摘要：针对电力系统中无功功率与电压的作用进行简单分析，从发电机控制电压、调节电压，变压器控制电压、调节电压，串联电路控制电压、调节电压以及无功功率补偿设施控制电压、调节电压等等方面，阐述电力系统中电压控制的方式，并基于实际案例进行问题分析，最后提出电网电压质量与无功电力管理的相关发展建议。
关键词：电网电压质量；无功电力管理
当前电力系统中电能的质量水平管理，多采用电网电压作为评价标准，电压的质量会直接影响电力设备的平稳运行，关系到电能传输中的实际损耗以及群众的安全用电等等。电力系统运输中实际运行的状态，取决于电网无功功率能否达到平衡。电网电压过低，则电力系统中的电能流失问题会相对比较严重。电网电压过高，则会造成电力系统中安全性能降低等问题，加强对电网电压质量与无功电力管理十分必要。
1. 电力系统中无功功率与电压的作用
电力系统能够稳定运行，和无功功率的调节以及系统电压的控制密切相关。电压是电力能量控制的关键所在，基于某种角度而言，系统的电压质量会直接影响整个电力系统。若用户使用的电压较高，则会增加整个变电所所负荷的能量，用户在使用电器的过程中，也会受到较大影响，甚至会损坏居民所使用的电力设施[1]。若输电线路长时间处于超高压的状态下，电晕损耗也会相对增加，严重的情况下会直接造成电压崩溃问题，造成大面积的停电问题发生。若输电线路长时间处于电压较低的情况下，则会造成电量损耗严重或者有功功率损耗等问题，对整个电力系统的稳定性会产生阻碍性影响。
电压额定状态是保证电力系统平稳运行的重要前提，基于经济学角度与技术角度而言，必须基于当前电网电压质量与无功电力管理的实际情况进行分析，明确电压值并作出统一性的规定，保证电力系统中电压的质量。
2. 电力系统中电压控制的方式分析
纵观当前电力系统中电压控制的实际方式，主要包含发电机控制电压、调节电压，变压器控制电压、调节电压，串联电路控制电压、调节电压以及无功功率补偿设施控制电压、调节电压等。
2.1 发电机控制电压、调节电压
借助发电机励磁电流控制电压，能够使发电机端电压发生转变。端电压偏移规定值上下5%的条件下，发电机能够正常运行[2]。针对于一些小系统而言，发电机能够直接向其供电，但是因为供电线路相对较短，故而在输电线路中，电压损耗也会相对较小，能够直接通过发电机实施电压的全面控制，保证负荷电压能够处于标准状态下。
因为发电机不需要配置其他的额外设施，故而这种电压控制与调节的方式相对比较理想，具有经济、合理的特点[3]。但是这种应用方式难以适用于电压等级较高、输电线路较多的电力系统，会造成电力负荷问题。
2.2 变压器控制电压、调节电压
电力变压器通常情况下具有调节、控制分接抽头的效果，能够通过分接抽头的调整，使变压器的变比能够得到有效控制[4]。无功功率的分布，通常和每一节点位置电压在高压电网中的关系密切，能够通过变压器的变化与控制，使负荷节点位置的电压能够得到有效控制，从核心上转变无功功率。因为变压器并不是无功功率电源，故而全面的全电力系统无功功率电源在电力系统中对变压器变比调节，属于电压调节与控制的基础。故而可知，电力系统在无功功率电源匮乏的情况，难以通过变压器的变比，转变与调节电压，具有一定的局限性特点。
2.3 无功功率补偿设施控制电压、调节电压
电容器、调相机以及静止补偿器，均属于并联补偿设施，其主要功能为在重负荷的情况下发出感性无功功率，以使负荷需求得到补偿，降低由此类感性无功功率输送而产生的输电线路电压，保证负荷端位置输出电压的实际效果。
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2.4 串联电路控制电压、调节电压
串联电容器适合的输配电线路主要满足以下几个方面：（1）具有较低的功率因数；（2）供电电压应当为10kV或者35kV；（3）具有频繁且较大的负荷波动。串联电路控制电压主要是借助电容器，在输电线路中进行线路串联接入，采用电容器中的容抗，对输电线路实施感抗补偿，进而达到降低电压损耗分量，稳定输电线路末端位置电压等目的。
3. 某电力系统中的无功情况实例分析
3.1 某电力系统的基础情况介绍
某电力公司下属供电局中，工包含35kV及以上变电站120座，500kV变电站3座，220kV变电站19座，110kV变电站90座，35kV变电站8座。所有变电站均配置了相应的电力无功补偿设备。
3.2 电力无功设备的设置以及调节方式分析
某市电力系统的电网无功补偿设备大多数都装备于35千伏及10千伏母线上，配置原则是就地补偿原则，保证将电网的无功功率平衡分配到各个区域。电压调节中，具体包含以下几个方面的方式：（1）采用变压器设备调节。变压器对电网无功功率的调节，主要可以划分为有载调节和无载调节。有载调节指的是电力系统在不断电的情况下，对电力系统电能质量、电压等实施有效控制，保证供电的安全与迅速。无载调节则需要在断电处理的方式进行调节，相较于有载调节的方式，具有一定的局限性特点，灵活性相对较差。（2）采用电抗器实施电压调节。有载调节会伴随着调节机动灵活，对电压的调节幅度相对较大。但是电力系统无功功率不够充分的情况下，有载调节只能发挥调节电压的作用，保证电压的均衡性分布，难以对电力系统实施全面的电力无功处理。采用电抗器能够有效解决这一问题，提升电力系统调节的效果，减少电力网络中的无功，降低电力电网的电压。
4. 无功设备建设与管理的未来发展建议
4.1 加强电网无功设备与变压器的日常养护
相关部门应当按照国家相关标准、要求等，对当前现有的变电站设备实施日常养护管理，保证变压器调节装备与无功装置的有效运转。针对于无功装置匮乏的变电站，则需要及时向相关部门进行反应，增加无功设备，继而保证变电站无功功率的稳定分布，降低电能传输中的损耗量，促进电网经济的平稳运行。
4.2 科学调节变压器的电能输出量
当前很多地区电变站存在着电能供应负荷量过重的问题。针对于这种情况，需要适当考虑调节变压器的实际扩容，或者也可以增加变电站的电能输出量，降低变电站的实际无功需求。
4.3 提升用户管理重视程度
电力系统中市场部门应当充分发挥其工作价值，加强对用户的管理，提升用户管理的重视程度，更好的保护变压器装置，特别是用电超负荷的地区，则更需要加强日常引导与监督管理，保证无功在区域中的平衡分布。
结束语
电力系统中无功电力管理的效果，会直接影响电网电压的质量，在充分保证电力电压的同时，需要配置足够数量的无功设备电源予以备用，进而保证电力经济的各项指标，保证各类控制设备的平稳运行，减少电力传输中的能源损耗，构建完善的电力系统。
参考文献
[1]安军,穆钢,郑太一,等.改善电网电压水平的发电机励磁系统调差系数优化策略[J].电力系统自动化,2013,23（21）:97-101.
[2]康成功,李献伟,张国军.分布式电源参与的配电网电能质量控制策略研究[J].电力系统保护与控制,2016,16（22）:99-105.
[3]王明星,穆钢,安军,等.电力系统多时段多目标的发电机励磁系统调差系数优化整定[J].电网技术,2013,11（14）:3178-3183.
[4]周专,常喜强,吕盼,等.风电场动态无功补偿设备引发低频振荡实例分析及建议[J].四川电力技术,2015,05（32）:11-15.
论文作者:钟金城
论文发表刊物:《电力设备》2017年第2期
论文发表时间:2017/4/7
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