1、1无功补偿技术分析摘要：随着电力网的不断发展，对无功功率进行补偿、控制的作用变得越来越重要。无功补偿技术可以保证电网经济运行和安全稳定。无功补偿装置已经由同步调相机、并联电容器发展基于大功率电力电子器件的静止补偿装置。本文将首先对无功补偿技术的发展历程进行总结，再着重介绍和分析几种无功补偿的方式，以及其基本原理。为未来无功补偿技术的发展提供帮助。 关键词：无功补偿技术；电力网；无功功率 中图分类号： F406 文献标识码： A 文章编号： 无功补偿技术的发展历程及其应用情况 根据无功补偿装置的补偿原理、补偿效果以及执行元件的不同，可以将无功补偿技术的发展归结为以下这五个阶段。 1.1 同步调相
2、机 上世纪 30 年代左右，同步调相机产生了。同步调相机是一种能实现动态无功补偿效果的无功补偿装置。这是一种经过特制的同步电机。它的轴上没有负载，是用来专门补偿无功功率的。因为它是一种旋转电机，因此，它在运行时的噪声和损耗都很大，响应的速度很慢，维护时比较复杂，对无功补偿立即响应的要求很难满足。 1.2 并联电容器 并联电容器与同步调相机产生于同一个时期，并联电容器这种无功2补偿装置出现在一些较为系统的无功功率消耗中。它的工作原理是用吸收系统的容性无功来对感性无功进行补偿，从而使局部的电压得到提升。这种无功补偿装置经济实用、结构简单。但是，并联电容器一旦安装好一组电容器后其电容量就会固定，因此
3、，不能对无功功率进行补偿，这是并联电容器的致命缺点。为了弥补这一缺点，人们会将并联的电容器按照需要分成几个小组，同时通过机械开关投切的手段对并联电容器进行大小的控制。这样就能获得变化的无功功率。但是，这种方法依然存在很多问题，例如，操作时有过电压和涌流、响应速度慢等，这些都阻碍了它的发展。 1.3 磁饱和电抗器 由于电抗器制造的工艺技术得到了提高，因此，在上世纪 60 年代左右出现了磁饱和电抗器，这是一种极为特殊的电抗器。这种装置控制无功电流的原理是通过控制在绕组中的电流或者是依靠它的可调电感特性。这种装置的优点是响应速度快、静止。但饱和电抗器也具有铁芯损耗较大、调整时间长、噪声和振动很大、动
4、态补偿时速度很慢、造价高等缺点。因此，目前，这种装置很少被应用，一般只会用在超高压的输电线路中。 1.4 静止无功补偿装置 在刚刚进入上世纪 70 年代时，无功补偿技术中首先开始使用晶闸管最为执行元件。这种装置就是静止无功补偿装置。静止无功补偿装置是动态的进行补偿，它既能按照无功功率的要求进行投切功能或完成调节，也能使用模拟式控制器，与机械设备相比动作要快很多。我国的静止无3功补偿装置很晚才兴起，在上世纪 80 年代时主要以引进为主，很少进行自主研发。那个时期我国的静止无功补偿装置水平较低（设备容量较小、电压等级较低） 。但经过多年的发展，在 2004 年时，在 220kV 枢纽变电站中第一次
5、成功的使用了我国生产的 TCR 型 SVC，这代表着我国静止无功补偿装置已经步入现国产化的行列中。 1.5 静止无功发生器 在上世纪 80 年代左右，产生了一种静止无功发生器。这种装置有着与静止无功补偿装置不同的补偿方式，它的主体是自换相变流电路。这种装置的优点是响应速度很快、体积很小，可以在欠压的情况下依然发出无功功率、能够连续、无级调节感性到容性的所有范围等。日本在1980 年成功研制出 SVG，此后，我国的科研人员也越来越关注 SVG。 探究自动无功补偿技术的工作原理及特点 自动无功补偿技术主要是依据电网压力的大小以及无功功率的需量对无功功率进行快速、自动的补偿。当前主要有 SVG、TS
6、C、HVC 这 3 种技术。 2.1 SVG 技术 SVG 是静态无功发生器，SVG 技术的工作原理是通过电抗器把电压型变流器并联到电网上，从而使变流器交流侧得到控制，使其输出的电压相位可以同电源的相位保持一致，同时调节其幅值，这样便能将可以进行连续调节的无功电流得到发出或者吸收。这种技术主要有以下这些优点： （1）响应的速度非常快，时间小于等于 10ms； 4（2）接入点电压对补偿器的无功输出影响很小； （3）对无功功率输出进行连续双向的调节。 与此同时，它有以下缺点： （1）对装置的投资较高，且此装置的体积过大； （2）有少量的谐波存在于补偿电流中。 2.2 TSC 技术 TSC 技术是可
7、控硅控制电容器组，它的开关元件是可控硅，通过它对电容器进行分组投切，从而自动完成对无功的跟踪补偿。这种技术的优点是： （1）使用的技术是过零投切，从而使电容器在投切时不会产生冲击涌流； （2）能对变化的负荷进行快速的跟踪，完成动态的投切，它的响应时间小于等于 20ms； （3）自身没有谐波产生。 它是不足是：电容器投切进行分组，补偿容量存在台阶，因此，无法连续输出无功，如果要进行精确的补偿，就需要占很大的面积，将电容器分为很多组，无疑使成本变大。 HVC 技术 HVC 技术就是接触器控制电容器组。这种技术在投切电容器时使用真空接触器对其进行分组，从而自动完成跟踪补偿无功。这种装置的优点是投资少
8、、占地面积小、装置简单。主要适合对那些波动小、负荷平稳的变电站进行无功补偿。但此技术有以下缺点： 5（1）这种技术不能对冲击性、波动大负荷进行动态的跟踪，投切不能频繁； （2）补偿精度在分组投切时较粗，无法做到联系补偿； （3）在投入电容的刹那，系统电压波形会受到电容器冲击电流的影响而出现凹陷，使电能的质量受到影响，从而使系统别的设备受到影响，无法正常运行； （4）在系统电压较低、电源特性不好时，补偿电容器最需要出力，但此时电容器的补偿容量却会受到电压影响下降，从而使系统的电压受到影响。 比较自动无功补偿技术 通过以上的论述可以得出：SVG 技术没有电容器，所以不会发生并联和串联谐振，同时它的
9、响应速度很快，无功补偿可以实现连续、双向，TSC 技术和 HVC 技术都与这些优点无法比拟；HVC 技术的结构过于简单，因此，其明显优势在于设备的投资。 无功补偿技术未来使用方向 通过以上结论可知，变电站未来应使用 HVC+SVG 的无功补偿技术。这种方式具有以下 3 种明显的优势： （1）进行适当的优化组合后，总补偿容量中 SVG 只占了非常小的部分，因此，无功补偿可以实现连续可调，很好的节电，能在短期内进行投资回收，同时可以将系统功率因数平稳到设定的数值之内。 （2）在无功补偿装置中，SVG 为主运设备，辅助设备为 HVC，因此，不会造成过补或者欠补的现象，此外，能够使电容器的投切频率得到
10、最6大限度的降低，使谐振风险降低，更有助于维护系统的安全。 （3）由于 SVG 可以连续双向的调节，因此，可以加大补偿的范围，此外，它的补偿精度很高，响应速度很快，因此，很适合那些负荷动态变化的地方。 综上所述，无功补偿技术在未来采用 HVC+SVG 的技术，可以使变电站完成连续补偿和自动跟踪，同时，还可以减少投资成本，节省电，性价比很高。 参考文献： 1王大飞.电气自动化中的无功补偿技术分析J.机电信息.2011(24). 2林志刚.浅谈配电网无功补偿技术J,北京电力高等专科学校学报：自然科学版.2012(04). 3姚丽红.电网无功优化补偿技术分析J.科技风.2010（19）. 4马红玲.对配电网无功补偿技术的探讨J.城市建设理论研究（电子版）.2011(31). 5范素丽、章彦.配电网中无功补偿技术的研究J.跨世纪（学术版）.2009(01). 6段正忠.农村低压电网无功补偿技术分析J.科学咨询.2008(17).
