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本 科 生 毕 业 论 文（设 计）
题 目：关于发电与输配电技术的研究
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层 次： 专科起点本科
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完成日期： 2021年5月16日
人类步入二十一世纪时面临的重大挑战是实现经济和社会的可持续发展， 而在实现可持续发展的条件下保证现代社会可靠优质的电力供应又是紧迫的任务之一。美国工程院评出的20项“20世纪最伟大的工程技术成就”中电气化名列榜首。面向未来，电气化被称为“通向可持续发展的桥梁”。本文以此为背景，对发电与输配电技术进行深入研究，首先对课题研究背景和意义进行分析，之后对无功补偿的基本原理进行阐述。在明确相关理论基础之后对变电站内无功补偿的方法进行分析，主要包含配电站无功补偿分类、配电站无功补偿措施等内容，最后对配电网综合无功补偿进行分析，希望通过本文的研究能够为我国发电与输配电技术的研究带来具有价值的参考和借鉴。
关键词：发电；无功补偿；配电；技术
目 录
1 绪论
1.1 课题的背景及意义
在电力系统中存在着大量的无功负荷。这些无功负荷由电力线路、电力变压器以及用户的用电设备产生。系统运行中流动的大量无功功率，将降低系统的功率因数，增大线路电压损失和电能损失，严重的影响着电力企业的经济效益。解决这些问题的一个有效方法就是进行无功补偿。
系统无功分布的合理与否直接影响着电力系统的安全、稳定与经济效益。无功不足将导致系统电压降低，用电设备不能充分利用，甚至会引发电压崩溃等一系列事故；无功过剩也会造成系统电压的恶化，从而危害系统和设备的安全，而且过多的无功设备又会浪费不必要的投资。另外，假如系统仅以发电机无功出力来平衡无功，将会有大量无功在系统中流动，使线路电压降增大、线路有功损耗增加、供电的经济性下降。总之，合理的无功电源配置能有效地降低网损，保证电压质量、预防事故发生或防止事故的扩大从而提高电力系统运行的经济性、安全性和稳定性。电力系统运行的经济性和电能质量与无功功率有重大的关系。无功功率是电力系统一种不可缺少的功率。大量的感性负荷和电网中的无功功率损耗；要求系统提供足够的无功功率，否则电网电压将下降，电能质量得不到保证。同时，无功功率的不合理分配，也将造成线损增加，降低电力系统运行的经济性。
电网中无功不平衡主要有两方面的原因：一方面是输送部门传送的三相电的质量不高，一方面是用户的电气性能不够好。这两方面的原因综合起来导致了无功的大量存在、在电力系统中，电压和频率是衡量电能质量的两个最重要的指标。为确保电力系统的正常运行，供电电压和频率必须稳定在一定的范围内。频率的控制与有功功率的控制密切相关，而电压控制的重要方法之一就是对电力系统的无功功率进行控制。
现如今大部分用电设备为感性负载，自然功率因素较低，用电设备在消耗有功功率的同时，还需无功功率由电源送往负荷。功率因素是供用电系统的一项重要技术指标，通过合理采用无功补偿技术。可以减少无功功率在电网中的流动。
为了提高企业无功功率补偿装置的经济效益，减少无功补偿的流动，无功补偿应遵循就地补偿，就地平衡的原则，以满足需要。借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因素，降低能耗，改善电网电压质量。
1.2 无功补偿的基本原理
无论是工业负荷还是民用负荷，大多数均为感性。所有电感负载均需要消耗大量的无功功率，而提供这些无功功率途径主要有两条：一是输电系统提供；二是补偿电容器提供。如果由输电系统提供，则设计输电系统时，既要考虑有功功率，也要考虑无功功率。由输电系统传输无功功率，将造成输电线路及变压器损耗的增加，降低系统的经济效。而由补偿电容器就地提供无功功率，就可以避免由输电系统传输无功功率，从而降低无功损耗，提高系统的传输功率。交流电在通过纯电阻的时候，电能都转成了热能，而在通过纯容性或者纯感性负载的时候，并不做功.也就是说没有消耗电能，即为无功功率.当然实际负载，不可能为纯容性负载或者纯感性负载，一般都是混合性负载，这样电流在通过它们的时候，就有部分电能不做功，就是无功功率，此时的功率因数小于1，为了提高电能的利用率，就要进行无功补偿.
无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。
在大系统中，无功补偿还用于调整电网的电压，提高电网的稳定性。
在小系统中，通过恰当的无功补偿方法还可以调整三相不平衡电流。按照wangs定理：在相与相之间跨接的电感或者电容可以在相间转移有功电流。因此，对于三相电流不平衡的系统，只要恰当地在各相与相之间以及各相与零线之间接入不同容量的电容器，不但可以将各相的功率因数均补偿至1，而且可以使各相的有功电流达到平衡状态。
1.3 配电网无功补偿的研究现状
随着地区电网规模的不断扩大，电网结构日趋复杂，负荷迅猛增长，用户对于电压质量的要求日益增高。随着电力市场机制的引入，采取有效措施降低网损、改善电压水平，也已成为直接关系电力企业自身经济效益的课题。因此地区电网的电压无功控制问题越来越受到广大运行人员和研究人员的重视。配电网中每个变电所运行的电网呈树状。对于这种分布负荷型的电网，为了减少配电线路的功率损耗，可以采用分散补偿电容的方式对各负荷点进行无功补偿。对于地区电网来说，无功补偿装置主要是可投切的并联电容（抗）器，无功补偿的效果除取决于补偿容量外，还与补偿位置密切相关，应该怎样确定合理的补偿容量及配置点，才能使整个系统的投资运行费用最小或电压波动最小或网损最小，这是研究人员一直在探索的问题。通常的方法是按照离电源点最远的负荷优先配置电容的原则，依次对每个负荷点的电动机补偿到其最大补偿容量，这种方法简单方便，但忽视了配电网结构、负荷分布、线路属性，及影响程度等关键因素，所得的配置一般不是最好的。不同的电网，其网络结构不同，必须采取不同的控制策略。因此对电网中无功补偿容量的确定及无功电压控制策略等问题进行深入研究无论在理论上和实践上都是很有意义的。
随着国民经济的迅速发展，用电量的增加，电网的经济运行日益受到重视。降低网损，提高电力系统输电效率和电力系统运行的经济性是电力系统运行部门面临的实际问题，也是电力系统研究的主要方向之一。特别是随着电力市场的实行，输电公司（电网公司）通过有效的手段，降低网损，提高系统运行的经济性，可给输电公司带来更高的效益和利润。电力系统无功功率优化和无功功率补偿是电力系统安全经济运行研究的一个重要组成部分。通过对电力系统无功电源的合理配置和对无功负荷的最佳补偿，不仅可以维持电压水平和提高电力系统运行的稳定性， 而且可以降低有功网损和无功网损，使电力系统能够安全经济运行。
《国家电网公司农网“十一五电压质量和无功电力规划纲要》提出，纲要指导思想为：以公司新农村、新电力、新服务农电发展战略为指导，以安全、质量、效益为核心，坚持科技进步，全面提高农网电压无功综合管理水平，持续改善供电质量，降低电能损耗，为社会主义新农村建设提供优质、经济、可靠的电力供应。切实达到《国家电网公司电力系统电压质量和无功电力管理规定》的“无功补偿配制应按照分散就地补偿与变电站集中补偿相结合，以分散为主；高压补偿与低压补偿相结合，以低压为主；调压与降损相结合，以降损为主”的要求。
1.4 本文的主要内容
作为一个研究领域，有关发电与输配电技术的研究问题。
全文共分为四章，各章内容简介如下：
第一章绪论，简述课题的背景和意义、论题的国内外发展现状，介绍论文的主要内容；
第二章变电站无功补偿分类，对配电站无功补偿分类、配电站无功补偿措施以及确定补偿容量的方法进行分析。
第三章配电网的综合无功补偿，对补偿点的确定和输配电网综合无功补偿的基本思路进行分析。
本文最后对全文进行总结，并指出了研究课题的未来发展方向。
