电网电压稳定与无功功率补偿的相关性研究

严俐

文章编号：2095-6835（2016）07-0113-01

摘 要：目前，大面积停电事故在国内外时有发生，而导致电压崩溃的直接原因多与无功功率有关。由此可见，电压的稳定与无功功率密切相关。基于对电压稳定性的分析，对无功功率的补偿方法进行了研究，并提出了提升电压稳定性的方法。

关键词：无功功率；电力系统；TCR；SVC

中图分类号：TM712 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.07.113

研究表明，电压的稳定与无功功率是密不可分的，国内外出现的大规模停电事故与无功功率引起的电压崩溃有关。无功功率可引发两种形式的电压崩溃，因此，需要加强对电压稳定与无功功率补偿的相关性研究，对电力系统进行合理的无功配置，从而有效保证各地区电网的稳定运行，提高居民安全用电的水平。

1 电压稳定概述

电压稳定是指系统母线受到扰动后维持稳定的能力。根据扰动作用的不同，可将电压稳定分为静态电压稳定和大扰动电压稳定。前者主要指电压受到较小的扰动，比如负荷增加等；后者主要指电压受到较大的扰动，比如发电机出现严重的故障等。

2 无功功率补偿

电力系统中采用的改变无功功率流动、提高电压水平、减小网络损耗和改善动态性能等措施统称为无功功率补偿。在电力系统中，无功功率会影响电压水平，而利用传统的d△Q/dU可解释这种物理现象。d△Q/dU是指电力系统中某负荷节点无功功率的不平衡量和电压的导数。如果d△Q/dU=0，则表示该节点处于电压稳定与电压不稳定的临界点；如果d△Q/dU>0，则表示该节点的电压不稳定；如果d△Q/dU<0，则表示该节点的电压稳定。

无功功率不仅会导致电压降低、电阻发热损失增多，而且无法做有效功，因此，需要补偿无功功率。合理补偿无功功率是电力系统规划设计中的重要内容之一，合理设置补偿容量也是电力系统调度中的主要工作之一。合理的无功功率补偿可提高电网的运行质量，反之，则会造成电压波动等不良后果。

3 电压稳定的方法探究

3.1 合理利用无功补偿装置

无功补偿装置有利于系统电压恒定能力的提升。因此，在系统线路的设计中，应合理利用无功补偿装置，且输电线路应以多回路形式为主，具体如下。

应调节变化状态下的无功功率，而应用SVC和SVG的调节效果良好，可实现快速跟踪补偿。如果将其与同步补偿机配合运用，则保持电压稳定的效果更加明显，且能有效避免电压崩溃。在应用SVC和SVG时，应先确定其极限值，如果电网系统的扰动超出其极限值，则跟踪补偿功能将受到影响。

随着电网负荷结构的改变，传统的无功补偿装置已无法适应电力系统的需求。由电力器件组成的静止无功补偿器可随时调整无功功率，从而保证系统电压的稳定性。该装置不仅可有效抑制高次谐波和提高功率因数，还可实现快速无功补偿。TCR（可控空心电抗器）是常见的静止无功补偿器之一，与其他补偿器相比，TCR的反应更灵敏、价格更低廉、运行更可靠。以TCR在某电网系统中的应用为例，分析了该补偿器的应用效果。TCR等效电纳的计算公式为：

B= . （1）

式（1）中：α为晶闸管延迟角；L为电感；w为基波角频率。

由式（1）可以看出，B是α的连续函数，因此，改变α即可改变该补偿器的等效电纳。在本案例中，电网系统采用TCR后可及时调整等效电纳，且可有效抑制冲击性负荷引起的电压闪变。此外，当电网出现容性无功不足时，可投入使用TCR。

3.2 改善输电系统无功功率的特性

采用多回路输电线路可提升输电系统的电压等级和提高电压恒稳能力。因此，可借助串联电容器或并联电容器实现此目的。使用串联电容器可减少输电线路的电抗和降低无功损耗，从而使输电系统传送更多的无功功率。虽然电容器的并联使用可能会出现电压不稳定的情况，但采取适当使用的方法便可解决电压不稳的问题。

3.3 运用低功率因数发电机

合理运用发电机组可有效避免电压崩溃的发生。而低功率因数发电机具有良好的运行效果，可将其用于无功短缺地区和无功储备较大的地区，从而改善无功功率的分布，促进电网系统电压的稳定。

3.4 保持系统无功功率的供需平衡

无功功率的供需平衡会影响电压的稳定性，因此，相关人员应采取相应的措施保持系统无功功率的供需平衡。常采用的措施有以下3种：①增大发电机相位超前的容量，从而强化电网结构；②在励磁机中装设无功补偿设备；③当电压不稳定时，应保证多数发电机组的稳定运行。

3.5 低电压甩负荷

低电压甩负荷是一种灵活、经济的稳定电压的方法，也是低功率因数发电机常用的改善措施之一。基于一次测电压，低电压甩负荷可降低一定的负荷，避免出现电压崩溃的情况，这种方法在静态稳定受端系统中的作用非常明显。

4 结束语

综上所述，受我国电网规模不断扩大的影响，电网电压不稳定的现象频频发生，严重影响了电网系统的安全运行。由于电压的稳定性与无功功率有重要的联系，因此，应加强对无功功率的补偿。通过改善无功功率的分布，比如，采用合理安置无功补偿装置、改善输电系统无功功率的特性、运用低功率因数发电机、保持系统无功功率的供需平衡、低电压甩负荷等措施，从而提升电网电压的稳定性，为电力系统的安全运行奠定基础。

参考文献

[1]张锁魁.无功补偿对风电系统电压稳定和功率损耗的影响分析[J].电力电容器与无功补偿，2014（05）.

[2]郑超，马世英，盛灿辉.以直流逆变站为动态无功源的暂态电压稳定控制[J].中国电机工程学报，2014（34）.

〔编辑：张思楠〕