试论电力系统无功补偿技术

引言：随着经济的不断发展，人们对于电能质量以及供电可靠性的要求不断提高，伴随着近几年多起重大电网瓦解电压崩溃事故的发生，人们对电网的稳定性愈加重视，电力系统的无功补偿技术作为电网稳定的重要保障，自然成为了维持电网安全、稳定的重中之重。本文主要阐述了电网中电力系统无功补偿技术的发展现状以及其在我国国内的应用情况，旨在为提高电网的运行效率、电网的供电质量，维持电网稳定，保障电网安全、电力系统正常运行提供一定的参考依据。

一、电力系统无功补偿技术的发展现状

（一）电力系统无功补偿技术的原理与作用

无功补偿的基本原理是将具有容性设备与感性负载相并联。在日常的工业与生活用电负载中，绝大多数都属于感性负载，具体应用在变压器、荧光灯等设备中，这些设备在整个运行过程中都需要进行无功补偿以维持其正常的运转、保持其稳定性。由于无功补偿装置能够补偿掉负序电流分量，并可以达到三相负荷平衡的效果，因此，无功补偿可使设备容量降低、电网电压稳定、供电质量提高，因此，无功补偿技术是维持电网稳定与电网安全的一个重要保障，也是提高供电质量与供电效率的一个必不可少的手段。

（二）无功补偿装置的应用现状

1、同步调相机

同步调相机是最早采用的一种无功补偿装置。它相当于空载运行的同步电动机，不附带机械负载，虽然在早期运用中，同步调相机确实起到了调节电压、稳定电网的作用，但是由于其本身是旋转机械，噪声及损耗都较大，且投资费用不低，因此，在后来并联电容器发展起来后，其应用逐渐降低，但由于它可在短时间内进行强行励磁，所以仍用于一些高压直流输电系统中。

2、并联电容器

继同步调相机后，并联电容器逐渐应用到无功补偿装置中。较同步调相机而言，并联电容器价格低廉，投资费用少，且损耗低、易于安装维护，既适合集中使用，又适合分散装设。因此，并联电容器在电网中应用最多。但是由于电容量固定，并联电容器无法实现系统的无极补偿，同时，当系统出现谐波现象时，由于并联电容器本身的负电压效应，这时便会出现并联谐振、放大谐波电流的问题。因此，随着无功补偿装置的不断发展，并联电容器的地位也逐渐的降低。

3、并联电抗器

并联电抗器是无功补偿装置的又一重要组成部分。其主要作用是通过提高感性无功功率来达到电力系统过剩容性功率平衡的效果。但是这种装置的运用有一定的条件限制，一个是电力系统初期输送功率较小，维持在一个额度内；一个是后期负荷较轻，否则会打破系统的电压平衡，电压会升高，从而导致电网安全无法保障。

4、静止无功补偿器

最早的静止无功补偿装置是饱和电抗器，饱和电抗器又分为自饱和式与可控饱和式两种。前者通过运用铁心的饱和特性来控制无功功率的增减，这种装置的响应速度较快，但是由于铁心损耗比较大，且噪声也较大，因此在运用中优势并不明显；后者可通过控制电流来控制铁心的饱和度，从而改变电抗器的电抗，进一步改变无功电流的大小，但其使用仍受到一定的制约，因为在运用过程中，会产生很大的噪声。

5、静止无功发生器

静止无功发生器与静止无功补偿器相比较更具进步性，因为其主要采用自换相变流电路。其基本原理是将自换相桥式电路并联在电网上，通过对桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值进行调节，从而达到使电路吸收或者发出无功电流的目的。这种装置与静止无功补偿装置相比更加简便易行，因为其体积已经大大缩小。同时，静止无功发生器的成本也较为低，其运行速度、运行范围都更具优越性，因而在实际运用中，该种装置有着广泛的市场。

但不可否认的是，静止无功发生器的控制系统以及控制方法较静止无功补偿器更加复杂，因此其器件水平有待于进一步的提高。

二、我国国内无功补偿技术的应用情况

目前国内应用较为广泛的无功补偿技术是机械投切电容器的方式，其较同步调相机等装置而言价格更加低廉，性价比较高，同时，在系统运行过程中，它的变化频率与波动幅度都比较小，因此其市场比较广泛。目前，国内较为先进且有着一定市场的无功补偿装置是静止无功补偿装置，我国约有5个变电站采用改种装置。目前而言，一套静止无功补偿装置设备的市场价格在150至275美元之间，可见其成本也并不很低，所以国内的高电压等级的装置设备尚未实现国产化。当今静止无功补偿装置的生产企业为数不多，主要以西电科技、电科院电力电子公司等为代表。这些企业都较早的引进了静止无功补偿技术，也是较早的一批将其运用到输电网络中的企业。由于技术条件的限制，目前应用于电气化铁路的装置还不是很多，国内关于电气化铁路装置的研究也逐渐的展开与深入。

在国外，静止无功补偿技术已经广泛应用，尤其是在欧洲、美国、日本等发达国家。较于国内而言，国外关于高电压、大功率的静止无功发生器装置的应用也已成熟，其技术已经取得了很大的进步，其低成本、简化的器件使得该种装置的优势得以全面的体现，因而，静止无功发生器的运用较国内而言更加的广泛，其占据的市场份额也更大。现今，国外许多国家已经进入了研究电压不平衡以及非线性负载的阶段。

三、结语

电力系统无功补偿技术是维持电网稳定、保障电网安全的一个重要手段，因此对于无功补偿装置的研究也是我国电力系统发展研究的一个重要方面。目前，由于静止无功补偿装置的价格比较低廉，性价比较高，且操作过程简单易行，因而在应用中最为广泛。本文旨在通过对电力系统无功补偿技术的发展现状及其在国内的应用情况进行分析，以此为我国电力系统的发展提供一定的参考依据。

参考文献

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（作者单位：宁夏青铜峡铝业股份有限公司）