无功补偿装置的现状和发展趋势

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【摘要】：近几年中国电力工业迅速发展，大面积的高压输电网络逐渐形成，而对电网无功功率的要求也是随之而增。无功电源与有功电源同样是保障电力系统可以正常、安全运行不可缺少的组成部分。因此无功补偿装置非常重要，本文针对其现状及未来的发展趋势加以叙述，从节约能源的角度了解无功补偿装置的重要性。

【关键词】：无功补偿 节约能源

在电力系统中，电压与频率是测量电能质量最基本也是最重要的因素。在企业与生活的用电负载中，阻感负载占据了相当大的比例。电炉、变压器、霓虹灯等都是阻感负载。电炉与变压器等大型用电器材所损耗的无功功率在电力系统供给的无功功率中占有非常大的比例。此外在电力系统中电抗器和架空线同样会消耗无功功率。如要保证电力系统能够正常的运作，那么供电电压与频率必须稳定在正常的范围内。频率控制与有功功率控制两者关系紧密相联，对电压控制主要的方法是对电力系统的无功功率进行控制。

一、无功补偿装置的重要性

世界上约有35%的可利用能源来产生电能，而全部电能的分配及传输都是通过50Hz左右的交变电流开始的。无功功率是交流电力系统设计与运行中一个非常重要的因素。如今无功补偿装置在社会发展中变得越来越重要，其原因有以下几点：

1.燃料价格飙升，要有效的提升电力系统的运行效率。

2.输电网络发展被限制。

3.现代环境影响迫使水资源利用不得已在条件恶劣且位置较偏的地方开发，供电位置偏远，电压稳定及控制是需要解决的难题。

4.电子设备在日常生活使用率已越来越高，供电质量问题也是越来越多。

5.在对直流输电系统进行仔细分析得出，在换流器的交流侧进行无功控制。对于已给定的有功分布情况，要使无功潮流达到最低，即可以降低系统损耗，而无功功率的转移与走向都需要保持良好的控制。

无功功率补偿最初的方式是无功补偿电容器，此方法简单易懂，而且较为方便。将电容器并联在电网中即可补偿电力系统感性负荷的无功功率，这是在早期较为普及的一种方式，但因补偿的容量有限、固定且会与系统发生简谐振动，所以此种方法在现代应用的已经很少了。

二、国内现状

在国内，补偿无功用的最普遍办法是并联电容器。在一万伏电压下的供电网络中加大或是在六万伏的供电网络中小量的将并联电容组装在其中，进而适应调压条件，在七十年代初一些言论有指出使用大负荷调压变压器来调整并联电容器终端电压调节无功功率的方法较为可行，但因调压变压器机械开关使用寿命无法保证长久而无法应用。无功功率补偿装置的问题在电力科研部门、设计部门等相关。以进口的补偿装置为枢纽变电站或较大规模用电的企业做大容量的静态无功补偿，而中小型企业的无功补偿装置多以传统并联电容器做补偿。这也在原有问题的基础上增加了许多新的问题，首先其无法不间断迅速的调节无功功率，其次超多电容器在夜间产生了过多的无功功率，使发电机换向运行，对系统经济的稳定运行产生影响。因而各大中小型企业对功率因数调节越来越重视。功率因数相对增加较多损耗较大的单位，电力部门会在原有基础上增加电费作为惩戒，在城市节假日与夜晚时间会产生大量无功功率的剩余，会引起电网电压的飙升，威胁用户的安全。功率的因数低、损耗过大、系统时而混乱、效益不佳等诸多问题越来越多，所以在小型或者中型企业中低压电网中应用可调节式无功补偿装置是非常有必要的。

三、未来发展

随着现代电力系统的发展趋势，无功功率动态补偿在这快速发展的进程中，以满足不了各种条件的需求。上世纪七十年代，通用电气公司在电网中第一次进行实验，而威斯汀豪斯公司则将产品正式投入实际运行使用中去。八十年代开始，国内开始研发晶闸管控制电抗器TCR为主要代表的传统静止无功补偿装置Static Var Generator，（以下简称SVG）。但在投入使用时，SVC是离不开大容量储能元件，其拥有时间停顿的特性，无法做到瞬时的无功控制。随着电力系统及现代电子科技的发展，近几年高级静止无功补偿装置Advanced Static VarCompensator SVG的运用有所普及，与传统的以TCR为代表的SVC装置相比，SVG的运行范围与调节速度都要略胜一筹，在其装置中运用多电平与PWM技术等缓减无功补偿电流中谐波的含量。更为关键的问题是SVG使用的电抗器和电容元件相比SVC中使用的要小很多，这将极大缩减装置的体积与成本。SVG在SVC的基础上将其无法做到瞬时无功功率的缺点弥补，其结构是用晶闸管、IGBT等自称的自换相交流器，配以小容量储能元件所形成的瞬时无功功率补偿。其基本方式是将自换相桥式电力并联在电网上，通过调节桥式电路交流侧输出电压的相位、幅值或者直接调节其交流侧电流等方式，均可让桥式电路吸收及发出所适合的无功功率。SVG比SVC的技术性要专业很多，其效率与质量也要比SVC要高，所以SVG动态无功补偿装置的发展尤为重要。

结束语：目前对于无功补偿装置的使用范围比较广泛，本身耗损较大，但其技术较为先进，采用智能控制的方式让无功补偿方法达到最佳的性能。现代化智能控制方法是目前世界各国家的工业科学研究部门竞相研究的项目。SVG动态无功补偿装置因反应迅速，谐波较低，无功调节能力较强等等优势，有效改善电网的电能质量，已经成为我国无功补偿技术的一项有力的发展目标。

参考文献

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[2]付林；冯雪；郭鹏伟.无功补偿装置的研究现状与展望[J]，黑龙江科技信息，2013（10）