摘要：本文概括的介绍了在电力系统中无功补偿的重要意义及各种型式的无功补偿装置的应用及优缺点。
关键词: 无功补偿；应用；发展
1 无功补偿的意义
在电力系统中供电的质量，电网运行的安全可靠性和经济性是最根本的问题。大多数电网中元件和负载都要消耗无功功率，而所需要的无功功率必须从电网中某个地方获得。显然，这些所需的无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离输送是不合理的，通常也是不可能的。合理的方法应该是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，即进行就地无功补偿。经过多年的发展，无功补偿装置历经了多个发展阶段，通过研究其发展历程可以让我们对眼下使用的无功补偿装置有更深的认识。
2 早期的无功补偿装置
早期的无功补偿装置主要为同步调相机(Synchronous Condenser SC)和并联电容器。这种补偿型式具有结构简单、经济方便等优点，但缺点是只能补偿固定无功，且还可能与系统发生并联谐振，导致谐波放大。但是由于并联电容器在其它方面的优势所致，到目前为止在我国仍在使用这种补偿方式。
3当今的无功补偿装置
当今比较先进的无功补偿装置主要有以下三大类型：一类是具有饱和电抗器的无功补偿装置(Saturated Reactor SR)；第二类是晶闸管控制电抗器(Thyristor Contiol Reactrn TCR)；第三类是晶闸管投切电容器(Thyistor Switch Capacitor TSC)。
（1）具有饱和电抗器的无功补偿装置(SR)
SR分为自饱和电抗器和可控饱和电抗器两种。具有自饱和电抗器的无功补偿装置是主要依靠铁心的饱和特性来控制发出或吸收无功功率的大小。可控饱和电抗器通过改变控制绕组中的工作电流来控制铁心的饱和程度，从而改变工作绕组的感抗，进一步控制无功电流的大小。但饱和电抗器造价高（约为一般电抗器的4倍），且电抗器的硅钢片长期处于饱和状态，铁心损耗大，比并联电抗器大2～3倍，有调整时间长、动态补偿速度慢等缺点，目前应用的范围较小，一般只在超高压输电线路才有使用。
（2）晶闸管控制电抗器(TCR)
这种装置是利用晶闸管的相位控制来调整电抗器的电流，从而达到调整无功功率的目的。其三相多接成三角形，这样的电路并入到电网中相当于交流调压器电路接电感性负载，电路的有效移相范围为90°～180°。当触发角
=90°时，晶闸管全导通，导通角
=180°，此时电抗器吸收的无功电流最大。根据触发角与补偿器等效导纳之间的关系式：
=
（
—
）／π （
=
）
可知，通过调整触发角的大小就可以改变补偿器所吸收的无功分量，达到调整无功功率的效果。
为了解决TCR只能吸收无功功率的问题，通常将并联电容器与TCR配合使用构成无功补偿器。根据投切电容器元件的不同，又可分为TCR与固定电容器配合使用的静止无功补偿器（TCB+FC）和TCR与断路器投切电容器配合使用的静止无功补偿器(TCR+MSC)。这种具有TCR型的补偿器反应速度快、灵活性大，目前在输电系统和工业企业中应用最为广泛。
（3）晶闸管投切电容器(TSC)
TSC是将并联补偿电容器分成若干组，根据负荷无功的变化情况对补偿电容器进行分组投切，达到调整无功补偿量的目的。这种装置特别适合于冲击性负荷及经常波动性超负荷的场所。现在把这种快速补偿无功、晶闸管投切电容器的无功补偿装置叫做动态无功补偿器。
以上所举的三类装置合起来统称为SVC(Static Var Compensatory)。SVC对电力系统状况的调整和改善起到了重要的作用，但它们都是利用晶闸管进行换相控制，在无功变动时容易发生逆变现象，并目都需要大电感或大电容来产生感性和容性无功，因而人们期待有新的补偿方式改善上述缺陷。
随着电力电子技术的进一步发展，一种更先进的静止型无功补偿装置出现了，即采用自换相变流电路的静止无功发生器(Static Var Generator SVG)。SVG的基本原理是将自换相桥式电路通过电抗器或者直接并联在电网上，调节桥式电路输出电压的相位和幅值，或者直接控制其电流，就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。
在SVG的基础上，又诞生了静止同步补偿器(Static Synchronous Compensatory STATCOM)。该种装置可以从感性到容性平滑地调节无功功率，相当于电压大小可控的电压源，其工作原理是：当装置产生的电压低于系统电压时，吸收感性无功功率，相当于电感；当装置产生的电压高于系统电压时，输出容性无功功率，相当于电容。
目前，以TCR和TSC为代表的静止无功补偿装置SVC是无功补偿技术研究的发展趋势。全世界有超过1000套、总容量超过100Gvar的SVC在实践中得到应用。世界各大电气设备商(西门子、ABB、阿尔斯通等)都开发了STATCOM工业装置产品。九十年代清华大学也已开发了STATCOM装置，并在电网成功投入运行，该技术正在逐渐成熟。
4 结论
从无功补偿装置的应用来看，SVC控制简单、价格低、能满足大多数用户对于无功补偿的需要，应用最为普遍。目前，国内外有关SVC的研究多集中在对其应用于输电补偿的各种场合时控制策略和方法的进一步探讨上，随着模糊控制、人工神经网络、专家系统等智能控制手段相继被引入SVC控制系统，使SVC系统的性能更加提高，但还有很多理论和实际运用的问题尚待解决。而对SVG的研究除了控制方法以外，还呈现出与有源电力滤波器相结合的发展趋势，但SVG控制复杂，器件价格昂贵。而采用可关断器件的STATCOM装置，由于历史和价格的原因，目前在国内外应用的实例并不多。然而STATCOM是性能最优的无功补偿装置，是FACTS的核心，值得加强研究和推广使用。
参考文献:
[1]王兆安,杨军,刘进军. 谐波抑制和无功功率补偿[M].机械工业出版社,1998
[2]苑舜,韩水. 配电网无功优化及无功补偿装置[J].中国水利水电.2003
[3]王耀南. 智能控制理论及应用[M].机械工业出版社.2005
论文作者:马成
论文发表刊物:《电力设备》2018年第4期
论文发表时间:2018/6/19
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