電網動態無功補償技術若干問題研究

翁東雷

摘要：隨著高電壓、大功率電力的半導體器件的發展和應用，功率變換技術逐漸完善，電力電子裝置的廣泛應用，對無功功率快速動態補償的需求越來越大，無功功率平衡是降低電網損耗，保證電力系統電能的質量以及安全運行不可或缺的部分，電網動態無功補償技術不僅能夠改善供電系統的安全性和穩定性，而且對抑制過電壓以及電壓的跌落具有重要的作用和價值。對電的提高用電效率和輸電能力具有重要的作用和價值。

關鍵詞：電網無功補償技術問題

中圖分類號：TE928 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（b）-0130-01

1電網動態無功補償技術的作用

近年來，隨著我國到大功率非線性負荷的不斷的增加，電網的諧波污染以及無功沖擊的不斷上升，無功調節手段的缺乏造成母線電壓隨著運行方式的變化，導致電網系統中穩定性受到嚴重的影響，電網動態穩定性與無功功率的有效性有很大的關系。電網動態無功補償技術是一項提高電壓穩定性的有效并且經濟的措施，也是保證電網安全性穩定性以及戰略防御的客觀需求[1]。在電網系統中采用這種技術不僅能夠提高輸電能力以及保證電壓的穩定性，而且對提高配電網電能的質量的綜合指標，改善系統的靜態以及動態的品質具有重要的作用。電網動態無功補償技術在輸電系統中作用主要有以下幾點：（1）電網動態無功補償技術能夠提高電力系統的功率因數，減少無功潮流降低網絡損壞，從而能夠節約電能資源；（2）調節系統的電壓，改善電能的質量；（3）動態無功補償技術對提高配電系統的暫態穩定性和靜態穩定性，限制操作過電壓具有重要的作用和價值；（4）能夠抑制次同步振蕩和加強對低頻振蕩的阻尼；（5）減少電流和電壓的不平衡。減少線路的損失等作用。

2 電網動態無功補償技術發展狀況

電網動態無功補償技術從帶旋轉的機械方式到目前的電力電子元件的應用，其發展歷程可以分為以下幾個階段：（1）同步調相機，這個階段的無功補償技術呈現的特點主要是噪聲大、響應速度慢、、技術陳舊、能量損耗大等特點；（2）開關投切電容器，這個階段的動態無功補償技術補償方式響應速度慢并且連續可控制性相對比較差；（3）晶閘管投切電容器和晶閘管控制電容器裝置，在這個階段中裝置主要采用晶閘管串聯控制技術，不僅損耗下、速度快、而且控制靈活、是一種實用性強，并且相對成熟的技術；（4）靜止無功發生器，這個階段主要采用可關斷器件串聯技術，這種技術速度快、占地面積小、控制靈活方便，這種技術是目前比較先進的一種技術。現在在世界范圍內采用的無功補償裝置主要是晶閘管無功補償設備，這種裝置主要有三種類型：一種是晶閘管控制電抗器（Thyristor Control Reactor，TCR）；一種是具有飽和電抗器的無功補償裝置（Saturated Reactor，SR）；另一種是晶閘管投切電容器裝置（Thyri stor switch Capacitor，TSC）。

其中TCR型動態補償裝置主要有一下特點：（1）可以根據電網負荷的情況進行分相調節，并且能夠實現從0到1最大功率的連續調節[2]；（2）電路相對比較簡單，操作以及維護方便，但是相對存在一些缺點，比如在運行的過程中會產生一些諧波，占地面積大設備投資大等缺點。

TSC型動態補償方式主要有以下特點：（1）設備投資小，如果與TCR相比能夠節省25%；（2）結構緊湊，在設計的過程中能夠設計為柜體的形式，并且占地面積小；（3）運行能耗小，電容器自身是沒有過度過程投切，不會產生諧波的現象，設計合理的諧波還能夠吸收諧波。

隨著電力電子技術的發展，隨著科學技術的研究和發展，靜止型無功補償裝置的出現能夠進一步實現動態無功補償的目的。靜止型無功補償裝置主要采用換向變流電路的靜止無功發生器技術（Static Var Generator，SVG）。與傳統的TCR裝置相比，SVG技術的運行范圍更加廣泛、調節速度更快，并且在多重化、PWM技術以及多電平等措施中不僅能夠極大地減少補償電流中諧波的含量，而且還能夠極大的縮小裝置的投資成本以及體積，但是其價格卻比普通的晶閘管高很多，并且這種技術應用于小型的儲能元件水平進一步提高。

3電網動態無功補償技術的應用

由于國外的SVC技術價格高并且維系以及售后服務不及時，備用件的價格昂貴等存在很多的不利的因素。針對這種狀況我國在20世紀80年代開始著重研究SVC技術，在2001年我國推出一項TCR型的SVC技術，這種技術主要采用綜合自動化、光電觸發以及封閉式純水冷卻和全數字化控制等先進的技術，在電網以及變電站的無功電壓控制中以及工業用戶中得到成功應用。這種技術的應用不僅有效改善電網電能的質量，保證電網運行的安全性以及穩定性，而且對節能降耗和可靠生產具有重要的作用和價值。

隨著電網動態無功補償技術研究和發展，在2004年TCR型SVC工程投入運行，不僅實現SVC國產化，而且SVC容量調節范圍能夠達到-53～100Mvar，可以直接應用于35KV的電壓等級系統中。從而實現我國輸電領域中大容量、高技術水平和高電壓的SVC裝置在電網中應用。TCR型SVC關鍵技術主要包括：SVC聯網技術，綜合自動化技術、電網集成技術以及多位處理器協調控制技術、晶閘管閥電氣和結構工藝設計技術，半導體器件的冷卻技術等主要技術。TCR型SVC技術在電網中應用具有以下特點：（1）控制系統主要采用DSP的全數字化控制器，動態響應的速度快，時間段，并且編程功能強、控制精度高等優點；（2）控制靈活方便能夠實現分相控制、三相控制以及三相平衡化等控制方式[3]；（3）具有遠方操作，多功能自動化接口以及自動化系統接口功能，而且能夠實現無人值班；（4）晶閘管閥體主要采用臥式的晶閘管閥組，運行安全可靠、并且設備緊湊，維護工作量少等特點。

4結語

隨著科學技術的發展電網動態無功技術的研究和發展，在電網系統中采用SVC技術不僅能夠給解決電壓崩潰和電壓穩定的問題，而且對保證電網的安全性、穩定性具有重要的意義和價值。電網動態無功補償技術不僅能夠改善供電系統的安全性和穩定性，而且對抑制過電壓以及電壓的跌落具有重要的作用和價值。對電提高用電效率和輸電能力具有重要的作用和價值。

參考文獻

[1] 任丕德，劉發友，周勝軍.動態無功補償技術的應用現狀[J].電網技術，2004，28（23）：82-83.

[2] Tabandeh，M，Alavi MH，MaramiM，et a1.Design and implementat ion of TSC type SVC using a new approach fOr electrical quantities measurement.P0wer Tech Proceedings.2001 IEEE Porto，2，2001.

[3] 王玉斌.配電系統動態無功補償技術的研究[D].山東大學，2007.