電壓是衡量電能質(zhì)量的主要指標(biāo),電力系統(tǒng)的運(yùn)行電壓水平與無功功率的平衡密切相關(guān):系統(tǒng)的無功電源比較充足,系統(tǒng)就有較高的運(yùn)行電壓水平,反之,無功不足運(yùn)行電壓水平就會(huì)偏低。因此,應(yīng)該力求實(shí)現(xiàn)在額定電壓下的系統(tǒng)無功功率的平衡。
系統(tǒng)擁有的無功功率電源必須滿足正常電壓水平下的無功需求,并留有適當(dāng)?shù)膫溆萌萘俊.?dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)無功功率過剩時(shí),應(yīng)適當(dāng)減少無功電源發(fā)出的無功功率;當(dāng)系統(tǒng)無功功率不足時(shí),應(yīng)當(dāng)補(bǔ)充無功功率。這些能夠靈活調(diào)節(jié)系統(tǒng)無功功率充足性的設(shè)備就是無功功率補(bǔ)償設(shè)備,電力傳輸系統(tǒng)中常見的無功功率補(bǔ)償設(shè)備如下所示。
同步發(fā)電機(jī)是電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分,它既是一個(gè)有功電源,同時(shí)也是最基本的無功電源。在不影響有功功率平衡的前提下,通過調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的大小來改變發(fā)電機(jī)的功率因數(shù),進(jìn)而調(diào)節(jié)無功功率,從而調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行電壓,發(fā)電機(jī)調(diào)節(jié)無功功率具有較低的運(yùn)行費(fèi)用。
同步調(diào)相機(jī)實(shí)質(zhì)上是只發(fā)無功功率的同步發(fā)電機(jī),它在過勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)向系統(tǒng)供給感性無功功率成為無功電源,在欠勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)從系統(tǒng)吸取感性無功功率成為無功負(fù)荷。因此改變同步調(diào)相機(jī)的勵(lì)磁,可以平滑地改變其輸出(或吸收)的無功功率,從而平滑地調(diào)節(jié)所在地區(qū)的電壓。
同步調(diào)相機(jī)的有功損耗較大,并且小容量的調(diào)相機(jī)每kVA容量的建設(shè)投資費(fèi)用也較大,故同步調(diào)相機(jī)宜于大容量集中使用,常安裝在樞紐變電所;同步調(diào)相機(jī)為旋轉(zhuǎn)機(jī)械,運(yùn)行維護(hù)比較復(fù)雜。
靜電電容器只能向系統(tǒng)供給感性無功功率,而不能吸收無功功率。它所供出的感性無功功率與所在節(jié)點(diǎn)的電壓 的平方成正比,即
式中, 為靜電電容器的容抗
靜電電容器作為無功功率補(bǔ)償設(shè)備,優(yōu)點(diǎn)是:
(1)靜電電容器是根據(jù)需要由許多電容器連接組成的,故靜電電容器組的容量可大可小,既可集中使用,又可分散使用,使用比較靈活;
(2)靜電電容器在運(yùn)行時(shí)的功率損耗比較小,約為額定容量的0.3%~0.5%;
(3)靜電電容器沒有旋轉(zhuǎn)部件,維護(hù)比較方便。
缺點(diǎn)是:
(1)無功功率調(diào)節(jié)性能比較差,當(dāng)系統(tǒng)電壓下降需要無功功率時(shí),它供給系統(tǒng)的感性無功功率按電壓的平方減少,導(dǎo)致系統(tǒng)電壓水平進(jìn)一步下降;
(2)它是靠電容器投、切進(jìn)行調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)過程是不連續(xù)的,不能平滑調(diào)壓。
靜止補(bǔ)償器由靜電電容器和電抗器并聯(lián)組成。電容器可發(fā)出無功功率,電抗器可吸收無功功率,兩者結(jié)合起來,再配以調(diào)控電抗器的電力電子調(diào)節(jié)裝置,就成為能夠平滑改變輸出或吸收無功功率的靜止補(bǔ)償器。
與靜電電容器相比,靜止補(bǔ)償器能快速、平滑地調(diào)節(jié)無功功率,克服了電容器作為無功補(bǔ)償裝置只能作電源不能做負(fù)荷,調(diào)節(jié)不連續(xù)的缺點(diǎn)。
與同步調(diào)相機(jī)比較,靜止補(bǔ)償器的優(yōu)點(diǎn)是:
(1)運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單;
(2)功率損耗??;
(3)能做到分相補(bǔ)償以適應(yīng)不平衡的負(fù)荷變化,對(duì)于沖擊性負(fù)荷也有較強(qiáng)的適應(yīng)性。