SVC無功補(bǔ)償裝置在電網(wǎng)中的應(yīng)用

摘 要： 在經(jīng)濟(jì)以及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展下，電力在各個領(lǐng)域的應(yīng)用更加廣泛，在取得一系列成績的同時，也出現(xiàn)了一些非常明顯的問題，尤其表現(xiàn)在電網(wǎng)功率的輸出方面。本文通過闡釋SVC無功補(bǔ)償裝置的概念及基本原理，分析其構(gòu)成技術(shù)特征和具體應(yīng)用，不斷提高電壓的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞： SVC；無功補(bǔ)償裝置；電網(wǎng)；應(yīng)用

一、SVC無功補(bǔ)償裝置的概念及基本原理

1、SVC無功補(bǔ)償裝置的概念

SVC無功補(bǔ)償裝置就是靜止無功補(bǔ)償裝置，簡稱為靜補(bǔ)。這種裝置由電容器及各種電抗元件組成，在與系統(tǒng)并聯(lián)的過程中，供應(yīng)或吸收無功功率。裝置不是由機(jī)械活動部件作為其主要組成部分，它可以通過輸出無功功率，在不斷改變的同時，使電力系統(tǒng)的某些參數(shù)維持或者控制在一定的數(shù)值范圍內(nèi)。

2、SVC無功補(bǔ)償裝置的工作原理

電網(wǎng)輸出的功率決定了無功補(bǔ)償?shù)脑?。對支路中串?lián)的功率進(jìn)行控制，使可控硅的觸角維持在一定數(shù)值，使流經(jīng)電抗器支路的電流發(fā)生改變，最終不同大小的無功功率在補(bǔ)償作用下形成。構(gòu)成裝置的主要原件有光電觸發(fā)控制系統(tǒng)、主電抗器系統(tǒng)、閥控系統(tǒng)和保護(hù)原件等，需要注意對觸角的控制和管理。當(dāng)晶體閥管的觸角在90°— 180°之間時，可以對觸角進(jìn)行直接控制，這時候，導(dǎo)通角在180°以下；當(dāng)晶體閥管的觸角等于90°時，補(bǔ)償裝置吸收的無功功率達(dá)到最大值，稱為短路功率；當(dāng)晶體閥管的觸角等于180°時，在可以調(diào)節(jié)的范圍內(nèi)，處于最大值，此時，吸收的無功功率最小，稱為空載功率。對晶體閥管的觸角進(jìn)行調(diào)節(jié)，使主電抗器的電路量不斷發(fā)生改變，在動態(tài)連續(xù)的過程中，主動對無功功率進(jìn)行有效調(diào)節(jié)。

對TCR型SVC動態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置來講，通過加固定濾波電容器組，對晶體閥管進(jìn)行有效控制，輸出可控范圍內(nèi)的功率進(jìn)行必要的補(bǔ)償。這種型式裝置輸出的無功功率比較特殊，屬于凈無功功率，將TCR與FC各自輸出的無功功率進(jìn)行抵消，在補(bǔ)償裝置可以吸收容性無功的范圍內(nèi)，對裝置總體的無功功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。在相控原理的支撐下，排除系統(tǒng)中產(chǎn)生的特性諧波，同時對奇次、偶次以及三倍數(shù)的非特征諧波進(jìn)行控制，此時，并聯(lián)固定電容器組扮演著過濾的角色，對TCR產(chǎn)生的諧波電流以及系統(tǒng)中產(chǎn)生的其他諧波電流進(jìn)行吸收。具體的補(bǔ)償原理如圖一所示。

二、SVC無功補(bǔ)償裝置的構(gòu)成技術(shù)特征

SVC無功補(bǔ)償裝置主要由閥管電子設(shè)備、開關(guān)柜、濾波電容器組、主電抗器及濾波電抗器、程序控制及繼電保護(hù)等五大部分組成，主要技術(shù)特征如下：

（1）平滑調(diào)節(jié)無功功率補(bǔ)償，對負(fù)荷變化進(jìn)行實時跟蹤，無功功率的補(bǔ)償呈動態(tài)連續(xù)變化的特征，使系統(tǒng)功率的因數(shù)不斷增大。

（2）采用光電觸發(fā)技術(shù)，對光纖傳輸主電路與控制電路的信號進(jìn)行監(jiān)測，隔離一次系統(tǒng)與二次系統(tǒng)產(chǎn)生的光電，使觸發(fā)的數(shù)值更加精確。

（3）在設(shè)置保護(hù)電路、均壓電路的基礎(chǔ)上，實時監(jiān)測閥控系統(tǒng)對開關(guān)元件的工作狀態(tài)。在設(shè)計高電位緊急觸發(fā)電路的時候，晶體閥管的保護(hù)元件宜采用BOD元件，對元件的性能進(jìn)行最大程度的保護(hù)，避免開關(guān)器件受到一定程度的損壞。

（4）在抑制系統(tǒng)諧波的過程中，實行動態(tài)的控制，對電壓畸變的程度進(jìn)行改善，在設(shè)計主回路的過程中，需要考慮到電動器組對諧波電流的影響，使其穩(wěn)定在一個合理的數(shù)值范圍內(nèi)，使設(shè)備在安全可靠的狀態(tài)下健康運行。

（5）聯(lián)結(jié)系統(tǒng)時，可以忽略交流系統(tǒng)的順序，如果相序出現(xiàn)錯亂，可控硅或者其他器件會出現(xiàn)燒毀的現(xiàn)象，使設(shè)備在運行過程中更易操作，提高設(shè)備的可靠性。

（6）在結(jié)合負(fù)載武功和電壓波動的基礎(chǔ)上，進(jìn)行多級補(bǔ)償，使補(bǔ)償在規(guī)定的動態(tài)范圍內(nèi)實現(xiàn)一次就位。使補(bǔ)償器的保護(hù)措施更加全面，提高自動化程度，當(dāng)內(nèi)部或者外部出現(xiàn)問題時，能夠自動停止工作狀態(tài)。當(dāng)一切恢復(fù)正常后，主電路的保護(hù)設(shè)備并沒有受到損害，保持在良好的安全性能狀態(tài)內(nèi)。

三、無功補(bǔ)償裝置在電網(wǎng)中的具體應(yīng)用

1、投切開關(guān)

在整個無功補(bǔ)償功率裝置中，投切開關(guān)是最容易損壞的部件，同時，也是最應(yīng)該受到保護(hù)的部件。當(dāng)前，投切開關(guān)分為以下幾種，分別是接觸器式投切開關(guān)、復(fù)合式投切開關(guān)和晶體閥管式投切開關(guān)。在經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的背景下，接觸器式投切開關(guān)和晶體閥管式投切開關(guān)具有很大的局限性，不能滿足人們生產(chǎn)和生活的需求，逐漸被淘汰。目前無功補(bǔ)償功率裝置中，人們使用的主要是復(fù)合式投切開關(guān)。

在無功功率補(bǔ)償裝置中，復(fù)合式投切開關(guān)能夠?qū)﹄娋W(wǎng)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行及時的反應(yīng)，在遇到特殊情況時，可以在保護(hù)裝置下自動投切。例如：電壓不穩(wěn)定、電流故障、振動搖擺等，投切開關(guān)會及時切斷電源，在空載狀態(tài)下對供電網(wǎng)的系統(tǒng)進(jìn)行有效保護(hù)，及時停電，防止出現(xiàn)嚴(yán)重的損壞現(xiàn)象。復(fù)合式投切開關(guān)的損耗較小，能夠節(jié)約電能，在保證自身正常運行的同時，對整個電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行切實有效的保護(hù)。

2、無功補(bǔ)償控制器

在一定程度上，無功補(bǔ)償控制器與人腦有很大的相似之處，在整個無功補(bǔ)償功率裝置中，發(fā)揮著強(qiáng)大的指揮功能。電網(wǎng)的供電是一個穩(wěn)定動態(tài)的過程，控制器檢測電網(wǎng)中的電流和電壓，對相應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，并通過中央處理系統(tǒng)進(jìn)行有效運算，當(dāng)?shù)贸鰷?zhǔn)確數(shù)據(jù)之后，將最終的數(shù)值反饋在最短時間內(nèi)反饋給投切開關(guān)，在開關(guān)張合有序的前提下，使電流和電壓穩(wěn)定在一個固定的數(shù)值，對電容器組的器件進(jìn)行最大程度的保護(hù)，從而提高電網(wǎng)中無功功率補(bǔ)償裝置的工作效率，實現(xiàn)良好的控制效果。

無功補(bǔ)償?shù)目刂崎_關(guān)具有多種多樣的類型，控制器在電網(wǎng)中具有重要的作用，通過收集、檢測、分析、反饋通信過程中的數(shù)據(jù)，對電網(wǎng)的正常運行提供最大保障。在挑選控制器的過程中，需要注意以下幾點：保證控制器的時間處于準(zhǔn)確穩(wěn)定狀態(tài)；試用過程中的產(chǎn)品，在觀看TV時，對變動情況進(jìn)行記錄，避免出現(xiàn)差錯；對通信的頻段進(jìn)行監(jiān)測，保持其處在一個穩(wěn)定值；根據(jù)實際情況設(shè)置投切值，保證數(shù)值的準(zhǔn)確；對電網(wǎng)中的電器保護(hù)條件進(jìn)行檢查，縮小限制范圍。如果控制開關(guān)符合以上條件，在無功功率補(bǔ)償裝置的運行過程中，能夠發(fā)揮長久有效的保護(hù)作用。

3、補(bǔ)償所用的電容器

在無功補(bǔ)償裝置中，電容器是重要的組成部分，必須使用質(zhì)量良好的電容器，保證無功補(bǔ)償裝置的長期使用和穩(wěn)定運行。電容器與電力系統(tǒng)在固定狀態(tài)下接通以后，通常情況下，運行的過程中，負(fù)載是充足穩(wěn)定的，當(dāng)電壓不穩(wěn)或者出現(xiàn)波動時，載荷會隨著實際情況的變動而不斷發(fā)生改變。在對無功補(bǔ)償電容器進(jìn)行選擇的時候，需要對以下幾點進(jìn)行注意：

（1）應(yīng)保證投切開關(guān)的電流與電容器的電流一致，當(dāng)額定電流出現(xiàn)一定程度的差異時，防止設(shè)備出現(xiàn)損壞，減少不必要的影響，使無功功率裝置在平穩(wěn)狀態(tài)下正常運行。

（2）保證電容器的連接線能夠與額定電流的實際需要相適應(yīng)，使投切開關(guān)與電容器正常運行，將意外停電的幾率降到最低值。

（3）保證無功功率裝置與電容器的連接線固定完整，使其能夠牢固連接在一起，對電線進(jìn)行仔細(xì)檢查，防止與其他電線進(jìn)行粘連，將短路現(xiàn)象的出現(xiàn)控制在最小范圍內(nèi)。在合理保護(hù)措施下，延長電容器的使用壽命，使電網(wǎng)的輸電供電維持在一個穩(wěn)定值。

四、無功補(bǔ)償裝置在電網(wǎng)中的作用

將無功功率補(bǔ)償裝置通過合適的方式加入到電網(wǎng)系統(tǒng)中，對電網(wǎng)進(jìn)行無功率補(bǔ)償，使電網(wǎng)中的電壓質(zhì)量得到有效改善，電能損耗不斷降低，電力輸出不斷增大。在保證設(shè)備正常運行的基礎(chǔ)長，減少用戶的電費，解決電力的使用和產(chǎn)出。

1、改善電壓質(zhì)量

在電網(wǎng)系統(tǒng)中，對無功功率補(bǔ)償裝置進(jìn)行合理的安裝，能夠使電網(wǎng)質(zhì)量得到很大程度的提高，保證電壓處在穩(wěn)定狀態(tài)，提高電網(wǎng)線路的嚴(yán)密性，使電網(wǎng)在正常狀態(tài)下平穩(wěn)輸電。除此以外，提高電壓質(zhì)量，將供電設(shè)備的使用壽命進(jìn)行延長，整個供電設(shè)備的質(zhì)量將得到有效提高，使電網(wǎng)供電在可靠、穩(wěn)定、準(zhǔn)確狀態(tài)下進(jìn)行。

2、減少電能損耗

無功功率補(bǔ)償裝置在電網(wǎng)中的有效安裝具有非常關(guān)鍵的作用。在電網(wǎng)系統(tǒng)的運行過程中，如果有功功率處在恒定狀態(tài)，電流與功率因數(shù)呈反比。無功功率補(bǔ)償裝置的成功安裝，明顯提高功率因數(shù)，通過減少電流量，將投資成本控制在合理范圍內(nèi)，提高供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3、增強(qiáng)變壓器的出力

在電網(wǎng)中安裝無功功率補(bǔ)償裝置，對供電設(shè)備的正常運行具有重要的保護(hù)作用，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：

第一，在發(fā)電機(jī)的運行中，無用功的發(fā)功功率將明顯減少，從而提高有用功，增強(qiáng)設(shè)備的出力；第二，在供電設(shè)備發(fā)功的過程中，有用功是恒定的，在無功功率補(bǔ)償裝置的輔助作用下，供電設(shè)備的無用功率將明顯減少，變壓器的容量明顯壓縮，使運行成本大大降低；第三，變壓器的容量是恒定的，在此基礎(chǔ)上，可以釋放出更多的有功功率。

4、減少用戶的電費

有些地區(qū)的用電量較大，安裝了無功功率補(bǔ)償裝置后，可以將有用功率轉(zhuǎn)化成無功功率，電能的損耗將得到有效的控制，在用電戶大量增加的前提下，降低每戶的用電量，節(jié)約用戶的電費。

五、結(jié)語

無功功率補(bǔ)償裝置在城市電網(wǎng)中的有效安裝，能夠使用戶的用電質(zhì)量得到提高。無功功率補(bǔ)償裝置能夠改善電壓質(zhì)量、減少電能損耗、增強(qiáng)變壓器的出力，在電網(wǎng)系統(tǒng)中發(fā)揮著非常重要的作用，需要對無功功率補(bǔ)償裝置的應(yīng)用進(jìn)行仔細(xì)分析，節(jié)約能源，減少用電成本，實現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1] 丁維星，白國偉，王寬. 高壓無功自動補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計與應(yīng)用[J]. 中國科技信息. 2016（13）.

[2] 宋佳俊.風(fēng)電場無功補(bǔ)償設(shè)計研究[J]. 現(xiàn)代建筑電氣. 2016（06）.

[3] 付偉，劉天琪，李興源，趙睿.靜止無功補(bǔ)償器運行特性分析和控制方法綜述[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制. 2014（22）.

[4] 辛業(yè)春，李國慶，王朝斌. 無功和三相負(fù)荷不平衡的序分量法補(bǔ)償控制[J]. 電力系統(tǒng)保護(hù)與控制. 2014（14）.

作者簡介：楊彥召 ，男，1982年10月16日，河南.禹州，碩士研究生；研究方向：智能配電設(shè)備及系統(tǒng)集成，工程師。