電力系統(tǒng)中無功補償裝置的應用研究

南 博

國網(wǎng)遼寧省電力有限公司沈陽市東陵區(qū)供電分公司

電力系統(tǒng)中無功補償裝置的應用研究

南 博

國網(wǎng)遼寧省電力有限公司沈陽市東陵區(qū)供電分公司

在無功補償?shù)陌l(fā)展歷史中，電力電子開關對無功補償技術的發(fā)展起到了非常重要的推動作用，它的應用是無功補償發(fā)展中的一個重要里程碑。電力電子開關不僅能保證快速、準確地實施補償，還能夠?qū)⑾冗M的智能控制技術引入到無功補償中，使其具有了高度靈活性和實時性，更好地保證了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。通過工作實踐證明，科學選用無功補償裝置，能夠起到降低電能損耗、保證供電質(zhì)量的目的，對于滿足各個行業(yè)用電需求起到了很好的保障作用。鑒于此，本文主要分析電力系統(tǒng)中無功補償裝置的應用。

電力系統(tǒng)；無功補償裝置；應用

1 電力系統(tǒng)中無功補償?shù)脑?/h2>

1.1 電力系統(tǒng)中無功補償?shù)谋举|(zhì)

從本質(zhì)上進行觀察，無功補償其是一種利用無功補償器所發(fā)射出的無功來實現(xiàn)對潮流或者負載處的無功部分進行抵消，進而實現(xiàn)輸電線其負擔的減輕過程。無功補償器其提供與電網(wǎng)所必需的無功功率，同時也可以依據(jù)電網(wǎng)的實際需求將電網(wǎng)的無功功率給以吸收。從本質(zhì)和原理上進行觀察，無功電源是不消耗也不產(chǎn)生任何功率的，因此其在使用中是不需要原動機的。

1.2 電力系統(tǒng)中無功補償?shù)囊饬x

電力系統(tǒng)中無功補償，對于電力系統(tǒng)的整體運作有著極其重要的意義。其在使用中對電網(wǎng)無功進行適當化的補償，進而可以對于電網(wǎng)其電壓的穩(wěn)定性給以提升，同時還可以對于電力系統(tǒng)中的設備利用率以及功率因數(shù)給以提升，還可以降低傳輸線的線損，對輸電系統(tǒng)的輸電能力給以了提升，實現(xiàn)三相功率的平衡，并且還可以為電力系統(tǒng)給以電力方面的支撐，進而切實的保障電力系統(tǒng)其運作的可靠性和安全性。

1.3 電力系統(tǒng)中無功補償?shù)姆椒?/h3>

電力系統(tǒng)中無功補償其在方法上具有多種的方式，從能源供給的方面進行觀察，可以將其劃分為有源補償和無源補償兩種；按照補償?shù)姆绞竭M行劃分，可以將其劃分為串聯(lián)補償、并聯(lián)補償以及混合式補償?shù)娜N形式；從補償狀態(tài)以及補償裝置的應用角度進行觀察，可以將其劃分靜止類無功補償、機械旋轉(zhuǎn)類無功補償、復合類無功補償三種，此類劃分的方式是最為全面和精準的，因此文章以此劃分方式為背景展開了詳細的應用講解。

2 無功補償裝置分類選擇與應用

2.1 機械旋轉(zhuǎn)類無功補償裝置

(1)同步調(diào)相機。從本質(zhì)上來說，同步調(diào)相機可以近似看做一臺同步電動機，兩者間的主要區(qū)別在于同步調(diào)相機運行過程中不會產(chǎn)生負載。同步調(diào)相機的補償特點是它既能夠過勵磁運行，也能夠欠勵磁運行。當過勵磁運行時，同步調(diào)相機生成感性無功功率，此時起到升壓的效果；反之，欠勵磁運行時能夠吸收感性無功功率，進而達到降壓的效果。由于無功補償靈活，因此同步調(diào)相機在早期的電力系統(tǒng)中有著廣泛的應用。(2)同步發(fā)電機。在傳統(tǒng)的電網(wǎng)中，同步發(fā)電機也是一種常見的無功補償裝置。但是隨著電力系統(tǒng)向信息化和智能化方向發(fā)展，同步發(fā)電機的無功補償效果難以滿足電力系統(tǒng)的運行需求，逐漸被其他裝置所代替。同步發(fā)電機的無功補償原理與同步調(diào)相機大體類似，但是同步發(fā)電機不僅能夠調(diào)節(jié)發(fā)電機的勵磁電流，而且能夠有效控制發(fā)電機的輸出電壓，進而實現(xiàn)了對無功功率的調(diào)控。但是同步發(fā)電機的調(diào)控功能相對有限，通常情況下，其調(diào)控幅值的大小會受到發(fā)電機運行電壓的影響。

2.2 靜止類無功補償裝置

(1)固定電容。利用固定電容實現(xiàn)負載側(cè)無功補償，具有結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟實用的應用優(yōu)勢。但是在實際應用中也發(fā)現(xiàn)，固定電容的應用缺點也比較明顯：在電容通電的瞬間，其瞬時電壓往往要超過額定電壓的幾十倍甚至上百倍，此時電容內(nèi)部電流超載運行，很容易擊穿電容，直接造成設備的損壞。(2)晶閘管控制電抗器。電力系統(tǒng)實際運用中的晶閘管控制電抗器結(jié)構(gòu)較為復雜，但是基本的組成部分包括固定電抗器和雙向?qū)ňчl管。作為一種感性無極補償器，晶閘管控制電抗器可以根據(jù)晶閘管內(nèi)部電壓的變化，來實現(xiàn)對感性電抗的無極調(diào)節(jié)。例如，電力系統(tǒng)中的負荷電壓會時刻發(fā)生變化，尤其是在夏季用電高峰期，需要及時調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)的輸電流量，避免因局部電壓過高而導致電網(wǎng)癱瘓。晶閘管控制電抗器的作用就是采用電抗性補償措施，在用電高峰期臨時提高電網(wǎng)電壓上限，確保電力系統(tǒng)始終維持在正常運行狀態(tài)。

3 無功補償技術的發(fā)展趨勢

近年來，隨著電力電子技術的發(fā)展，動態(tài)無功補償裝置越來越廣泛地應用于電力系統(tǒng)中，用于提高電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性、提高功率因數(shù)以及改善用戶電能質(zhì)量。眾所周知，風能是一種清潔能源，但由于風資源的不確定性和風力發(fā)電機本身的運行特性，使風力發(fā)電機組的輸出功率是波動的，導致并網(wǎng)功率因數(shù)不合格、電壓偏差等問題。

為解決風電場并網(wǎng)運行存在的電壓穩(wěn)定問題，各個風電場都采取了各種方式來提高風電場并網(wǎng)運行穩(wěn)定性，但SVG是目前最先進的無功補償技術，它在風電場的應用極大地補償了風電的無功功率以及對諧波的動態(tài)補償，提高了風電場電壓的穩(wěn)定性。SVG可以克服傳統(tǒng)無功補償和諧波治理裝置存在的不足，為電網(wǎng)或用電負荷提供快速、連續(xù)有緣動態(tài)無功補償和諧波濾波，可有效提高電網(wǎng)電壓暫態(tài)穩(wěn)定性、抑制母線電壓突變，補償系統(tǒng)不平衡負荷，而且能夠提高電力系統(tǒng)功率因數(shù)。因此，發(fā)展SVG裝置具有巨大的社會效益，對國民經(jīng)濟的發(fā)展具有重要意義。SVG技術代表了現(xiàn)階段無功補償、諧波治理、電能質(zhì)量控制的發(fā)展趨勢，隨著電力電子技術以及電網(wǎng)運行水平的發(fā)展，SVG必將在電力系統(tǒng)中得到廣泛的應用。

總之，無功補償裝置的應用，依靠其功能可以大大的減輕電力系統(tǒng)和相應設備在運行過程中產(chǎn)生的過高壓力和荷載，提供給電力系統(tǒng)更多的能量用來持續(xù)運轉(zhuǎn)，無功功率的設備通過將無功作用的部分加以抵消或者吸收，電力系統(tǒng)的設備在運行時就可以更加順暢與安穩(wěn)，減輕了一直壓在輸電設備和線路上的運轉(zhuǎn)壓力。

[1] 李勇，程漢湘，方偉明，鐘榜.無功補償裝置在電力系統(tǒng)中的應用綜述[J].廣東電力，2016，29(06)：87-92.

[2] 李勇，程漢湘，方偉明，鐘榜.無功補償裝置在電力系統(tǒng)的應用綜述[J].廣東電力，2016，29(05)：77-81.