電力系統無功功率補償技術的相關研究

【摘 要】現代各個行業對電力需求量逐步提升。該情況使得電力行業得到了長足的發展，成為了國民經濟的支柱產業，電力行業的各項技術水平有了較大的提高，其電力系統中的無功功率補償技術，能夠有效的調節電網運行中無功功率的分布狀況，使用的無功補償裝置也可以提高電力系統的功率因數，減少設備的功率損耗。本文簡單的說明了電力系統無功功率補償的方式，分析了其中存在的問題，如諧波影響問題、補償方式有缺陷等，并提出了幾點改進措施，包括智能控制系統與晶閘管投切電容器相結合、靜止無功發生器、電力有源濾波器、綜合潮流控制器等，為電力系統的管理人員提供一定的參考與借鑒。

【關鍵詞】電力系統；無功功率補償技術、現狀；問題

0.前言

社會各界對于電力的消耗量極大，電力資源成為了各項產業發展中不可或缺的能源保障之一。在該社會形勢下，電力事業得到了長足的發展，各項電力技術也有了較大的提升。無功補償作為電力行業的中技術之一，電網中接入的各類無功補償裝置能夠有效的提升電網的負載及系統的功率因數，并能夠大幅度的降低設備的功率損耗，使得電壓更加穩定，優化供電質量。在長距離輸電系統中，該類無功補償裝置能夠有效的提高系統運行的安全性、穩定性。但是由于各種因素的影響，其中也存在一定的問題與缺陷，使得其不能完全發揮出功效，影響運行情況，對其進行深入的研究與探討也是十分有必要的。

1.電力系統無功功率補償的主要方式

一般我國的電網中運用的電容補償技術可以分為兩個類型，即就地補償技術和集中補償技術。如果異步電動機的荷載較為穩定，容量大，且不可逆，一般情況下會選擇就地補償技術，如風機、水泵等；其他情況下則一般選擇集中補償技術[1]。電力系統無功功率補償技術的發展經歷了較長時間，其補償方式也逐步形成了以下幾種類型：

1.1同步調相機

無功補償裝置其發展的初期，運用最為廣泛的是同步調相機，屬于典型的無功補償方式。其能夠有效的達到動態補償的目的，但是其也存在固有的缺陷，包括響應速度慢、運行復雜、維護措施繁瑣等。因此在新型的裝置推廣應用以后，逐步將其淘汰。

1.2并聯電抗器

該類無功功率補償裝置時我國現在使用最為廣泛的電抗器主要是固定容量電抗器，其在電力系統中不僅可以吸收容性負荷，并控制系統中的過電壓及諧波的影響。其在抵抗諧波時，如果次數大于5次，電抗率一般為5%左右；如果次數超過3 次，則電抗率需要13%，才能夠達到抵抗諧波的效果。

1.3并補裝置

并聯電容器是無功補償中極為常用的裝置，其是利用電容分組投切，可以準確的監測到負載的無功動態，主要適用于固定無功的補償，屬于有級無功調節的方式，但是不能達到無功平滑無級調節的要求[2]。

2.無功功率補償存在的問題

上述裝置在運行的過程中，適應于不同情況的無功功率的補償，但是其也存在部分問題，影響到補償的效果，需要管理人員予以高度的重視。具體有以下幾點：

2.1諧波影響問題

電容器可以在一定程度上抵抗電力諧波，如果系統中電力諧波較為嚴重時，會使得電容器受到損害或者縮短電容器的壽命。另外電容器會對諧波起到提升的作用，系統中的諧波干擾更大。

2.2補償方式有缺陷

許多電力部門進行無功補償的目的僅僅是就地補償，重點集中于補償功率因數，并沒有關注系統的損耗情況[3]。

2.3無功倒送問題

一般來說電力系統中是禁止無功倒送，其會使得電流過大，系統的能耗也會隨之增加，如果在負荷較低是進行無功倒送，則會使得電壓偏高，不利于電網的穩定運行。

2.4過補欠補問題

電力系統的無功量使得線路電壓產生變化，而線路的電壓情況則很大程度上受到系統情況的影響，部分無功補償設備是根據電壓決定無功投切量，極易出現無功過補或者欠補的問題。

3.相應改進措施

3.1智能控制系統與晶閘管投切電容器相結合

科學的不僅進步，智能技術得到了空前的發展，其性能極為強大，逐步運用到了各個領域。在電力系統無功功率補償技術中，可以在晶閘管投切電容器中運用微處理器，其能夠開展城府較為復雜的控制工作，或者進行設備的檢測，達到動態無功功率補償的目的。智能控制系統中，控制器是晶閘管投切電容器補償裝置最為重要的構件，晶閘管投切電容器可以進行各項工作，包括測量無功功率因素、分析各項參數等，使之準確的控制無觸點開關之間的投切狀態。另外，該職能裝置能夠將功率因數、欠壓參數、過壓參數等完整的儲存起來，并直觀的顯示出來。

3.2無功補償技術與電子電力技術相結合

由于電力電子的開關頻率較高，能夠有效的控制電容電流的導通角，達到無功連續調節的目的，并及時跟蹤荷載的無功波動。現代研發的靜止性無功補償器即是兩種技術相結合的產物，可以作為無功輸出的調節開關。另外還可以將變流器設置為無功電源，主要功能則是控制無功的輸出及輸入，補償負載無功，使用較為廣泛的有源濾波器。

3.2.1靜止無功發生器

靜止無功發生器也是無功功率補償可選的方式之一，也被稱為靜止同步補償器。進行補償的主要機制是利用自換向變流器 ，結合電壓電源的逆變技術滯后及超前無功，來實現無功補償。靜止無功發生器的優點在于不需要使用容量較大的電容、電感等儲備，調節速度快。基本上可以忽視諧波的影響，相較容量一直的設備，體積較小，不需要占用過多的空間。該設備的適應能力也較強，如果出現電力系統欠壓的情況，依然具備強大的無功調節功能。因此，屬于較為先進的無功補償裝置，發展潛力較大。

3.2.2電力有源濾波器

電力有源濾波器主要是運用瞬時濾波形成技術來實現無功補償，根據補償對象不同的連接方式，可以分為串聯型有源濾波器和并聯型有源濾波器兩個類型，其中并聯型的性能更加優越，應用更加廣泛。電力有源濾波器的優勢在于響應速度較快，不僅能夠實現無功功率的補償，也能夠對變化諧波實施動態補償。在進行補償過時，基本上不會受到電網阻抗參數的干擾，性能極為穩定，且補償效果良好，性能卓越，是電力系統無功功率補償技術的發展方向之一。

3.3綜合潮流控制器

綜合潮流控制器在電力系統無功功率補償中，是先把晶閘管換流器中的電壓進行串聯、疊，引入至輸電線電壓中，使變化幅度、相角能夠及時的變動，能夠及時有效的調節線路的有功功率及無功功率，提高電力系統的阻尼震蕩，有效優化電力系統的輸電能力。根據綜合潮流控制器對電力系統無功補償的基本原理及方式，并非是減少有功功率來實現無功補償，而是裝置自身能夠產生無功功率并準確的進行控制，最終實現無功補償。相較其他的無功補償裝置，在基本原理及方式均有較大的差異，且效果顯著，可以在電網規劃、建設及運行中推廣應用。

4.總結

電力事業的發展，電網系統中接入了各種類型的設備及裝置，會消耗大量的能源，使得電網的運行也受到影響，需要使用到無功功率補償技術。該技術屬于電力技術中極為重要技術之一。本文僅從一般的角度分析了其中存在的問題，并提出了幾點改進措施。實踐的工作中，還需要管理人員結合電網的實際情況，不斷的總結經驗，提高技術水平，有效的提升電網的功率因數，減少各種設備的能源消耗及線路壓降，降低電力成本，優化輸電質量更高。

【參考文獻】

[1]張月奎，孫宇新.淺談電網中的無功功率補償技術及其發展趨勢[J].黑龍江科技信息，2007（10）：27.

[2]陳景振，齊同強.無功功率補償技術在孔莊煤礦高壓供電系統中的應用[J].科技信息，2013（04）：438.

[3]華宏.淺談無功功率補償對電力工程配電網的影響及應用[J].電子世界，2013（02）：56.