无功功率过高对发电机及系统的影响分析.doc

无功功率对电力系统的影响分析 电力系统中的无功功率主要用于电路内电场与磁场，并用来在电气设备中建立和维持磁场，完成电磁能量的互相转换，不对外做功，为系统提供电压支撑，在电源与负荷之间提供电压降落所需的势能，虽不直接消耗，但无功的交换将引起发电和输电设备上的电压升降和能量损失。变压器、大量感应式电动机、冰箱，空调等设备，不仅需要向系统吸收有功，同时需要吸收无功，以产生设备维护正常运行所必须的交变磁场。但大量的无功会引起有功损耗，造成电压降，影响电能质量，对发电、供电、配电三方面都会产生不良影响。一、 无功功率对发电机的影响我公司是两台220MW型号为WX23Z109机组，励磁方式为：静子可控硅励磁，恒机端电压自动调节运行方式，发电机视在功率258.8MVA，额定功率220MW，额定电流8301A，额定电压18KV，满载励磁电流1346A，满载励磁电压325V，短路比0.52，额定功率因数0.85根据2009年我公司#1机运行参数保留图片（见附录）分析如下：发电机有功负荷201MW，无功负荷142Mvar,励磁电压306V，励磁电流1357.8A，定子电流最大7980A，发电机端电压17.9KV，母线电压112KV，功率因数0.818，系统频率50Hz。通过运行参数不难看出 ： 1、励磁电流已经超过额定励磁电流的1.009倍，励磁电流长时间过电流运行势必造成发电机转子线圈过热，从而是转子绝缘下降，影响发电机的使用寿命。2、根据功率三角形此时发电机容量为201/0.818=245.7MVA，再增加有功负荷到220MW很难，应为在增加负荷的同时，交轴电枢反应用的励磁多了，那么励磁分给直轴电枢反应来实现无功的部分就少了。所以由于电枢反应，增加有功功率会产生去磁作用，最终导致发电机欠磁，无功功率降低，电压降低。为了维持静态稳定，恒机端电压运行方式由于电压下降从而增加励磁使无功增加，所以根据功率圆，视在功率一定的，发电机不可能满负荷运行。如果维持功率因数不变，发电机有功只能带到210MW，同时无功的增高使网络中的有功损耗增加，即高无功限制了发电机带有功和网络传输有功的能力。励磁电流增加又进一步造成了转子绕组的发热，如果励磁电流继续增加到1.15倍的额定励磁电流时，即If=1.15*1346=1547.9时，根据过励磁反时限保护，18S后将自动减出力，负荷随之下降。如果刻意降低无功负荷，虽然功率因数提高了，带有功能力有了，但势必造成机端电压降低，无法弥补负荷增加时电枢去磁现象，相对励磁较低将是发电机失去暂态稳定，重则引起系统的崩溃。可见，若果无功功率过高，功率因数较低时，不但转子容易发热，限制发电机带无功的能力，也必将限制发电机带有功负荷的能力。怎样既保证发电机能满负荷运行，维持功率因数在0.85左右，无功负荷能满足电压在额定方式下运行，从而励磁电流又不超流呢?1、发电机维持0.85功率因数左右运行，额定负荷才能达到220MW,此时无功为136MW左右，功率圆能说明在无功负荷增加时将限制有功的输出，无功的一味下降将造成机组暂态稳定破坏，引起机组振荡，所以发电机应严格地按照有功功率-无功功率（PQ）极限曲线运行，不得超出曲线范围。最大无功功率受转子温升的条件限制，见下图：由于系统负荷大部分是感性负荷，无功大部分作为变压器、异步电动机等感性负载磁场交换，造成了无功的损耗，此时只有及时投入无功补偿装置或多发无功，才能维持无功的平衡，从而减小电压降和提供功率因数，通过以上分析发电机多发无功将影响发电机的出力和转子的热效应，故最好各个用电单位投入无功补偿装置，即维持了电压，也维持了无功的平衡。2、根据用电单位所用负荷，计算其无功负荷，通过无功计量，多吸收无功者给予无功计费，弥补发电机不能额定出力的费用。3、对没上无功补偿装置的施行限电运行，并督促其及时装备无功补偿装置。二、无功功率对线损的影响电力系统中无功平衡水平对电压水平有很大的影响，如果无功损耗较大将引起系统电压的大幅度下降，设备就不能在额定电压下运行，就不能保证最佳的运行状态，设备处理不够，对设备将产生不良的后果。为了维持无功平衡，在没投无功补偿装置时，发电机必须多发无功才能维持电压的稳定，但是，线路在输送无功功率的同时，需要消耗有功功率。当有功功率一定时，无功越大，则网络中的有功功率损耗越大。当传输能力一定是，无功越小，传输有功的能力越大。所以最好投入无功补偿装置，维持无功的平衡，保持电压的稳定。这样既减少了线路损耗，增加了发电机和线路的带负荷能力，也避免了电压过低对设备出力的影响。三、无功多发对公司经济效益的影响 根据第一条分析，当发电机有功负荷201MW，无功负荷142Mvar,功率因数0.818运行时，有功只能出力210MW,如果，按满负荷220MW算，一年按