電力系統(tǒng)中無(wú)功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用研究

南 博

國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司沈陽(yáng)市東陵區(qū)供電分公司

電力系統(tǒng)中無(wú)功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用研究

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在無(wú)功補(bǔ)償?shù)陌l(fā)展歷史中，電力電子開關(guān)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展起到了非常重要的推動(dòng)作用，它的應(yīng)用是無(wú)功補(bǔ)償發(fā)展中的一個(gè)重要里程碑。電力電子開關(guān)不僅能保證快速、準(zhǔn)確地實(shí)施補(bǔ)償，還能夠?qū)⑾冗M(jìn)的智能控制技術(shù)引入到無(wú)功補(bǔ)償中，使其具有了高度靈活性和實(shí)時(shí)性，更好地保證了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。通過工作實(shí)踐證明，科學(xué)選用無(wú)功補(bǔ)償裝置，能夠起到降低電能損耗、保證供電質(zhì)量的目的，對(duì)于滿足各個(gè)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(wú)功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用。

電力系統(tǒng)；無(wú)功補(bǔ)償裝置；應(yīng)用

1 電力系統(tǒng)中無(wú)功補(bǔ)償?shù)脑?/h2>

1.1 電力系統(tǒng)中無(wú)功補(bǔ)償?shù)谋举|(zhì)

從本質(zhì)上進(jìn)行觀察，無(wú)功補(bǔ)償其是一種利用無(wú)功補(bǔ)償器所發(fā)射出的無(wú)功來實(shí)現(xiàn)對(duì)潮流或者負(fù)載處的無(wú)功部分進(jìn)行抵消，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)輸電線其負(fù)擔(dān)的減輕過程。無(wú)功補(bǔ)償器其提供與電網(wǎng)所必需的無(wú)功功率，同時(shí)也可以依據(jù)電網(wǎng)的實(shí)際需求將電網(wǎng)的無(wú)功功率給以吸收。從本質(zhì)和原理上進(jìn)行觀察，無(wú)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(dòng)機(jī)的。

1.2 電力系統(tǒng)中無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊饬x

電力系統(tǒng)中無(wú)功補(bǔ)償，對(duì)于電力系統(tǒng)的整體運(yùn)作有著極其重要的意義。其在使用中對(duì)電網(wǎng)無(wú)功進(jìn)行適當(dāng)化的補(bǔ)償，進(jìn)而可以對(duì)于電網(wǎng)其電壓的穩(wěn)定性給以提升，同時(shí)還可以對(duì)于電力系統(tǒng)中的設(shè)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(duì)輸電系統(tǒng)的輸電能力給以了提升，實(shí)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(jìn)而切實(shí)的保障電力系統(tǒng)其運(yùn)作的可靠性和安全性。

1.3 電力系統(tǒng)中無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆椒?/h3>

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

2 無(wú)功補(bǔ)償裝置分類選擇與應(yīng)用

2.1 機(jī)械旋轉(zhuǎn)類無(wú)功補(bǔ)償裝置

(1)同步調(diào)相機(jī)。從本質(zhì)上來說，同步調(diào)相機(jī)可以近似看做一臺(tái)同步電動(dòng)機(jī)，兩者間的主要區(qū)別在于同步調(diào)相機(jī)運(yùn)行過程中不會(huì)產(chǎn)生負(fù)載。同步調(diào)相機(jī)的補(bǔ)償特點(diǎn)是它既能夠過勵(lì)磁運(yùn)行，也能夠欠勵(lì)磁運(yùn)行。當(dāng)過勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，同步調(diào)相機(jī)生成感性無(wú)功功率，此時(shí)起到升壓的效果；反之，欠勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)能夠吸收感性無(wú)功功率，進(jìn)而達(dá)到降壓的效果。由于無(wú)功補(bǔ)償靈活，因此同步調(diào)相機(jī)在早期的電力系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。(2)同步發(fā)電機(jī)。在傳統(tǒng)的電網(wǎng)中，同步發(fā)電機(jī)也是一種常見的無(wú)功補(bǔ)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(jī)的無(wú)功補(bǔ)償效果難以滿足電力系統(tǒng)的運(yùn)行需求，逐漸被其他裝置所代替。同步發(fā)電機(jī)的無(wú)功補(bǔ)償原理與同步調(diào)相機(jī)大體類似，但是同步發(fā)電機(jī)不僅能夠調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，而且能夠有效控制發(fā)電機(jī)的輸出電壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對(duì)無(wú)功功率的調(diào)控。但是同步發(fā)電機(jī)的調(diào)控功能相對(duì)有限，通常情況下，其調(diào)控幅值的大小會(huì)受到發(fā)電機(jī)運(yùn)行電壓的影響。

2.2 靜止類無(wú)功補(bǔ)償裝置

(1)固定電容。利用固定電容實(shí)現(xiàn)負(fù)載側(cè)無(wú)功補(bǔ)償，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。但是在實(shí)際應(yīng)用中也發(fā)現(xiàn)，固定電容的應(yīng)用缺點(diǎn)也比較明顯：在電容通電的瞬間，其瞬時(shí)電壓往往要超過額定電壓的幾十倍甚至上百倍，此時(shí)電容內(nèi)部電流超載運(yùn)行，很容易擊穿電容，直接造成設(shè)備的損壞。(2)晶閘管控制電抗器。電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)用中的晶閘管控制電抗器結(jié)構(gòu)較為復(fù)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(wú)極補(bǔ)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(shí)現(xiàn)對(duì)感性電抗的無(wú)極調(diào)節(jié)。例如，電力系統(tǒng)中的負(fù)荷電壓會(huì)時(shí)刻發(fā)生變化，尤其是在夏季用電高峰期，需要及時(shí)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(dǎo)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(bǔ)償措施，在用電高峰期臨時(shí)提高電網(wǎng)電壓上限，確保電力系統(tǒng)始終維持在正常運(yùn)行狀態(tài)。

3 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

近年來，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置越來越廣泛地應(yīng)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(fēng)能是一種清潔能源，但由于風(fēng)資源的不確定性和風(fēng)力發(fā)電機(jī)本身的運(yùn)行特性，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率是波動(dòng)的，導(dǎo)致并網(wǎng)功率因數(shù)不合格、電壓偏差等問題。

為解決風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行存在的電壓穩(wěn)定問題，各個(gè)風(fēng)電場(chǎng)都采取了各種方式來提高風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性，但SVG是目前最先進(jìn)的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，它在風(fēng)電場(chǎng)的應(yīng)用極大地補(bǔ)償了風(fēng)電的無(wú)功功率以及對(duì)諧波的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，提高了風(fēng)電場(chǎng)電壓的穩(wěn)定性。SVG可以克服傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償和諧波治理裝置存在的不足，為電網(wǎng)或用電負(fù)荷提供快速、連續(xù)有緣動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)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(bǔ)償系統(tǒng)不平衡負(fù)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(huì)效益，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要意義。SVG技術(shù)代表了現(xiàn)階段無(wú)功補(bǔ)償、諧波治理、電能質(zhì)量控制的發(fā)展趨勢(shì)，隨著電力電子技術(shù)以及電網(wǎng)運(yùn)行水平的發(fā)展，SVG必將在電力系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。

總之，無(wú)功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用，依靠其功能可以大大的減輕電力系統(tǒng)和相應(yīng)設(shè)備在運(yùn)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(yùn)轉(zhuǎn)，無(wú)功功率的設(shè)備通過將無(wú)功作用的部分加以抵消或者吸收，電力系統(tǒng)的設(shè)備在運(yùn)行時(shí)就可以更加順暢與安穩(wěn)，減輕了一直壓在輸電設(shè)備和線路上的運(yùn)轉(zhuǎn)壓力。

[1] 李勇，程漢湘，方偉明，鐘榜.無(wú)功補(bǔ)償裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)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(wú)功補(bǔ)償裝置在電力系統(tǒng)的應(yīng)用綜述[J].廣東電力，2016，29(05)：77-81.