电力系统中无功补偿装置的应用研究

1.赵 耀 2.杜 培

1.国网福建省电力公司检修分公司 2.福建水口发电集团尤溪流域分公司

电力系统中无功补偿装置的应用研究

1.赵 耀 2.杜 培

1.国网福建省电力公司检修分公司 2.福建水口发电集团尤溪流域分公司

随着我国经济的飞速发展和国际化能源紧张局势的加剧，加强电能质量和节能降损管理已成为国家政策的重要内容。电力系统中电压和频率是衡量电能质量的两个最重要指标。为确保电力系统的正常运行，供电电压和频率必须稳定在规定的范围内。其中电压控制的重要方法就是对电力系统的无功功率进行控制，采用无功补偿装置已成为电力系统改善电网质量、节能降损最经济有效的方法之一。下面文章对无功补偿装置的应用进行阐述，以供参考。

电力系统；无功补偿装置；应用

无功功率的存在是众多电气设备正常工作的需要，也是必备要求，它反映了负载特性，其分布和大小变化也会影响电压稳定。此外，负载所需无功功率的大小会由电气设备的运行条件、环境参数、网络结构、材质特性、负载大小等因素所决定。由于电网络实际上是给许多电气设备提供电能的通道，而电气设备的特性又各不相同，其中无功功率大小是波动的，且随机性很强。无功功率的存在挤占了电网络给负载提供有功功率的资源，应科学合理地进行适当补偿。如果无功功率均由发电机提供再经过长距离传送，这是不可能的，合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率。

1 电力系统中的无功补偿装置

1.1 电力系统中无功补偿的意义

电力系统中无功补偿其，对于电力系统的整体运作有着极其重要的意义。其在使用中对电网无功进行适当化的补偿，进而可以对于电网其电压的稳定性给以提升，同时还可以对于电力系统中的设备利用率以及功率因数给以提升，还可以降低传输线的线损，对输电系统的输电能力给以了提升，实现三相功率的平衡，并且还可以为电力系统给以电力方面的支撑，进而切实的保障电力系统其运作的可靠性和安全性。

1.2 电力系统中无功补偿的方法

电力系统中无功补偿其在方法上具有多种的方式，从能源供给的方面进行观察，可以将其划分为有源补偿和无源补偿两种；按照补偿的方式进行划分，可以将其划分为串联补偿、并联补偿以及混合式补偿的三种形式；从补偿状态以及补偿装置的应用角度进行观察，可以将其划分静止类无功补偿、机械旋转类无功补偿、复合类无功补偿三种，此类划分的方式是最为全面和精准的，因此文章以此划分方式为背景展开了详细的应用讲解。

2 无功补偿装置分类

无功补偿装置分类有很多种方法，按能源供给的角度可分为无源补偿和有源补偿两大类。

2.1 无源补偿

无源补偿装置仅能发出无功功率，而不能吸收无功功率，早期的无功补偿装置主要是无源装置，是在系统母线上并联或者在线路中串联一定容量的电容器或者电抗器。按控制方式可分为静态、动态及混合方式3种。静态补偿指以电磁型交流接触器为电容器投切开关的自动无功补偿装置，即控制器控制的投切器件是有触点的开关；动态补偿指采用可控硅投切电容器、电抗器的无功补偿装置，即控制投切的开关是无触点的复合开关，快速投切调节器。

2.2 有源补偿

有源补偿装置不仅能够发出无功功率，而且也能够吸收无功功率，具有双向调节的强大能力。早期的如同步调相发电机，现代常见的为静止同步补偿器(SVG)。同步调相发电机相应速度慢，噪声大，损耗大，技术陈旧，属淘汰技术；静止同步补偿器(SVG)指采用电力电子器件IGBT功率模块搭建整流和逆变电路，组成可控电压源有源发生装置，提供感性或容性电流自动连续补偿，实现功率因数全过程调节。SVG属快速的无功补偿装置，国外从20世纪80年代开始研究，90年代末得到较广泛的应用。

3 无功补偿装置的优越性

无功补偿装置的优越性主要体现在以下几点。

1)无功补偿带无源滤波。这类无功补偿能起到滤波的作用，其基本原理是利用并联的LC串联电路对某次谐波形成短路(即对谐波形成无阻通道)，而对基波则形成纯电容或纯电感的无功补偿。这类补偿一般仅针对低次谐波，如5次、7次、11次、13次等。

2)方便快捷的人机操作。补偿装置大都内置高速微处理器，能实现快速数据采集、信号处理、分析计算、决策优化、输出控制等功能，正式投入运行前需进行一些参数设置，方便的人机操作使控制系统的灵活性和准确性得到很好的发挥，在某些情况下还可以利用键盘和显示器调用历史数据。

3)控制参数的整定设置。现代的无功补偿装置智能化程度很高，如控制目标可设定为电压稳定或功率因数补偿、瞬时无功控制、专家系统或智能控制等。为满足通用性的要求，有些控制器还要求设置电流或电压互感器变比，通信波特率设置、历史数据查询、故障或停电次数记录等。

4)灵活的网络通信功能。所有的无功补偿设备都具有远程通信功能，且可以设置相应的远程通信端口、通信协议和波特率。一般有RS232、RS485等串行通信通道。补偿装置可将现场采集到的所有数据通过串口与各种接收设备进行数据传输。

4 无功补偿最新进展

4.1 智能终端

网络技术的发展，使得电力系统的无功补偿可通过电网监控中心发出的指令实施投切操作，这种操作指令均是通过有线或无线通信网络传递的。电网监控中心通过从各远程终端发送过来的数据，经最优控制、决策运算后，通过网络传输信道启动相关的无功补偿设备，电力系统综合自动化中常采用这种形式。

4.2 多功能化

从电力系统构成的角度来看，除了应满足上述共性要求外，大体上还有无功补偿带无源滤波、方便快捷的人机操作、控制参数的整定设置、灵活的网络通信等附加功能，有的甚至还要求在电源合闸前先对负荷有无潜在故障点进行检测。

综上所述，在无功补偿的发展历史中，电力电子开关不仅能保证快速、准确地实施补偿，还能够将先进的智能控制技术引入到无功补偿中，使其具有了高度的灵活性和实时性，更好地保证了系统运行的稳定性和可靠性。合理选择补偿装置，可以做到最大限度地减少网络损耗，使电网质量得到有效提高。

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