電力系統(tǒng)無功功率補償技術(shù)的相關(guān)研究

【摘 要】現(xiàn)代各個行業(yè)對電力需求量逐步提升。該情況使得電力行業(yè)得到了長足的發(fā)展，成為了國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，電力行業(yè)的各項技術(shù)水平有了較大的提高，其電力系統(tǒng)中的無功功率補償技術(shù)，能夠有效的調(diào)節(jié)電網(wǎng)運行中無功功率的分布狀況，使用的無功補償裝置也可以提高電力系統(tǒng)的功率因數(shù)，減少設(shè)備的功率損耗。本文簡單的說明了電力系統(tǒng)無功功率補償?shù)姆绞?，分析了其中存在的問題，如諧波影響問題、補償方式有缺陷等，并提出了幾點改進措施，包括智能控制系統(tǒng)與晶閘管投切電容器相結(jié)合、靜止無功發(fā)生器、電力有源濾波器、綜合潮流控制器等，為電力系統(tǒng)的管理人員提供一定的參考與借鑒。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)；無功功率補償技術(shù)、現(xiàn)狀；問題

0.前言

社會各界對于電力的消耗量極大，電力資源成為了各項產(chǎn)業(yè)發(fā)展中不可或缺的能源保障之一。在該社會形勢下，電力事業(yè)得到了長足的發(fā)展，各項電力技術(shù)也有了較大的提升。無功補償作為電力行業(yè)的中技術(shù)之一，電網(wǎng)中接入的各類無功補償裝置能夠有效的提升電網(wǎng)的負載及系統(tǒng)的功率因數(shù)，并能夠大幅度的降低設(shè)備的功率損耗，使得電壓更加穩(wěn)定，優(yōu)化供電質(zhì)量。在長距離輸電系統(tǒng)中，該類無功補償裝置能夠有效的提高系統(tǒng)運行的安全性、穩(wěn)定性。但是由于各種因素的影響，其中也存在一定的問題與缺陷，使得其不能完全發(fā)揮出功效，影響運行情況，對其進行深入的研究與探討也是十分有必要的。

1.電力系統(tǒng)無功功率補償?shù)闹饕绞?/p>

一般我國的電網(wǎng)中運用的電容補償技術(shù)可以分為兩個類型，即就地補償技術(shù)和集中補償技術(shù)。如果異步電動機的荷載較為穩(wěn)定，容量大，且不可逆，一般情況下會選擇就地補償技術(shù)，如風(fēng)機、水泵等；其他情況下則一般選擇集中補償技術(shù)[1]。電力系統(tǒng)無功功率補償技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了較長時間，其補償方式也逐步形成了以下幾種類型：

1.1同步調(diào)相機

無功補償裝置其發(fā)展的初期，運用最為廣泛的是同步調(diào)相機，屬于典型的無功補償方式。其能夠有效的達到動態(tài)補償?shù)哪康?，但是其也存在固有的缺陷，包括響?yīng)速度慢、運行復(fù)雜、維護措施繁瑣等。因此在新型的裝置推廣應(yīng)用以后，逐步將其淘汰。

1.2并聯(lián)電抗器

該類無功功率補償裝置時我國現(xiàn)在使用最為廣泛的電抗器主要是固定容量電抗器，其在電力系統(tǒng)中不僅可以吸收容性負荷，并控制系統(tǒng)中的過電壓及諧波的影響。其在抵抗諧波時，如果次數(shù)大于5次，電抗率一般為5%左右；如果次數(shù)超過3 次，則電抗率需要13%，才能夠達到抵抗諧波的效果。

1.3并補裝置

并聯(lián)電容器是無功補償中極為常用的裝置，其是利用電容分組投切，可以準確的監(jiān)測到負載的無功動態(tài)，主要適用于固定無功的補償，屬于有級無功調(diào)節(jié)的方式，但是不能達到無功平滑無級調(diào)節(jié)的要求[2]。

2.無功功率補償存在的問題

上述裝置在運行的過程中，適應(yīng)于不同情況的無功功率的補償，但是其也存在部分問題，影響到補償?shù)男Ч?，需要管理人員予以高度的重視。具體有以下幾點：

2.1諧波影響問題

電容器可以在一定程度上抵抗電力諧波，如果系統(tǒng)中電力諧波較為嚴重時，會使得電容器受到損害或者縮短電容器的壽命。另外電容器會對諧波起到提升的作用，系統(tǒng)中的諧波干擾更大。

2.2補償方式有缺陷

許多電力部門進行無功補償?shù)哪康膬H僅是就地補償，重點集中于補償功率因數(shù)，并沒有關(guān)注系統(tǒng)的損耗情況[3]。

2.3無功倒送問題

一般來說電力系統(tǒng)中是禁止無功倒送，其會使得電流過大，系統(tǒng)的能耗也會隨之增加，如果在負荷較低是進行無功倒送，則會使得電壓偏高，不利于電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

2.4過補欠補問題

電力系統(tǒng)的無功量使得線路電壓產(chǎn)生變化，而線路的電壓情況則很大程度上受到系統(tǒng)情況的影響，部分無功補償設(shè)備是根據(jù)電壓決定無功投切量，極易出現(xiàn)無功過補或者欠補的問題。

3.相應(yīng)改進措施

3.1智能控制系統(tǒng)與晶閘管投切電容器相結(jié)合

科學(xué)的不僅進步，智能技術(shù)得到了空前的發(fā)展，其性能極為強大，逐步運用到了各個領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)無功功率補償技術(shù)中，可以在晶閘管投切電容器中運用微處理器，其能夠開展城府較為復(fù)雜的控制工作，或者進行設(shè)備的檢測，達到動態(tài)無功功率補償?shù)哪康?。智能控制系統(tǒng)中，控制器是晶閘管投切電容器補償裝置最為重要的構(gòu)件，晶閘管投切電容器可以進行各項工作，包括測量無功功率因素、分析各項參數(shù)等，使之準確的控制無觸點開關(guān)之間的投切狀態(tài)。另外，該職能裝置能夠?qū)⒐β室驍?shù)、欠壓參數(shù)、過壓參數(shù)等完整的儲存起來，并直觀的顯示出來。

3.2無功補償技術(shù)與電子電力技術(shù)相結(jié)合

由于電力電子的開關(guān)頻率較高，能夠有效的控制電容電流的導(dǎo)通角，達到無功連續(xù)調(diào)節(jié)的目的，并及時跟蹤荷載的無功波動?，F(xiàn)代研發(fā)的靜止性無功補償器即是兩種技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，可以作為無功輸出的調(diào)節(jié)開關(guān)。另外還可以將變流器設(shè)置為無功電源，主要功能則是控制無功的輸出及輸入，補償負載無功，使用較為廣泛的有源濾波器。

3.2.1靜止無功發(fā)生器

靜止無功發(fā)生器也是無功功率補償可選的方式之一，也被稱為靜止同步補償器。進行補償?shù)闹饕獧C制是利用自換向變流器 ，結(jié)合電壓電源的逆變技術(shù)滯后及超前無功，來實現(xiàn)無功補償。靜止無功發(fā)生器的優(yōu)點在于不需要使用容量較大的電容、電感等儲備，調(diào)節(jié)速度快?；旧峡梢院鲆曋C波的影響，相較容量一直的設(shè)備，體積較小，不需要占用過多的空間。該設(shè)備的適應(yīng)能力也較強，如果出現(xiàn)電力系統(tǒng)欠壓的情況，依然具備強大的無功調(diào)節(jié)功能。因此，屬于較為先進的無功補償裝置，發(fā)展?jié)摿^大。

3.2.2電力有源濾波器

電力有源濾波器主要是運用瞬時濾波形成技術(shù)來實現(xiàn)無功補償，根據(jù)補償對象不同的連接方式，可以分為串聯(lián)型有源濾波器和并聯(lián)型有源濾波器兩個類型，其中并聯(lián)型的性能更加優(yōu)越，應(yīng)用更加廣泛。電力有源濾波器的優(yōu)勢在于響應(yīng)速度較快，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)無功功率的補償，也能夠?qū)ψ兓C波實施動態(tài)補償。在進行補償過時，基本上不會受到電網(wǎng)阻抗參數(shù)的干擾，性能極為穩(wěn)定，且補償效果良好，性能卓越，是電力系統(tǒng)無功功率補償技術(shù)的發(fā)展方向之一。

3.3綜合潮流控制器

綜合潮流控制器在電力系統(tǒng)無功功率補償中，是先把晶閘管換流器中的電壓進行串聯(lián)、疊，引入至輸電線電壓中，使變化幅度、相角能夠及時的變動，能夠及時有效的調(diào)節(jié)線路的有功功率及無功功率，提高電力系統(tǒng)的阻尼震蕩，有效優(yōu)化電力系統(tǒng)的輸電能力。根據(jù)綜合潮流控制器對電力系統(tǒng)無功補償?shù)幕驹砑胺绞剑⒎鞘菧p少有功功率來實現(xiàn)無功補償，而是裝置自身能夠產(chǎn)生無功功率并準確的進行控制，最終實現(xiàn)無功補償。相較其他的無功補償裝置，在基本原理及方式均有較大的差異，且效果顯著，可以在電網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)及運行中推廣應(yīng)用。

4.總結(jié)

電力事業(yè)的發(fā)展，電網(wǎng)系統(tǒng)中接入了各種類型的設(shè)備及裝置，會消耗大量的能源，使得電網(wǎng)的運行也受到影響，需要使用到無功功率補償技術(shù)。該技術(shù)屬于電力技術(shù)中極為重要技術(shù)之一。本文僅從一般的角度分析了其中存在的問題，并提出了幾點改進措施。實踐的工作中，還需要管理人員結(jié)合電網(wǎng)的實際情況，不斷的總結(jié)經(jīng)驗，提高技術(shù)水平，有效的提升電網(wǎng)的功率因數(shù)，減少各種設(shè)備的能源消耗及線路壓降，降低電力成本，優(yōu)化輸電質(zhì)量更高。

【參考文獻】

[1]張月奎，孫宇新.淺談電網(wǎng)中的無功功率補償技術(shù)及其發(fā)展趨勢[J].黑龍江科技信息，2007（10）：27.

[2]陳景振，齊同強.無功功率補償技術(shù)在孔莊煤礦高壓供電系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技信息，2013（04）：438.

[3]華宏.淺談無功功率補償對電力工程配電網(wǎng)的影響及應(yīng)用[J].電子世界，2013（02）：56.