它的作用(限制工頻和操作過(guò)電壓,避免自勵磁、與中性點(diǎn)小電抗相配合,可以幫助超高壓長(cháng)距離線(xiàn)路在單相重合閘過(guò)程中易于消弧,從而保證單相重合閘成功);220kV線(xiàn)路一般裝在變壓器繞組三次側,為低抗。
6)串聯(lián)電容器: 又稱(chēng)串補,用于補償線(xiàn)路的部分串聯(lián)阻抗,從而降低輸送功率時(shí)的無(wú)功損耗,因而也是一種無(wú)功補償設備。但串聯(lián)電容更是電力系統經(jīng)遠距離輸電時(shí)比較普遍采用的提高系統穩定和送電能力的重要手段。南網(wǎng)運用相當多。
串聯(lián)電容器提升的末端電壓的數值QXC/V(即調壓效果)隨無(wú)功負荷增大而增大、無(wú)功負荷的減小而減小,恰與調壓的要求一致。這是串聯(lián)電容器調壓的一個(gè)顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)。但對負荷功率因數高(cosφ>0.95)或導線(xiàn)截面小的線(xiàn)路,由于PR/V分量的比重大,串聯(lián)補償的調壓效果就很小。
在高壓系統中采用串聯(lián)補償,也有一些困難。一是補償站本身的復雜性,要求能在故障切除后即時(shí)再投入串聯(lián)電容和對串聯(lián)電容器本身的保護。近年來(lái)開(kāi)發(fā)的氧化鋅非線(xiàn)性電阻保護系統,有助于解決這方面的困難,其次是增加了繼電保護的困難,傳統的距離保護用在串聯(lián)補償線(xiàn)路上遇到一些特殊的問(wèn)題;第三,要解決汽輪發(fā)電機組配出串聯(lián)補償線(xiàn)路可能產(chǎn)生的次同步諧振問(wèn)題(這塊是一個(gè)獨立課題,出現過(guò)不少事故)。
7)同步調相機:同步調相機是最早采用的一種無(wú)功補償設備,現在基本不采用。但為了適應電網(wǎng)穩定以及直流輸電的需要,在一些情況下仍然具有它的特定作用。
8)靜止補償器SVC: 靜止補償器有電力電容器和可調電抗并聯(lián)組成。電容器可發(fā)出無(wú)功功率,電抗器可吸收無(wú)功功率,根據調壓需要,通過(guò)可調電抗器吸收電容器組中的無(wú)功功率,來(lái)調節靜止補償其輸出的無(wú)功功率的大小和方向。靜止補償器能快速平滑的調節無(wú)功功率,以滿(mǎn)足無(wú)功補償裝置的要求。這樣就克服了電容器作為無(wú)功補償裝置只能做電源不能作負荷且不能連續調節的缺點(diǎn)。但其也不適用于一個(gè)受端系統很弱的電網(wǎng)中,因為其容量將隨母線(xiàn)電壓下降而成平方地降低。
從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)靜止補償器主要是一種反應迅速的無(wú)功功率調節手段。和同步調相機比較,雖然造價(jià)相當,但靜止補償器的調節遠為快速,’這是一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)。而為了能發(fā)揮它在需要時(shí)的無(wú)功功率快速調節能力,至于因正常負荷變動(dòng)引起的電壓變化,過(guò)程比較緩慢,用一般的便宜得多的電容器與電抗器投切等,完全可以滿(mǎn)足要求,沒(méi)有必要選用這種高性能的設備。所以一般用于負荷沖擊大的節點(diǎn)、電壓樞紐節點(diǎn)、功率容易波動(dòng)的聯(lián)絡(luò )線(xiàn)兩側以及事故緊急備用節點(diǎn)。
至于更為先進(jìn)的TCSC、STATCOM等設備放在以后的柔性電力系統里面提及。
三、系統無(wú)功設計
1) 系統各點(diǎn)允許的最高長(cháng)期運行電壓,受接入電力設備絕緣水平和變壓器飽和的限 制。例如在我國,規定500kV電網(wǎng)的最高長(cháng)期運行電壓為550kV,變壓器的最高運行電壓不得超過(guò)相應電壓分接頭額定值的105%等。
2)系統各點(diǎn)的最低運行電壓,決定于電力系統穩定運行需要和變壓器帶負荷電壓分接頭的調正范圍的要求,對于發(fā)電廠(chǎng),還受廠(chǎng)用電要求的制約。
3)國外大多數電力系統考慮,允許的電壓波動(dòng)范圍都在額定值的±5%-±10%的范圍(正常和N-1方式)
在設計電力系統的無(wú)功功率時(shí),還需要考慮如下的一些基本要素:
不使超高壓長(cháng)距離線(xiàn)路的甩負荷過(guò)電壓超過(guò)一定允許值(穩態(tài)工頻過(guò)電壓值)
保證電網(wǎng)的送電穩定性。這是對電網(wǎng)最低電壓水平的限制。為了在各種可能的正常運行和規定事件后的電網(wǎng)運行方式下,保持運行中的所有輸電線(xiàn)路都有一定的穩定裕度因而要求各樞紐變電所電壓能保持高于一定的最低水平。事故一般考慮N-1,也有的考慮嚴重些N-2。世界上發(fā)生了不止一次因電壓?jiǎn)?wèn)題引起的系統大事故,這點(diǎn)會(huì )在以后電網(wǎng)大停電部分提及,電力系統穩定部分也會(huì )涉及。
直流輸電的需要。直流輸電的換流裝置無(wú)論以整流器方式或逆變器方式運行時(shí),都將從交流側吸收無(wú)功功率,這一部分無(wú)功需求相當大,也是直流輸電系統需要重點(diǎn)考慮的內容。
解放發(fā)電機和同步調相機的無(wú)功功率能力,使之留作事件后的緊急補償需要。如并聯(lián)電容器作為正常時(shí)的無(wú)功功率補償,完成正常運行時(shí)校正電壓的任務(wù),而把發(fā)電機之類(lèi)的旋轉無(wú)功容量空出來(lái)作為事故備用。這也是國外系統的一種普遍做法。
對于無(wú)功功率的事故緊急備用問(wèn)題,可以和電網(wǎng)有功功率的備用情況作比較。在有功功率的安排上,必須留有足夠的調峰容量、調頻容量、運行備用容量以及當發(fā)生大功率缺口時(shí)的按頻率降低自動(dòng)減負荷。電網(wǎng)的無(wú)功功率安排,客觀(guān)上也完全有同樣類(lèi)似的要求,但卻一直不如有功功率那樣明確。
就電網(wǎng)特性而論,兩者最大的不同在于: 對于頻率,是全網(wǎng)一致,電網(wǎng)中任一點(diǎn)的有功電源和有功負荷的增減對電網(wǎng)頻率變化都起到基本同樣的影響; 而對于電壓,則是區域性乃至逐點(diǎn)式的,各點(diǎn)的無(wú)功電源和無(wú)功負荷對電壓變化的影響,主要是就地的,因而必須分層分區安排和調節,使無(wú)功電源與無(wú)功負荷基本逐點(diǎn)對應。所以當著(zhù)電網(wǎng)發(fā)生了大的無(wú)功功率缺額的時(shí)候,在現實(shí)生活中卻很難按照處理有功功率缺額相類(lèi)似的原則去處理。
所以這就導致實(shí)際生產(chǎn)中,發(fā)生較大事故時(shí)無(wú)功電壓調節相當困難,導致電壓崩潰等嚴重后果。
對于高壓電網(wǎng),需要制訂專(zhuān)門(mén)的無(wú)功功率規劃,除了主要由地區電廠(chǎng)供應地區負荷的小系統外,一般都需要在全系統的基礎上進(jìn)行無(wú)功功率補償設備的協(xié)調配置。許多系統的做法,首先是按系統峰負荷時(shí)運行方式,決定配置無(wú)功功率的補償容量; 然后按系統低谷負荷時(shí)的運行方式進(jìn)行校核,決定線(xiàn)路充電功率的吸收容量及其實(shí)現手段。
無(wú)功功率補償的設計,一般需要研究?jì)纱箢?lèi)系統結構情況下的三種運行方式。兩大 類(lèi)系統結構:正常和N-1;三種運行方式:大負荷,小負荷,潮流倒送方式。
系統無(wú)功設計時(shí),還有一些細節問(wèn)題:
500kV雙回線(xiàn)在運行中突然斷開(kāi)一回,其后果是原來(lái)由斷開(kāi)那回線(xiàn)傳輸的有功功率將立即轉移到保留在運行中的一回線(xiàn)上來(lái)。由于保留在運行中的那回線(xiàn)的電流突然增大,線(xiàn)路的無(wú)功損耗將成平方地增大。同時(shí)還失去了原來(lái)一回線(xiàn)的充電功率,這個(gè)缺額不小而且必須由兩側系統立即提供補償。瑞典1983年12月17日的大停電事故就是由于主輸電線(xiàn)路跳閘,受端無(wú)功補償能力不足引發(fā)的。
在運行的電網(wǎng)中,為了解決這類(lèi)問(wèn)題,可以采取連切部分送端機組,或在條件合適的情況下連切部分受端負荷,以減少通過(guò)保留運行線(xiàn)路中的傳輸電力,以保持事件后系統的穩定運行。但是這種后備措施,應當留給生產(chǎn)運行系統,以應付實(shí)際可能出現的比設計系統時(shí)選取的更為嚴重的情況下的事件。
高低壓電磁環(huán)網(wǎng)運行中高壓線(xiàn)路突然因故斷開(kāi)。例如500kv與220kV線(xiàn)路或220 kV與110kV線(xiàn)路并行運行。在我國,這種情況都發(fā)生在新出現高一級電壓電網(wǎng)的初期,在這樣的并聯(lián)環(huán)網(wǎng)上傳輸有功功率,大部分將通過(guò)高壓網(wǎng)一邊的線(xiàn)路。如果傳輸的有功功率較大,當環(huán)網(wǎng)中高壓線(xiàn)路因故障斷開(kāi)后,通過(guò)并聯(lián)低壓線(xiàn)路傳送的電力,將立即增大到遠遠大于它的自然功率,其后果,或者立即引起同步運行穩定性破壞,或者受端系統電壓崩潰,或者因超過(guò)線(xiàn)路的熱容量功率而燒斷線(xiàn)路。這些事故,在我國的運行電網(wǎng)中,都分別不止一次的發(fā)生過(guò),是嚴重的事故后運行情況。所以這種高低壓電磁環(huán)網(wǎng)設計時(shí)必須避免。
是否要利用500kV線(xiàn)路的充電功率。一般來(lái)說(shuō)不會(huì )利用,在輕負荷情況下,無(wú)論采用高壓并聯(lián)電抗器或是采用低壓并聯(lián)電抗器,總需要恰當地予以補償。對比電網(wǎng)出現低電壓的情況,對于生產(chǎn)運行系統說(shuō)來(lái),如果沒(méi)有設備條件,電網(wǎng)出現高電壓會(huì )成為一種不可控的嚴重現象。長(cháng)期不可控的高電壓,會(huì )給電力設備的安全運行帶來(lái)很大的威脅。
線(xiàn)路高壓電抗器的補償容量,可以考慮選擇為線(xiàn)路充電容量的70%左右,長(cháng)線(xiàn)路可在線(xiàn)路兩端各設一組,中短線(xiàn)路可只在線(xiàn)路一側裝設。這樣,當線(xiàn)路傳送功率為自然功率的55%左右,線(xiàn)路本身的無(wú)功功率適相平衡,而當偏離此值時(shí),兩側系統只需提供不大的無(wú)功補償功率。
四、運行系統的電壓調節
運行系統對電壓的控制,是安排和充分利用電網(wǎng)中的無(wú)功功率補償容最和調節能力, 隨時(shí)保持正常運行情祝下和事故情況后電網(wǎng)中各樞紐點(diǎn)電壓值不超過(guò)規定限頰,并保證電力系統的安全穩定運行。
主要的調壓設備:發(fā)電機、變壓器和其它無(wú)功補償設備(如并聯(lián)電容器/電抗器和SVC等)、直流輸電系統。
調壓的主要手段:1)調節發(fā)電機的端電壓,2)調節變壓器的分接頭,3)調節無(wú)功補償設備的無(wú)功投切容量,4)發(fā)電機、變壓器與無(wú)功補償設備的組合調壓。
調壓的空間范圍:?jiǎn)蝹€(gè)發(fā)電廠(chǎng)變電站的VQC控制,多個(gè)廠(chǎng)站的AVC控制,全局的綜合無(wú)功協(xié)調三級控制。
調壓的時(shí)間范圍:?jiǎn)蝹€(gè)時(shí)段(單一負荷水平)的靜態(tài)控制、多個(gè)時(shí)段(多種負荷水平的動(dòng)態(tài)控制)。
其中有一點(diǎn),無(wú)功優(yōu)化的研究很多,文章很多,但在實(shí)際工程中卻基本沒(méi)有應用,既有操作問(wèn)題,又有若干尚待明確的調節原則問(wèn)題。例如,當運行條件變化,要維持系統的無(wú)功優(yōu)化,根據電網(wǎng)無(wú)功功率與電壓分布的特點(diǎn),勢必要求全系統各點(diǎn)的各種無(wú)功功率調節手段與電壓調節手段頻繁動(dòng)作,而如果沒(méi)有高度發(fā)達的電力通信網(wǎng)絡(luò )和自動(dòng)化條件,實(shí)際上就辦不到。又例如,和頻率調節不一樣,無(wú)功功率的調節和壓調節不可能完全依靠同步機和靜止補償器,因而無(wú)法做到均勻細調;由于不可能建立全網(wǎng)電壓標準,只能以就地側量電壓為依據,這些累計的測量誤差勢必給優(yōu)化帶來(lái)影響,如此等等。
比較現實(shí)的做法是,在留足事故緊急備用的前提下,盡可能使系統中的各點(diǎn)電壓運行于允許的高水平,不但有利于系統的運行穩定性,也可獲得接近于優(yōu)化的經(jīng)濟效益 。
在一些國家的電力系統中還配置了二次電壓調節系統處理電壓?jiǎn)?wèn)題。在電網(wǎng)中實(shí)現了無(wú)功功率及電壓的區域性集中控制,如法國電網(wǎng),很有代表和借鑒意義。在法國系統中,共有三個(gè)控制層(一次、二次及三次)。一般地說(shuō),電壓的快速無(wú)規則變化均由系統電廠(chǎng)機組的“一次作用”進(jìn)行補償。這種一次作用要求快速(反應時(shí)間數秒),因而必須自動(dòng)。主要由機組的勵磁調節實(shí)現,其次靠400/225 kV變壓器的自動(dòng)電壓分接頭。為了處理電壓的慢變化,由“二次”與“三次”控制作用建立系統的新?tīng)顟B(tài),二次控制所管理的是在一地區內可資利用的動(dòng)態(tài)無(wú)功功率,其反應時(shí)間約為3-5min,目前,三次控制為手動(dòng)。從而取得全系統各點(diǎn)電壓的全面協(xié)調。
運行實(shí)踐確認了二次控制的優(yōu)點(diǎn),即在正常情況下電壓得到了較好控制。這其實(shí)也引申出一個(gè)研究方向,就是無(wú)功電壓的控制方式(分散控制、集中控制、協(xié)調控制)