摘要：合理选择补偿装置，可以做到最大限度地减少网络损耗，使电网质量得到有效提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统电压波动、电能质量下降等诸多问题。鉴于此，本文对电力系统中无功补偿装置的应用进行了分析探讨，仅供参考。
关键词：电力系统；无功补偿装置；应用
一、无功补偿原理
无功补偿的本质实际上是利用一种无功补偿器所发出的无功来抵消负载或潮流的无功部分，以减轻输电线路的负担。这种无功补偿器可以给电网提供所需的无功功率，也可以根据电网需求从电网吸收无功功率。理论上“无功电源”本身是不产生也不消耗任何有功功率的，因此，它不需要原动机，只需在适当时刻能提供或吸收所需大小的无功功率即可完成无功补偿的任务。无功补偿的实现原理只有两种机理：一种是电流补偿型，它是以线路电压作为参考矢量，即通过节点注入无功电流的方式，不仅使合成补偿电流的幅值减少，还使合成电流在垂直于线路电压方向上的电流分量得到有效降低；另一种是电压补偿型，它是以线路电流作为参考矢量，实现原理是在线路中串联一种无损元件，使该器件上的电压能够抵消线路电压在垂直于线路电流方向上的无功分量，因而合成电压的无功分量同样能得到有效降低。
无功功率补偿对电力系统有着重要意义，对电网的无功进行适当补偿，不仅能提高电网电压的稳定性，还能提高系统的功率因数和设备利用率、减小传输线线损、增加输电系统的输电能力、平衡三相功率，并为电力系统提供电压支撑，保证电力系统运行的安全性和可靠性。
二、电力系统无功补偿的几种方式
1、并联电容器和同期调相机
装设并联电容器是电力系统中补偿无功功率最常用的方法之一。并联电容器的优点是结构和原理简单，安装、运行以及维护方便，损耗低，效率高，缺点是只能补偿固定的无功，不能够连续调节，有时甚至会出现过补偿现象，而且易与系统中的感性元件发生并联谐振导致系统振荡。由于电容器输出的无功功率与系统电压的平方成正比，当系统电压降低时，电容器输出的无功也将会随之下降。比如，当系统电压降低5%时，电容器输出的无功功率将会下降10%左右，电容器无功功率输出的减少将会导致电压继续下降，此时电容器就不能起到稳定系统电压的作用。同期调相机在运行原理上相当于空载运行的同步电动机，通过改变同期调相机的励磁电流，可以使同期调相机既能供给系统滞后的无功功率又能从系统吸收滞后的无功功率。所以同期调相机既可作为无功电源使用，也可作为无功负荷使用。同期调相机的优点是能够通过适当调整它的励磁电流可以平滑地改变同期调相机所供给或吸收的无功功率，使电网的功率因数接近于1。其主要缺点是投资大，而且由于同步调相机经常运行在过励磁状态下，励磁电流较大，其损耗也比较大，发热比较严重，因此随着电力电子技术的发展，同步调相机已很少使用。
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2、静止无功补偿装置（SVC）
静止无功补偿装置包括晶闸管控制电抗器（TCR）和晶闸管投切电容器（TSC）。晶闸管投切电容器可以通过晶闸管的导通和关断控制电容器数量的投切，从而达到可以改变向电网发出无功功率的大小。TSC由于通过电容的电流为一整个周期的正弦电流，所以不会产生高次谐波。SVC能够平滑调节容性或感性无功功率，实现动态补偿。SVC和传统的并联电容器及同步调相机相比，它具有响应速度快、调节性能好、运行和维护费用较低的优点。但是，无论何种型式的SVC，它之所以能够补偿电网的无功功率，主要依靠的是内部电容器元件，但由于之前所说，电容器产生的无功功率与电容器所承受的电压平方成正比，因此当电网电压较低时，SVC仍然无法通过电容器增加无功功率的输出，这是静止无功补偿装置无法克服的缺陷。
3.3 静止无功发生器（SVG）
静止无功发生器（SVG）是指采用全控型电力电子器件组成的桥式变流器来进行动态无功补偿的装置，其又称静止同步补偿器（STATCOM），其基本原理是利用可关断大功率电力电子器件如绝缘栅双极型功率管组成自换相桥式电路，并通过降压变压器或者其他电气设备接入电力系统，通过控制桥式电路交流侧电流或者适当地调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值，即可实现对电网动态无功补偿的目的。SVG不仅可以发出电网所需的无功，还可以根据负荷的变化，吸收电网多余的无功。SVG装置补偿响应时间很短，可达到微秒级，因此能够在极短时间通过改变运行参数实现对电网的动态无功补偿。
SVG并联于电网中，相当于一个可控的无功电流源，它作为一个有源型补偿装置，还可以动态补偿基波无功及各次谐波，SVG滤波性能不受系统参数变化的影响，它比SVC装置的调节速度更快，运行范围从感性到容性都能实现，而且SVG不像SVC那样需要大容量的电容、电感等储能元件，因此SVG占地面积更小，并且它还具备分相调节的能力，能够实现不对称负荷的平衡补偿，SVG对无功电流和电压的控制精度也比SVC更高。SVG诸多的优点使它成为新一代无功补偿装置的代表。随着电力电子技术的日渐成熟，SVG在电力系统中的大量应用将会是电力系统无功补偿的发展趋势。
结束语
在电力系统中存在许多感性负荷和非线性装置，这些负荷需要消耗大量的无功功率。为了确保电力系统电压质量、降低电网损耗，在电力系统中必须采用大量的无功补偿装置。文章阐述了无功功率、无功补偿的概念以及无功补偿在电力系统的应用，并对电力系统常用的几种无功补偿方式进行了对比分析。
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论文作者:肖继华
论文发表刊物:《电力设备》2017年第3期
论文发表时间:2017/4/27
标签：功率论文; 电压论文; 电容器论文; 电网论文; 电力系统论文; 电流论文; 装置论文; 《电力设备》2017年第3期论文;