电网动态无功补偿技术若干问题研究

翁东雷

摘要：随着高电压、大功率电力的半导体器件的发展和应用，功率变换技术逐渐完善，电力电子装置的广泛应用，对无功功率快速动态补偿的需求越来越大，无功功率平衡是降低电网损耗，保证电力系统电能的质量以及安全运行不可或缺的部分，电网动态无功补偿技术不仅能够改善供电系统的安全性和稳定性，而且对抑制过电压以及电压的跌落具有重要的作用和价值。对电的提高用电效率和输电能力具有重要的作用和价值。

关键词：电网无功补偿技术问题

中图分类号：TE928 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（b）-0130-01

1电网动态无功补偿技术的作用

近年来，随着我国到大功率非线性负荷的不断的增加，电网的谐波污染以及无功冲击的不断上升，无功调节手段的缺乏造成母线电压随着运行方式的变化，导致电网系统中稳定性受到严重的影响，电网动态稳定性与无功功率的有效性有很大的关系。电网动态无功补偿技术是一项提高电压稳定性的有效并且经济的措施，也是保证电网安全性稳定性以及战略防御的客观需求[1]。在电网系统中采用这种技术不仅能够提高输电能力以及保证电压的稳定性，而且对提高配电网电能的质量的综合指标，改善系统的静态以及动态的品质具有重要的作用。电网动态无功补偿技术在输电系统中作用主要有以下几点：（1）电网动态无功补偿技术能够提高电力系统的功率因数，减少无功潮流降低网络损坏，从而能够节约电能资源；（2）调节系统的电压，改善电能的质量；（3）动态无功补偿技术对提高配电系统的暂态稳定性和静态稳定性，限制操作过电压具有重要的作用和价值；（4）能够抑制次同步振荡和加强对低频振荡的阻尼；（5）减少电流和电压的不平衡。减少线路的损失等作用。

2 电网动态无功补偿技术发展状况

电网动态无功补偿技术从带旋转的机械方式到目前的电力电子元件的应用，其发展历程可以分为以下几个阶段：（1）同步调相机，这个阶段的无功补偿技术呈现的特点主要是噪声大、响应速度慢、、技术陈旧、能量损耗大等特点；（2）开关投切电容器，这个阶段的动态无功补偿技术补偿方式响应速度慢并且连续可控制性相对比较差；（3）晶闸管投切电容器和晶闸管控制电容器装置，在这个阶段中装置主要采用晶闸管串联控制技术，不仅损耗下、速度快、而且控制灵活、是一种实用性强，并且相对成熟的技术；（4）静止无功发生器，这个阶段主要采用可关断器件串联技术，这种技术速度快、占地面积小、控制灵活方便，这种技术是目前比较先进的一种技术。现在在世界范围内采用的无功补偿装置主要是晶闸管无功补偿设备，这种装置主要有三种类型：一种是晶闸管控制电抗器（Thyristor Control Reactor，TCR）；一种是具有饱和电抗器的无功补偿装置（Saturated Reactor，SR）；另一种是晶闸管投切电容器装置（Thyri stor switch Capacitor，TSC）。

其中TCR型动态补偿装置主要有一下特点：（1）可以根据电网负荷的情况进行分相调节，并且能够实现从0到1最大功率的连续调节[2]；（2）电路相对比较简单，操作以及维护方便，但是相对存在一些缺点，比如在运行的过程中会产生一些谐波，占地面积大设备投资大等缺点。

TSC型动态补偿方式主要有以下特点：（1）设备投资小，如果与TCR相比能够节省25%；（2）结构紧凑，在设计的过程中能够设计为柜体的形式，并且占地面积小；（3）运行能耗小，电容器自身是没有过度过程投切，不会产生谐波的现象，设计合理的谐波还能够吸收谐波。

随着电力电子技术的发展，随着科学技术的研究和发展，静止型无功补偿装置的出现能够进一步实现动态无功补偿的目的。静止型无功补偿装置主要采用换向变流电路的静止无功发生器技术（Static Var Generator，SVG）。与传统的TCR装置相比，SVG技术的运行范围更加广泛、调节速度更快，并且在多重化、PWM技术以及多电平等措施中不仅能够极大地减少补偿电流中谐波的含量，而且还能够极大的缩小装置的投资成本以及体积，但是其价格却比普通的晶闸管高很多，并且这种技术应用于小型的储能元件水平进一步提高。

3电网动态无功补偿技术的应用

由于国外的SVC技术价格高并且维系以及售后服务不及时，备用件的价格昂贵等存在很多的不利的因素。针对这种状况我国在20世纪80年代开始着重研究SVC技术，在2001年我国推出一项TCR型的SVC技术，这种技术主要采用综合自动化、光电触发以及封闭式纯水冷却和全数字化控制等先进的技术，在电网以及变电站的无功电压控制中以及工业用户中得到成功应用。这种技术的应用不仅有效改善电网电能的质量，保证电网运行的安全性以及稳定性，而且对节能降耗和可靠生产具有重要的作用和价值。

随着电网动态无功补偿技术研究和发展，在2004年TCR型SVC工程投入运行，不仅实现SVC国产化，而且SVC容量调节范围能够达到-53～100Mvar，可以直接应用于35KV的电压等级系统中。从而实现我国输电领域中大容量、高技术水平和高电压的SVC装置在电网中应用。TCR型SVC关键技术主要包括：SVC联网技术，综合自动化技术、电网集成技术以及多位处理器协调控制技术、晶闸管阀电气和结构工艺设计技术，半导体器件的冷却技术等主要技术。TCR型SVC技术在电网中应用具有以下特点：（1）控制系统主要采用DSP的全数字化控制器，动态响应的速度快，时间段，并且编程功能强、控制精度高等优点；（2）控制灵活方便能够实现分相控制、三相控制以及三相平衡化等控制方式[3]；（3）具有远方操作，多功能自动化接口以及自动化系统接口功能，而且能够实现无人值班；（4）晶闸管阀体主要采用卧式的晶闸管阀组，运行安全可靠、并且设备紧凑，维护工作量少等特点。

4结语

随着科学技术的发展电网动态无功技术的研究和发展，在电网系统中采用SVC技术不仅能够给解决电压崩溃和电压稳定的问题，而且对保证电网的安全性、稳定性具有重要的意义和价值。电网动态无功补偿技术不仅能够改善供电系统的安全性和稳定性，而且对抑制过电压以及电压的跌落具有重要的作用和价值。对电提高用电效率和输电能力具有重要的作用和价值。

参考文献

[1] 任丕德，刘发友，周胜军.动态无功补偿技术的应用现状[J].电网技术，2004，28（23）：82-83.

[2] Tabandeh，M，Alavi MH，MaramiM，et a1.Design and implementat ion of TSC type SVC using a new approach fOr electrical quantities measurement.P0wer Tech Proceedings.2001 IEEE Porto，2，2001.

[3] 王玉斌.配电系统动态无功补偿技术的研究[D].山东大学，2007.