SVC無功補償裝置在電網中的應用

摘 要： 在經濟以及科學技術的不斷發展下，電力在各個領域的應用更加廣泛，在取得一系列成績的同時，也出現了一些非常明顯的問題，尤其表現在電網功率的輸出方面。本文通過闡釋SVC無功補償裝置的概念及基本原理，分析其構成技術特征和具體應用，不斷提高電壓的質量。

關鍵詞： SVC；無功補償裝置；電網；應用

一、SVC無功補償裝置的概念及基本原理

1、SVC無功補償裝置的概念

SVC無功補償裝置就是靜止無功補償裝置，簡稱為靜補。這種裝置由電容器及各種電抗元件組成，在與系統并聯的過程中，供應或吸收無功功率。裝置不是由機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，使電力系統的某些參數維持或者控制在一定的數值范圍內。

2、SVC無功補償裝置的工作原理

電網輸出的功率決定了無功補償的原理。對支路中串聯的功率進行控制，使可控硅的觸角維持在一定數值，使流經電抗器支路的電流發生改變，最終不同大小的無功功率在補償作用下形成。構成裝置的主要原件有光電觸發控制系統、主電抗器系統、閥控系統和保護原件等，需要注意對觸角的控制和管理。當晶體閥管的觸角在90°— 180°之間時，可以對觸角進行直接控制，這時候，導通角在180°以下；當晶體閥管的觸角等于90°時，補償裝置吸收的無功功率達到最大值，稱為短路功率；當晶體閥管的觸角等于180°時，在可以調節的范圍內，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行調節，使主電抗器的電路量不斷發生改變，在動態連續的過程中，主動對無功功率進行有效調節。

對TCR型SVC動態無功功率補償裝置來講，通過加固定濾波電容器組，對晶體閥管進行有效控制，輸出可控范圍內的功率進行必要的補償。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行抵消，在補償裝置可以吸收容性無功的范圍內，對裝置總體的無功功率進行調節。在相控原理的支撐下，排除系統中產生的特性諧波，同時對奇次、偶次以及三倍數的非特征諧波進行控制，此時，并聯固定電容器組扮演著過濾的角色，對TCR產生的諧波電流以及系統中產生的其他諧波電流進行吸收。具體的補償原理如圖一所示。

二、SVC無功補償裝置的構成技術特征

SVC無功補償裝置主要由閥管電子設備、開關柜、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等五大部分組成，主要技術特征如下：

（1）平滑調節無功功率補償，對負荷變化進行實時跟蹤，無功功率的補償呈動態連續變化的特征，使系統功率的因數不斷增大。

（2）采用光電觸發技術，對光纖傳輸主電路與控制電路的信號進行監測，隔離一次系統與二次系統產生的光電，使觸發的數值更加精確。

（3）在設置保護電路、均壓電路的基礎上，實時監測閥控系統對開關元件的工作狀態。在設計高電位緊急觸發電路的時候，晶體閥管的保護元件宜采用BOD元件，對元件的性能進行最大程度的保護，避免開關器件受到一定程度的損壞。

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

（5）聯結系統時，可以忽略交流系統的順序，如果相序出現錯亂，可控硅或者其他器件會出現燒毀的現象，使設備在運行過程中更易操作，提高設備的可靠性。

（6）在結合負載武功和電壓波動的基礎上，進行多級補償，使補償在規定的動態范圍內實現一次就位。使補償器的保護措施更加全面，提高自動化程度，當內部或者外部出現問題時，能夠自動停止工作狀態。當一切恢復正常后，主電路的保護設備并沒有受到損害，保持在良好的安全性能狀態內。

三、無功補償裝置在電網中的具體應用

1、投切開關

在整個無功補償功率裝置中，投切開關是最容易損壞的部件，同時，也是最應該受到保護的部件。當前，投切開關分為以下幾種，分別是接觸器式投切開關、復合式投切開關和晶體閥管式投切開關。在經濟不斷發展的背景下，接觸器式投切開關和晶體閥管式投切開關具有很大的局限性，不能滿足人們生產和生活的需求，逐漸被淘汰。目前無功補償功率裝置中，人們使用的主要是復合式投切開關。

在無功功率補償裝置中，復合式投切開關能夠對電網中出現的問題進行及時的反應，在遇到特殊情況時，可以在保護裝置下自動投切。例如：電壓不穩定、電流故障、振動搖擺等，投切開關會及時切斷電源，在空載狀態下對供電網的系統進行有效保護，及時停電，防止出現嚴重的損壞現象。復合式投切開關的損耗較小，能夠節約電能，在保證自身正常運行的同時，對整個電網系統進行切實有效的保護。

2、無功補償控制器

在一定程度上，無功補償控制器與人腦有很大的相似之處，在整個無功補償功率裝置中，發揮著強大的指揮功能。電網的供電是一個穩定動態的過程，控制器檢測電網中的電流和電壓，對相應的數據進行采集和分析，并通過中央處理系統進行有效運算，當得出準確數據之后，將最終的數值反饋在最短時間內反饋給投切開關，在開關張合有序的前提下，使電流和電壓穩定在一個固定的數值，對電容器組的器件進行最大程度的保護，從而提高電網中無功功率補償裝置的工作效率，實現良好的控制效果。

無功補償的控制開關具有多種多樣的類型，控制器在電網中具有重要的作用，通過收集、檢測、分析、反饋通信過程中的數據，對電網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確穩定狀態；試用過程中的產品，在觀看TV時，對變動情況進行記錄，避免出現差錯；對通信的頻段進行監測，保持其處在一個穩定值；根據實際情況設置投切值，保證數值的準確；對電網中的電器保護條件進行檢查，縮小限制范圍。如果控制開關符合以上條件，在無功功率補償裝置的運行過程中，能夠發揮長久有效的保護作用。

3、補償所用的電容器

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

（1）應保證投切開關的電流與電容器的電流一致，當額定電流出現一定程度的差異時，防止設備出現損壞，減少不必要的影響，使無功功率裝置在平穩狀態下正常運行。

（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，使投切開關與電容器正常運行，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，對電線進行仔細檢查，防止與其他電線進行粘連，將短路現象的出現控制在最小范圍內。在合理保護措施下，延長電容器的使用壽命，使電網的輸電供電維持在一個穩定值。

四、無功補償裝置在電網中的作用

將無功功率補償裝置通過合適的方式加入到電網系統中，對電網進行無功率補償，使電網中的電壓質量得到有效改善，電能損耗不斷降低，電力輸出不斷增大。在保證設備正常運行的基礎長，減少用戶的電費，解決電力的使用和產出。

1、改善電壓質量

在電網系統中，對無功功率補償裝置進行合理的安裝，能夠使電網質量得到很大程度的提高，保證電壓處在穩定狀態，提高電網線路的嚴密性，使電網在正常狀態下平穩輸電。除此以外，提高電壓質量，將供電設備的使用壽命進行延長，整個供電設備的質量將得到有效提高，使電網供電在可靠、穩定、準確狀態下進行。

2、減少電能損耗

無功功率補償裝置在電網中的有效安裝具有非常關鍵的作用。在電網系統的運行過程中，如果有功功率處在恒定狀態，電流與功率因數呈反比。無功功率補償裝置的成功安裝，明顯提高功率因數，通過減少電流量，將投資成本控制在合理范圍內，提高供電企業的經濟效益。

3、增強變壓器的出力

在電網中安裝無功功率補償裝置，對供電設備的正常運行具有重要的保護作用，具體表現在以下幾個方面：

第一，在發電機的運行中，無用功的發功功率將明顯減少，從而提高有用功，增強設備的出力；第二，在供電設備發功的過程中，有用功是恒定的，在無功功率補償裝置的輔助作用下，供電設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

有些地區的用電量較大，安裝了無功功率補償裝置后，可以將有用功率轉化成無功功率，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，節約用戶的電費。

五、結語

無功功率補償裝置在城市電網中的有效安裝，能夠使用戶的用電質量得到提高。無功功率補償裝置能夠改善電壓質量、減少電能損耗、增強變壓器的出力，在電網系統中發揮著非常重要的作用，需要對無功功率補償裝置的應用進行仔細分析，節約能源，減少用電成本，實現更大的經濟效益。

參考文獻

[1] 丁維星，白國偉，王寬. 高壓無功自動補償的設計與應用[J]. 中國科技信息. 2016（13）.

[2] 宋佳俊.風電場無功補償設計研究[J]. 現代建筑電氣. 2016（06）.

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

[4] 辛業春，李國慶，王朝斌. 無功和三相負荷不平衡的序分量法補償控制[J]. 電力系統保護與控制. 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：智能配電設備及系統集成，工程師。