無功補(bǔ)償裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

呂德國

北京石大東方工程設(shè)計(jì)有限公司 山東 東營 257000

引言：

許多電氣設(shè)備在運(yùn)行的過程中，必須要有無功功率的存在，但是，無功功率的不同區(qū)域分布以及無功功率強(qiáng)弱的變化都會影響到電壓的穩(wěn)定性，此外，無功功率也會占據(jù)一定的有功功率，所以必須通過一定的合理的方式進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償。

1 無功補(bǔ)償原理

在電氣設(shè)備的使用過程中，無功補(bǔ)償設(shè)備會提供一定的無功功率，利用無功功率來補(bǔ)償負(fù)載，這樣可以有效的減少輸電線路的負(fù)荷。同時(shí)，應(yīng)用無功補(bǔ)償裝置可以為網(wǎng)絡(luò)輸電線提供其穩(wěn)定運(yùn)行所需要的無功功率，也能夠根據(jù)輸電線路的運(yùn)行需要，吸收無功功率。在電氣設(shè)備的相關(guān)研究基礎(chǔ)上可以知道，無功電源在運(yùn)行過程中是不會產(chǎn)生或消耗任何有效功率的，因此要完成無功功率的補(bǔ)償，只需要為設(shè)備提供一定的無功功率，或者是讓其吸收一定的無功功率即可。

在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，無功功率的補(bǔ)償幾乎都是應(yīng)用的電流型補(bǔ)償以及電壓型補(bǔ)償兩種機(jī)制。在電流無功功率的補(bǔ)償線路當(dāng)中，是將電壓作為基準(zhǔn)矢量，通過無功電流，不但合成的補(bǔ)償電流值可以保持在一個(gè)比較小的防范未，且合成電流的分量也會由此減少。而另一種電壓無功功率的補(bǔ)償當(dāng)中，是將電流作為基準(zhǔn)矢量，線路當(dāng)中以無線路損耗的元件為重要裝置，這個(gè)元件的電壓可以反向抵押線路當(dāng)中的無功分量，因此，電壓的無功分量也可以得到減弱。

2 無功補(bǔ)償最新進(jìn)展

2.1 多功能化

從電力系統(tǒng)的組成的層面來分析，其系統(tǒng)構(gòu)成除了要滿足上述的一般要求，通常還需要單獨(dú)設(shè)置一些額外的系統(tǒng)功能，如無功補(bǔ)償裝置，還要具備安全、便利的操作系統(tǒng)，還有快速穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接功能。還有一些要求較高的會系統(tǒng)甚至要求在接通和切斷電源之前要檢查系統(tǒng)當(dāng)中可能存在的故障。

2.2 集成化

系統(tǒng)的控制裝置通過先進(jìn)的集成芯片，因此在很小的芯片尺寸情況下可以實(shí)現(xiàn)更多功能的集成，而且占據(jù)的面積是非常小的，節(jié)省了空間。

2.3 綜合化

在無功補(bǔ)償裝置當(dāng)中，其硬件設(shè)備的組成是相對多樣和復(fù)雜的，而且對設(shè)備的控制方式也有很多不同的類型。

2.4 智能終端

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用，在電力系統(tǒng)當(dāng)中，無功補(bǔ)償也不在需要近距離的人工操作，而是可以通過遠(yuǎn)程控制的方式進(jìn)行設(shè)備開啟和關(guān)閉的指令，而遠(yuǎn)程操控得以實(shí)現(xiàn)是依靠了有線通信和無線通信的方式。電網(wǎng)運(yùn)行的控制盒管理中心在對系統(tǒng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，通過網(wǎng)絡(luò)控制通道發(fā)出一定的控制指令，這樣就可以啟動(dòng)無功補(bǔ)償裝置。這種遠(yuǎn)程控制的形式是非常重要的，經(jīng)常用于電力系統(tǒng)的自動(dòng)化建設(shè)當(dāng)中。

3 無功補(bǔ)償技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用策略

3.1 合理選擇無功補(bǔ)償技術(shù)

在無功補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)當(dāng)中，要想獲得更高水平的無功補(bǔ)償?shù)男Ч?，就必須要結(jié)合系統(tǒng)實(shí)際情況，選擇更貼近實(shí)際的無功補(bǔ)償技術(shù)，當(dāng)前電力系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備和技術(shù)實(shí)現(xiàn)了很大的發(fā)展，整個(gè)電力系統(tǒng)中使用的電力設(shè)備和元件也越來越復(fù)雜，電力系統(tǒng)的應(yīng)用對系統(tǒng)自動(dòng)化和設(shè)備的智能化要求也有更高的標(biāo)準(zhǔn)。在系統(tǒng)當(dāng)中如果僅使用一種單一的無功功率補(bǔ)償技術(shù)，那么將會難以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無功補(bǔ)償?shù)囊?，所以，必須要結(jié)合系統(tǒng)的實(shí)際需要有針對性的選擇無功補(bǔ)償技術(shù)，在無功補(bǔ)償?shù)南嚓P(guān)設(shè)備和技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，選擇更加適合的無功補(bǔ)償技術(shù)和元件，不僅可以更好的降低成本，也可以獲得更好的補(bǔ)償效果。

3.2 補(bǔ)償裝置的選用

對于補(bǔ)償裝置的選用，要從以下方面加以把控：

3.2.1 補(bǔ)償特性

SVC可以和1個(gè)可控電抗器等效，電力系統(tǒng)電壓和無功功率的平方存在正比關(guān)系，當(dāng)系統(tǒng)電壓下降，SVC輸出的無功功率能夠和其平方成比例下降。

3.2.2 諧波特性

含有TCR的SVC裝置在實(shí)際運(yùn)行過程中，會產(chǎn)生諧波，因此需要裝設(shè)濾波裝置。利用多電平PWM調(diào)制技術(shù)與其它技術(shù)等，能夠?yàn)V除少量的高次諧波。

3.2.3 響應(yīng)速度

SVC使用的晶閘管，響應(yīng)的速度在50ms左右。STATCOM使用的是全控型器件以及PWM技術(shù)，直流側(cè)電容充放電時(shí)間與串聯(lián)電抗等因素，直接影響著STATCOM響應(yīng)時(shí)間。

3.3 合理選擇投切開關(guān)

在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，要結(jié)合系統(tǒng)的實(shí)際情況，以無功功率補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)需求為基礎(chǔ)，選擇更加合適的投切元件，這種元件的選擇需要做好系統(tǒng)的研究和分析，不可隨意選擇，以免作用無法達(dá)到。

3.3.1 過零觸發(fā)固態(tài)繼電器

這種類型的開關(guān)具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢，主要集中在投切所需要的時(shí)間是非常短的，可以迅速完成偷竊操作，而且由于其較高的速度對系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的影響是很小的。

3.3.2 智能真空開關(guān)

此類開關(guān)是由低壓真空滅弧室、永磁操作機(jī)構(gòu)等組成，被廣泛的應(yīng)用于電抗回路中，進(jìn)行投切操作時(shí)，能夠確保電壓為0，安全性與可靠性較強(qiáng)。

3.3.3 復(fù)合智能開關(guān)

此類開關(guān)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了固態(tài)繼電器、交流接觸器并聯(lián)運(yùn)行，功耗低，投切速度快。

3.3.4 真空斷路投切電容器

真空斷路的投切設(shè)備氣設(shè)備的價(jià)格是比較低的，因此只需要很少的成本就可以獲取，而且設(shè)備的操作也并不復(fù)雜，但是這種設(shè)備會在投切的過程中產(chǎn)生瞬間高壓，對于系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備元件會有一定的影響，甚至?xí)p壞相關(guān)設(shè)備元件，也會干擾系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，直接造成系統(tǒng)的使用壽命的縮短。因此，這種投切設(shè)備的選擇必須要謹(jǐn)慎，只有當(dāng)電力系統(tǒng)運(yùn)行必須的時(shí)候，再進(jìn)行選擇使用。

4 結(jié)束語

在電力系統(tǒng)的無功補(bǔ)償發(fā)展過程中，無功補(bǔ)償裝置的自控化控制系統(tǒng)在促進(jìn)電力系統(tǒng)發(fā)展方面發(fā)揮了非常重要的作用，這種自動(dòng)控制技術(shù)的使用是電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償發(fā)展中的一個(gè)重要突破。這種自動(dòng)控制裝置不僅能確保迅速、及時(shí)、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的無功補(bǔ)償，并可以更好地保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全和穩(wěn)定。針對系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際情況，合理的選擇無功補(bǔ)償?shù)难b置可以最大限度地提升無功補(bǔ)償?shù)馁|(zhì)量，減少電力系統(tǒng)的設(shè)備損耗，有效地提高電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量。