输电网电压稳定与无功补偿措施

周健

[摘 要]进入21世纪以来，我国经济、社会发展速度都在不断的加快，生产机械化、现代化、智能化的水平不断提高，各类便携、智能的家用电器也在人们的日常生活中得到了更多的应用，与此同时，对于电能量供应的实际需求也在不断提高，这也对输电网的运行质量与稳定性提出了更高的要求，保障输电网电压的稳定性，采取有效措施提高无功补偿效率具有着十分重要的意义，本文将针对输电网电压稳定与无功补偿措施展开分析与研究。

[关键词]输电网 电压稳定 无功补偿 措施

中图分类号：TG606 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）20-0054-01

电压稳定性是衡量输电网运行质量的一个重要指标，电压稳定性高低直接关系到输电网整体的运行效率以及电力供应服务的质量，对于社会发展与正常的电能量利用有着较大的影响。在实际的输电网运行中，影响电压稳定的因素有很多，而一旦发生电压失稳，导致大面积停电就会造成巨大损失，改善无功补偿效率对于保持电压稳定有着积极的作用，因此，有必要针对电压稳定与无功补偿措施进行探讨。

一、输电网电压稳定与无功补偿措施研究的意义

输电网运行的过程中，无功功率的出现是不可避免，无功功率的存在不仅会造成电能量生产到利用过程中的能源资源浪费，还可能影响输电网电压稳定性，增加输电网线路及设备的损耗率，影响电力生产供应服务的质量，并造成电网系统维护成本的增加。当无功功率失衡出现严重扰动时，很容易出现节点电压大幅度下降的情况，造成电压严重失稳，并可能呆滞电压崩溃，出现大面积停电问题，不会影响正常的社会生产及人们生活，还可能造成一系列的安全隐患，产生不良社会影响，因此，必须要加强对无功功率的有效控制。无功补偿措施的研究就是为了通过采取有效的无功补偿措施，控制输电网中的无功功率传输，使之保持平衡状态，进而维持输电网电压的稳定，避免电压失稳所导致的各类问题的发生，其对于电网系统的稳定运行，保障社会生产生活对电能量的需求具有着重要的意义。

二、输电网电压失稳的主要表现形式

1.静态电压失稳

这是一种较隐蔽的电压失稳问题，由于静态电压变化是缓慢的，往往在到达临界值前难以被察觉，而一旦超出临界值，就会出现迅速的电压下降，甚至直接导致电压崩溃，其具有着较为严重的影响。负荷缓慢增加对负荷端母线电压的影响、系统故障、以及临界值阶段的正常操作影响都会导致静态电压失稳问题的发生。

2.动态电压失稳

电力系统发生故障后，为保证其功角暂态稳定及维持系统频率，除了进行网络操作外，也可进行自动切机切负荷等操作，由于系统结构变得脆弱或全系统电源支持负荷的能力变脆弱，缓慢的负荷恢复过程可能导致电压失稳。

3.暂态电压失稳

暂态电压失稳一般发生在系统故障以及一系列较大扰动后的处理过程中，表现为发电机之间相对摇摆且某些负荷母线电压发生不可逆转的突然下降，而此时发电机之间的相对摇摆可能并未超出使电力系统功角失稳的程度。

三、提高输电网电压稳定性的有效措施

1.区域间无功功率供需平衡的控制

各区域无功功率供需平衡的控制是提高电压稳定性的有效措施，主要可以通过对发电机相位滞后及超前的扩容来加强电源接入后的电网结构，增强发电机组运行的可靠性，尤其在系统失压时，更要最大限度的发挥发电机组的作用。此外，还应通过技术革新等途径，增强发电机及励磁机的过负荷能力，结合对无功补偿设备配置的加强，实现对各区域无功功率供需平衡的有效控制。

2.优化输电系统的电压和无功功率特性

输电系统电压及无功功率特性对于输电网电压稳定性也有着很大的影响，可以通过对输电线路及系统的优化，如多回路线路及环形系统的应用等方式，来优化输电电压质量，结合相应的无功补偿装置，如串、并联电容器和静止无功无偿器、发生器等装置的应用，保持无功功率的稳定性与平衡性，从而提高电网电压的稳定性。

3.采取高压运行低压甩负荷的运行策略

根据输电网运行及电压变化的实际情况分析，在较高电压下的运行能够降低系统的无功需求，更有利于电压的控制，而低电压时采取甩负荷的策略也能够降低电压崩溃的风险，需要注意的是在辐射状负荷的场合下，甩负荷应该基于一次侧电压。此外，合理选用低功率因数的发电机组也能够有效加强对电压稳定的控制，并更具经济性与灵活性。

四、几种主要的无功补偿措施

1.静态无功补偿器的应用

静态无功补偿器SVC作为一种具有较高无功功率调节补偿速率的装置，其在现代电网系统无功补偿领域的应用十分普遍，该无功补偿装置在实际应用中能够使所需无功功率作随机调整，从而保持在冲击性负荷连接点的系统电压水平的恒定。静态无功补偿器在抑制冲击性负荷引起的电压波动和闪变、高次谐波等方面具有着良好的效果，进而能够有效的保持输电网运行的功率因数水平，通过快速的补偿调节促进三项无功功率的平衡，从而确保输电网运行的可靠性与安全性。目前常见的静态无功补偿装置可分为四种类型，包括可控硅阀控制空芯电抗器型TCR、可控硅开关控制电容器型TSC、自饱和电抗器型SR及可控硅阀控制高阻抗变压器型TCT，其中以可控硅阀控制空心电抗器型TCR应用最为广泛。静态无功补偿器作为并联无功补偿装置，其工作原理主要是利用控制晶闸管触发角改变接入电网中的等效电纳，实现无功补偿目标，因此，此类装置也存在着一定的缺陷，无法满足电压过低时的紧急补偿需求。

2.静止无功发生器的应用

静止无功发生器SVG是在无功补偿器的技术更新基础之上，通过对原有晶闸管的替换，采用性能更强的大功率可关断晶闸管，而产生的新型无功补偿装置，静止无功发生器的应用对于提高输电网无功补偿效率，增强电压稳定性具有着十分良好的效果。目前常见的静止无功发生器装置主要可分为电压型和电流型两类，其中电压型是最主要的应用类型。电压型静止无功发生装置主要以桥式电路为主，其应用特点包括运行效率高、结构简单、能耗低、成本低、控制方便等。静止无功发生器的主要工作原理是将自换相桥式电路通过电抗器或直接并联到电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或直接控制其交流侧就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。

静止无功发生器SVG相较于静止无功补偿器SVC有着更大的优势，主要体现为：在所产生的谐波量方面，静止无功补偿器无论哪一种类型都会从自身产生谐波，谐波量一般可达5-8%，其对于滤波器的性能要求也相对较高，相比之下，静止无功发生器自身产生谐波较小，结合多重化技术、多电平技术以及PWM技术的运用，能够有效的消除大部分低次谐波。在连接电抗方面，由于实际需求的不同，静止无功补偿器的连接电抗对于电感量有着相对较高的需求，而在相同补偿量水平的情况下，静止无功发生器对连接电抗的电感量要求要远低于各类静止无功补偿器，与此同时无功发生器还能够提供一定量的有功功率，这一点也要远优于无功补偿器。除以上两点之外，静止无功发生器还具有着比静止无功补偿器更快的调节速度，以及更加良好的可控性能，尤其在干扰较为严重的情况，能够发挥出静止无功补偿器所难以比拟的性能优势。

总结

加强输电网电压稳定水平，提高无功补偿措施的应用实效性对于现代电网系统的发展具有着积极的意义，相信随着我国电网无功补偿技术的不断发展，在未来输电网运行稳定性将得到进一步的加强，并未我国社会及经济的发展提供更加强有力的保障。

参考文献：

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[2] 侯树文，曾浩，雷校省，钱俊良，赵臣鹏.斩控式交流调压无功补偿电路的设计[J].华北水利水电学院学报，2013（05）.