电力系统中无功补偿装置的应用研究

南 博

国网辽宁省电力有限公司沈阳市东陵区供电分公司

电力系统中无功补偿装置的应用研究

南 博

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在无功补偿的发展历史中，电力电子开关对无功补偿技术的发展起到了非常重要的推动作用，它的应用是无功补偿发展中的一个重要里程碑。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。通过工作实践证明，科学选用无功补偿装置，能够起到降低电能损耗、保证供电质量的目的，对于满足各个行业用电需求起到了很好的保障作用。鉴于此，本文主要分析电力系统中无功补偿装置的应用。

电力系统；无功补偿装置；应用

1 电力系统中无功补偿的原理

1.1 电力系统中无功补偿的本质

从本质上进行观察，无功补偿其是一种利用无功补偿器所发射出的无功来实现对潮流或者负载处的无功部分进行抵消，进而实现输电线其负担的减轻过程。无功补偿器其提供与电网所必需的无功功率，同时也可以依据电网的实际需求将电网的无功功率给以吸收。从本质和原理上进行观察，无功电源是不消耗也不产生任何功率的，因此其在使用中是不需要原动机的。

1.2 电力系统中无功补偿的意义

电力系统中无功补偿，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。

1.3 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 无功补偿装置分类选择与应用

2.1 机械旋转类无功补偿装置

(1)同步调相机。从本质上来说，同步调相机可以近似看做一台同步电动机，两者间的主要区别在于同步调相机运行过程中不会产生负载。同步调相机的补偿特点是它既能够过励磁运行，也能够欠励磁运行。当过励磁运行时，同步调相机生成感性无功功率，此时起到升压的效果；反之，欠励磁运行时能够吸收感性无功功率，进而达到降压的效果。由于无功补偿灵活，因此同步调相机在早期的电力系统中有着广泛的应用。(2)同步发电机。在传统的电网中，同步发电机也是一种常见的无功补偿装置。但是随着电力系统向信息化和智能化方向发展，同步发电机的无功补偿效果难以满足电力系统的运行需求，逐渐被其他装置所代替。同步发电机的无功补偿原理与同步调相机大体类似，但是同步发电机不仅能够调节发电机的励磁电流，而且能够有效控制发电机的输出电压，进而实现了对无功功率的调控。但是同步发电机的调控功能相对有限，通常情况下，其调控幅值的大小会受到发电机运行电压的影响。

2.2 静止类无功补偿装置

(1)固定电容。利用固定电容实现负载侧无功补偿，具有结构简单、经济实用的应用优势。但是在实际应用中也发现，固定电容的应用缺点也比较明显：在电容通电的瞬间，其瞬时电压往往要超过额定电压的几十倍甚至上百倍，此时电容内部电流超载运行，很容易击穿电容，直接造成设备的损坏。(2)晶闸管控制电抗器。电力系统实际运用中的晶闸管控制电抗器结构较为复杂，但是基本的组成部分包括固定电抗器和双向导通晶闸管。作为一种感性无极补偿器，晶闸管控制电抗器可以根据晶闸管内部电压的变化，来实现对感性电抗的无极调节。例如，电力系统中的负荷电压会时刻发生变化，尤其是在夏季用电高峰期，需要及时调节电力系统的输电流量，避免因局部电压过高而导致电网瘫痪。晶闸管控制电抗器的作用就是采用电抗性补偿措施，在用电高峰期临时提高电网电压上限，确保电力系统始终维持在正常运行状态。

3 无功补偿技术的发展趋势

近年来，随着电力电子技术的发展，动态无功补偿装置越来越广泛地应用于电力系统中，用于提高电网电压稳定性、提高功率因数以及改善用户电能质量。众所周知，风能是一种清洁能源，但由于风资源的不确定性和风力发电机本身的运行特性，使风力发电机组的输出功率是波动的，导致并网功率因数不合格、电压偏差等问题。

为解决风电场并网运行存在的电压稳定问题，各个风电场都采取了各种方式来提高风电场并网运行稳定性，但SVG是目前最先进的无功补偿技术，它在风电场的应用极大地补偿了风电的无功功率以及对谐波的动态补偿，提高了风电场电压的稳定性。SVG可以克服传统无功补偿和谐波治理装置存在的不足，为电网或用电负荷提供快速、连续有缘动态无功补偿和谐波滤波，可有效提高电网电压暂态稳定性、抑制母线电压突变，补偿系统不平衡负荷，而且能够提高电力系统功率因数。因此，发展SVG装置具有巨大的社会效益，对国民经济的发展具有重要意义。SVG技术代表了现阶段无功补偿、谐波治理、电能质量控制的发展趋势，随着电力电子技术以及电网运行水平的发展，SVG必将在电力系统中得到广泛的应用。

总之，无功补偿装置的应用，依靠其功能可以大大的减轻电力系统和相应设备在运行过程中产生的过高压力和荷载，提供给电力系统更多的能量用来持续运转，无功功率的设备通过将无功作用的部分加以抵消或者吸收，电力系统的设备在运行时就可以更加顺畅与安稳，减轻了一直压在输电设备和线路上的运转压力。

[1] 李勇，程汉湘，方伟明，钟榜.无功补偿装置在电力系统中的应用综述[J].广东电力，2016，29(06)：87-92.

[2] 李勇，程汉湘，方伟明，钟榜.无功补偿装置在电力系统的应用综述[J].广东电力，2016，29(05)：77-81.