陈月玲

摘要：本文从电力系统电压下降的原因入手，阐述了电网运行电压降低对发电机、电动机以及电力系统稳定运行的影响；根据电压下降的原因提出了相关的电压控制措施，并将各种调压措施进行比较说明调压措施使用的条件。

关键词：电力系统；电压；发电机；变压器变比；无功功率补偿

稳定的电压是电力设备正常运行的重要保障，是电能质量优劣的重要评价标准之一，同时也是用户的基本用电需求。电厂中的各种机器和用户的各种家电在設计时也都是以额定电压为前提，电压降低将会对这些设备造成十分严重的损坏。优化电力系统中电压的稳定性不仅可以保障企业办公、工厂生产、居民生活等方面的正常开展，而且还是提升电力系统整体性能的关键因素。

1 电压降低的原因分析

系统无功不足或无功功率分布不合理，所以电压调整问题主要是无功功率的补偿与分布问题。系统的无功功率对电压水平影响极大，维持电网正常运行下的无功潮流的合理平衡，可以提升电力供应水平，有效确保电力系统的良性运转，使其更加安全、可靠。

2 电压降低的不良影响

2.1 减少发电机所发有功功率

当电力系统电压降低，长期低于其允许电压值，发电机的出力也会发生明显降低。如果功率因数不发生变化，输变电系统输送电力的有功负荷能力将会降低。此时电网运行中的视在功率保持不变，则线路运行输送的有功负荷还会继续降低。当电压出现降低的现象时，将会影响三相负荷的平衡状态，使其无法够正常运行，这时就会出现负序电压与负序电流，提高了系统中一些环节的无功负荷，从而造成了不必要的损耗。

2.2 异步电动机输出功率降低

当电力系统电压降低时，会使异步电动机出现大电流及高温现象，并且电动机的启动过程将大为增加，启动过程中的高温，会使设备无法进行正常运转，有时还会出现不能启动的现象，严重的还会损坏电动机。当转差增大、转速下降时，其输出功率将迅速减少。

2.3 危及电力系统运行的稳定性

当电网低电压运行时，会降低电源的出力，减少输变电设备的送电能力；增加电力网络的功率损耗和电能损耗；如果区域性无功补偿不足，无功的缺额只能由电压降低来补偿，导致无功缺额越来越大，电压越来越低，危及电力系统的安全运行，甚至出现系统不稳或停止运行的现象。

3 电力系统电压控制的措施

3.1 发电机调压

发电机是电压控制的基本手段。由交流发电机的工作原理我们知道，交流发电机的三相绕组产生的相电动势的有效值EΦ==CeФn（V），在这个公式中Ce代表的是结构常数，n代表的是转子转速，Ф代表的是转子的磁极磁通，那么我们就可以看出，交流发电机所产生的感应电动势与转子转速和磁极磁通成正比。而磁极磁通Ф与励磁电流If成正比，减小磁通Ф也就是减小励磁电流If。故自动电压调节装置通过调节励磁电流的大小，使发电机端电压保持在允许值范围内。

3.2 通过变压器变比的调节进行调压

我们将变压器一次绕组匝数与二次侧绕组匝数的比值用字母K来表示，那么变压器一次侧电压和二次侧电压之比等于变比K，故一二次侧电压与变压器的变比为正比例关系。通过调节变压器的变比就能够实现对次级绕组电压调节。

采用固定分接头的变压器进行调压，不可能改变电压损耗的数值，也不能改变负荷变化时次级电压的变化幅度；通过对变比的适当选择，只能把这一电压变化幅度对于次级额定电压的相对位置进行适当的调整。改变变压器的变比调压实际上就是根据调压要求适当选择分接头。

3.3 利用无功功率补偿调压

为了补偿系统的无功损耗，可以在变电系统及输电线路中安装必要的无功补偿装置，主要的无功补偿装置有：

1）同步调相机，实际上就是指处于空载运行状态的同步电动机。为了达到加大系统电压的目的，需要使同步调相机在过励磁运行过程中给系统供给无功功率；为了达到降低系统电压的目的，需要使同步调相机在欠励磁运行过程中在系统中吸收无功功率。

2）电力电容器。电力电容器只能作为无功电源，向系统供给无功功率。电力电容器在原理上相当于产生容性无功电流的发电机。其无功补偿的原理是把具有容性功率负荷并联在同一电容器上，能量在两种负荷间相互转换。这样，电网中的变压器和输电线路的负荷降低，从而输出有功能力增加。在输出一定有功功率的情况下，供电系统的损耗降低。比较起来电容器是减轻变压器、供电系统和工业配电负荷的最简便、最经济的方法。因此，电容器作为电力系统的无功补偿势在必行。当前，采用并联电容器作为无功补偿装置已经非常普遍。

3）静止补偿器。静止补偿器主要由两大部分构成，一部分是可调电抗器，一部分是电力电容器，这两部分在降压的低压母线上进行并联。容性无功功率主要是由电容器进行吸收，母线电压的高低可以被静止补偿器检测到，同时命令可调电抗器对感性无功功率进行吸收，以此来保障系统电压的稳定。预防与控制电网运行低电压的第二条原则则是以调压设备进行电压调节。这样的措施能够实现调节电力负荷变化中引起的电压下降，还能够有效调节输电线路中终端输出电压的不稳定性。

通过安装无功补偿装置，合理地配置无功功率补偿容量以改变电力网的无功潮流分布，能够有效降低系统中电压及有功功率不必要的消耗，确保用户用电的稳定性。

3.4 电压控制方法的选择分析

在进行选择电压控制方法的时候，第一位可以选择的是发电机调压方法。如果在电力系统中无功功率的电源供应十分充分的话，可以选择变压器有载调压方法，这种方法相对来说更方便一些。如果在电力系统中无功功率的电源供应不够，那么第一步就是需要增加无功功率电源，这时候可以选择调相机、并联电容器等调压方法。

4 总结

电网运行过程中，低电压会对电力系统运行与设备正常工作造成严重的不良影响，必须采取相应的电压控制措施，提高电力系统各运行节点的电压，将低电压运行的危害消除，确保电力系统运行的安全性与可靠性。

参考文献：

[1]张铁岩.电气工程基础.北京：人民邮电出版社，2012，12.

[2]路文梅.变电站综合自动化技术.北京：中国电力出版社，2012，6.

[3]李火元.电力系统继电保护与自动装置.2版.北京：中国电力出版社，2009，8.