電力系統中無功補償裝置的應用研究

南 博

國網遼寧省電力有限公司沈陽市東陵區供電分公司

電力系統中無功補償裝置的應用研究

南 博

國網遼寧省電力有限公司沈陽市東陵區供電分公司

在無功補償的發展歷史中，電力電子開關對無功補償技術的發展起到了非常重要的推動作用，它的應用是無功補償發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，還能夠將先進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，更好地保證了系統運行的穩定性和可靠性。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、保證供電質量的目的，對于滿足各個行業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中無功補償裝置的應用。

電力系統；無功補償裝置；應用

1 電力系統中無功補償的原理

1.1 電力系統中無功補償的本質

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

1.2 電力系統中無功補償的意義

電力系統中無功補償，對于電力系統的整體運作有著極其重要的意義。其在使用中對電網無功進行適當化的補償，進而可以對于電網其電壓的穩定性給以提升，同時還可以對于電力系統中的設備利用率以及功率因數給以提升，還可以降低傳輸線的線損，對輸電系統的輸電能力給以了提升，實現三相功率的平衡，并且還可以為電力系統給以電力方面的支撐，進而切實的保障電力系統其運作的可靠性和安全性。

1.3 電力系統中無功補償的方法

電力系統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；按照補償的方式進行劃分，可以將其劃分為串聯補償、并聯補償以及混合式補償的三種形式；從補償狀態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 機械旋轉類無功補償裝置

(1)同步調相機。從本質上來說，同步調相機可以近似看做一臺同步電動機，兩者間的主要區別在于同步調相機運行過程中不會產生負載。同步調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，因此同步調相機在早期的電力系統中有著廣泛的應用。(2)同步發電機。在傳統的電網中，同步發電機也是一種常見的無功補償裝置。但是隨著電力系統向信息化和智能化方向發展，同步發電機的無功補償效果難以滿足電力系統的運行需求，逐漸被其他裝置所代替。同步發電機的無功補償原理與同步調相機大體類似，但是同步發電機不僅能夠調節發電機的勵磁電流，而且能夠有效控制發電機的輸出電壓，進而實現了對無功功率的調控。但是同步發電機的調控功能相對有限，通常情況下，其調控幅值的大小會受到發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。利用固定電容實現負載側無功補償，具有結構簡單、經濟實用的應用優勢。但是在實際應用中也發現，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。電力系統實際運用中的晶閘管控制電抗器結構較為復雜，但是基本的組成部分包括固定電抗器和雙向導通晶閘管。作為一種感性無極補償器，晶閘管控制電抗器可以根據晶閘管內部電壓的變化，來實現對感性電抗的無極調節。例如，電力系統中的負荷電壓會時刻發生變化，尤其是在夏季用電高峰期，需要及時調節電力系統的輸電流量，避免因局部電壓過高而導致電網癱瘓。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電壓上限，確保電力系統始終維持在正常運行狀態。

3 無功補償技術的發展趨勢

近年來，隨著電力電子技術的發展，動態無功補償裝置越來越廣泛地應用于電力系統中，用于提高電網電壓穩定性、提高功率因數以及改善用戶電能質量。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電機本身的運行特性，使風力發電機組的輸出功率是波動的，導致并網功率因數不合格、電壓偏差等問題。

為解決風電場并網運行存在的電壓穩定問題，各個風電場都采取了各種方式來提高風電場并網運行穩定性，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補償，提高了風電場電壓的穩定性。SVG可以克服傳統無功補償和諧波治理裝置存在的不足，為電網或用電負荷提供快速、連續有緣動態無功補償和諧波濾波，可有效提高電網電壓暫態穩定性、抑制母線電壓突變，補償系統不平衡負荷，而且能夠提高電力系統功率因數。因此，發展SVG裝置具有巨大的社會效益，對國民經濟的發展具有重要意義。SVG技術代表了現階段無功補償、諧波治理、電能質量控制的發展趨勢，隨著電力電子技術以及電網運行水平的發展，SVG必將在電力系統中得到廣泛的應用。

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和相應設備在運行過程中產生的過高壓力和荷載，提供給電力系統更多的能量用來持續運轉，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，電力系統的設備在運行時就可以更加順暢與安穩，減輕了一直壓在輸電設備和線路上的運轉壓力。

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