1.趙 耀 2.杜 培

1.國網(wǎng)福建省電力公司檢修分公司 2.福建水口發(fā)電集團尤溪流域分公司

電力系統(tǒng)中無功補償裝置的應(yīng)用研究

1.趙 耀 2.杜 培

1.國網(wǎng)福建省電力公司檢修分公司 2.福建水口發(fā)電集團尤溪流域分公司

隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展和國際化能源緊張局勢的加劇，加強電能質(zhì)量和節(jié)能降損管理已成為國家政策的重要內(nèi)容。電力系統(tǒng)中電壓和頻率是衡量電能質(zhì)量的兩個最重要指標。為確保電力系統(tǒng)的正常運行，供電電壓和頻率必須穩(wěn)定在規(guī)定的范圍內(nèi)。其中電壓控制的重要方法就是對電力系統(tǒng)的無功功率進行控制，采用無功補償裝置已成為電力系統(tǒng)改善電網(wǎng)質(zhì)量、節(jié)能降損最經(jīng)濟有效的方法之一。下面文章對無功補償裝置的應(yīng)用進行闡述，以供參考。

電力系統(tǒng)；無功補償裝置；應(yīng)用

無功功率的存在是眾多電氣設(shè)備正常工作的需要，也是必備要求，它反映了負載特性，其分布和大小變化也會影響電壓穩(wěn)定。此外，負載所需無功功率的大小會由電氣設(shè)備的運行條件、環(huán)境參數(shù)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、材質(zhì)特性、負載大小等因素所決定。由于電網(wǎng)絡(luò)實際上是給許多電氣設(shè)備提供電能的通道，而電氣設(shè)備的特性又各不相同，其中無功功率大小是波動的，且隨機性很強。無功功率的存在擠占了電網(wǎng)絡(luò)給負載提供有功功率的資源，應(yīng)科學(xué)合理地進行適當補償。如果無功功率均由發(fā)電機提供再經(jīng)過長距離傳送，這是不可能的，合理的方法應(yīng)是在需要消耗無功功率的地方產(chǎn)生無功功率。

1 電力系統(tǒng)中的無功補償裝置

1.1 電力系統(tǒng)中無功補償?shù)囊饬x

電力系統(tǒng)中無功補償其，對于電力系統(tǒng)的整體運作有著極其重要的意義。其在使用中對電網(wǎng)無功進行適當化的補償，進而可以對于電網(wǎng)其電壓的穩(wěn)定性給以提升，同時還可以對于電力系統(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，對輸電系統(tǒng)的輸電能力給以了提升，實現(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，進而切實的保障電力系統(tǒng)其運作的可靠性和安全性。

1.2 電力系統(tǒng)中無功補償?shù)姆椒?/p>

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

2 無功補償裝置分類

無功補償裝置分類有很多種方法，按能源供給的角度可分為無源補償和有源補償兩大類。

2.1 無源補償

無源補償裝置僅能發(fā)出無功功率，而不能吸收無功功率，早期的無功補償裝置主要是無源裝置，是在系統(tǒng)母線上并聯(lián)或者在線路中串聯(lián)一定容量的電容器或者電抗器。按控制方式可分為靜態(tài)、動態(tài)及混合方式3種。靜態(tài)補償指以電磁型交流接觸器為電容器投切開關(guān)的自動無功補償裝置，即控制器控制的投切器件是有觸點的開關(guān)；動態(tài)補償指采用可控硅投切電容器、電抗器的無功補償裝置，即控制投切的開關(guān)是無觸點的復(fù)合開關(guān)，快速投切調(diào)節(jié)器。

2.2 有源補償

有源補償裝置不僅能夠發(fā)出無功功率，而且也能夠吸收無功功率，具有雙向調(diào)節(jié)的強大能力。早期的如同步調(diào)相發(fā)電機，現(xiàn)代常見的為靜止同步補償器(SVG)。同步調(diào)相發(fā)電機相應(yīng)速度慢，噪聲大，損耗大，技術(shù)陳舊，屬淘汰技術(shù)；靜止同步補償器(SVG)指采用電力電子器件IGBT功率模塊搭建整流和逆變電路，組成可控電壓源有源發(fā)生裝置，提供感性或容性電流自動連續(xù)補償，實現(xiàn)功率因數(shù)全過程調(diào)節(jié)。SVG屬快速的無功補償裝置，國外從20世紀80年代開始研究，90年代末得到較廣泛的應(yīng)用。

3 無功補償裝置的優(yōu)越性

無功補償裝置的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在以下幾點。

1)無功補償帶無源濾波。這類無功補償能起到濾波的作用，其基本原理是利用并聯(lián)的LC串聯(lián)電路對某次諧波形成短路(即對諧波形成無阻通道)，而對基波則形成純電容或純電感的無功補償。這類補償一般僅針對低次諧波，如5次、7次、11次、13次等。

2)方便快捷的人機操作。補償裝置大都內(nèi)置高速微處理器，能實現(xiàn)快速數(shù)據(jù)采集、信號處理、分析計算、決策優(yōu)化、輸出控制等功能，正式投入運行前需進行一些參數(shù)設(shè)置，方便的人機操作使控制系統(tǒng)的靈活性和準確性得到很好的發(fā)揮，在某些情況下還可以利用鍵盤和顯示器調(diào)用歷史數(shù)據(jù)。

3)控制參數(shù)的整定設(shè)置?，F(xiàn)代的無功補償裝置智能化程度很高，如控制目標可設(shè)定為電壓穩(wěn)定或功率因數(shù)補償、瞬時無功控制、專家系統(tǒng)或智能控制等。為滿足通用性的要求，有些控制器還要求設(shè)置電流或電壓互感器變比，通信波特率設(shè)置、歷史數(shù)據(jù)查詢、故障或停電次數(shù)記錄等。

4)靈活的網(wǎng)絡(luò)通信功能。所有的無功補償設(shè)備都具有遠程通信功能，且可以設(shè)置相應(yīng)的遠程通信端口、通信協(xié)議和波特率。一般有RS232、RS485等串行通信通道。補償裝置可將現(xiàn)場采集到的所有數(shù)據(jù)通過串口與各種接收設(shè)備進行數(shù)據(jù)傳輸。

4 無功補償最新進展

4.1 智能終端

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，使得電力系統(tǒng)的無功補償可通過電網(wǎng)監(jiān)控中心發(fā)出的指令實施投切操作，這種操作指令均是通過有線或無線通信網(wǎng)絡(luò)傳遞的。電網(wǎng)監(jiān)控中心通過從各遠程終端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，經(jīng)最優(yōu)控制、決策運算后，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸信道啟動相關(guān)的無功補償設(shè)備，電力系統(tǒng)綜合自動化中常采用這種形式。

4.2 多功能化

從電力系統(tǒng)構(gòu)成的角度來看，除了應(yīng)滿足上述共性要求外，大體上還有無功補償帶無源濾波、方便快捷的人機操作、控制參數(shù)的整定設(shè)置、靈活的網(wǎng)絡(luò)通信等附加功能，有的甚至還要求在電源合閘前先對負荷有無潛在故障點進行檢測。

綜上所述，在無功補償?shù)陌l(fā)展歷史中，電力電子開關(guān)不僅能保證快速、準確地實施補償，還能夠?qū)⑾冗M的智能控制技術(shù)引入到無功補償中，使其具有了高度的靈活性和實時性，更好地保證了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。合理選擇補償裝置，可以做到最大限度地減少網(wǎng)絡(luò)損耗，使電網(wǎng)質(zhì)量得到有效提高。

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[2]王輝.電力系統(tǒng)中無功補償裝置的應(yīng)用研究[J].江西建材，2017，01：193+195.

[3]克長賓.動態(tài)無功補償裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].節(jié)能，2015，10：70-73+3.