（国网湖北省电力公司 湖北武汉 430000）
摘要：电压幅值稳定与否是评判电能质量好坏的一个重要标准，各种用电设备都是按额定电压值来进行设计的，一旦出现电压不稳定的情况，就会对这些设备的运行造成极大的影响，甚至引起电压崩溃，形成大面积停电。而本文主要是针对暂态电压稳定约束的无功补偿配置方法进行了研究，旨在采取有效的措施来提高电压的稳定性，促进电网的安全平稳运行。
关键词：无功补偿；电网；暂态电压；稳定性
前言
随着人们生活水平的不断提高，对电力需求量也越来越大，对用电的安全平稳性要求也越来越高，然而有很多外界或者内在的因素对电网的电压的稳定性造成了影响。无功补偿在电力供电系统中起着提高电网的功率因数的作用，可以降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。因此，本文主要分析了无功补偿对电网暂态电压稳定的影响，以期促进电力企业的可持续发展。
1暂态电压稳定性影响因素分析
1.1输电网络输电极限
在图1所示的两机系统模型上分析电力系统输电网络的传输特性。
从有功功率传输来看，系统中当最大传输功率对应的功角等于900，则系统输电系统达到最理想状态。
1.2负荷动态特性
负荷动态特性对电压的稳定性影响是最直接的。其主要是由于负荷母线电压的下降，使得负荷吸收的无功功率打破无功平衡，形成电压下降的正反馈机制。而影响电压稳定的负荷主要是感应电动机，当负荷节点电压的跌落严重时，感应电动机会吸收大量的无功功率，导致电压崩溃。
1.3受端系统电压支撑不足
在电压失稳事故时，系统往往处于重负荷水平下，且远方电源送入大量功率，并伴随突然的大扰动。受端系统的发电机跳闸，导致受端系统无功大量缺额，使远方的发电机必须提供无功功率。远距离的发电机发出的无功不能满足和支撑无功需求和系统无功损耗，最终导致暂态电压失稳。受端系统中的无功常常由并联电器和SVC提供，并联电容提供的无功与电压成平方变化，所以当电压下降时，其很容易导致暂态电压失稳。而SVC的动态调节虽然可以提高电力系统的暂态稳定性，但是当达到最大的输出电流时，其作用就会成为并联电容，进而引起暂态电压的稳定问题。
2无功功率对电压稳定的影响
2.1无功补偿容量
无功补偿容量在选取的过程中，主要是根据电网规划人员的工作经验总结出的一些具有规律性的结论，在总结过程中，其依据的是变压器中的负载率、容量以及实时动态负荷。无功补偿容量的选取原则是：轻负载时不能够向系统倒送无功，要将节能效益达到最大。其选取的过程也是一个非线性的规划问题，其目标函数根据所追求的目的不同而不同，而约束条件主要包括功率平衡方程、补偿容量极限条件、电压极限条件等约束。
2.2无功补偿位置
对于SVC、ASVG以及并联电容器等无功电源，现有的位置配置原则是：在负荷中心、负荷较大的节点或电压较低、无功不足的节点安装这些设备。系统无功源分布不合理时，特别是在系统无功不足的情况下，调节系统内的发电机的端电压等措施已不能有效地控制系统的电压水平，这时电压的稳定性显得尤为重要，进行无功补偿要解决的是如何选择无功补偿地点和容量来最有效地改善系统的电压水平问题。而从无功补偿点的补偿效应出发，如果选择的无功补偿节点通过无功电源作用，能使电力系统的电压稳定得到最大的改善，很好地提高系统的稳定性，那么就把这样的节点作为无功电源配置的地点。
2.3无功补偿类型
无功补偿的类型有很多：同步调相机、并联电容器、并联电抗器、静止无功补偿器（SVC）、静止同步补偿器（STATCOM）。而这其中主要的是SVC和STATCOM。SVC是通过对晶闸管的快速调节来控制并联的电抗器的大小和投切电容器组。在系统突然受到大的扰动时，其能够有效的调节负荷功率因数，将电力系统中的高次谐波减弱，提高系统在暂态过程中的输电能力和电力稳定能力，压制无功功率和电压不稳问题； STATCOM是通过调节输出电压幅值和相角来实现与交流系统无功功率的交换，当输出的电压幅值小于系统电压幅值时，STATCOM相当于电抗器的作用吸收超前无功；当电压幅值等于系统电压幅值，则STATCOM与系统没有无功功率交换；当电压幅值大于系统电压幅值，相当于电容器输出无功。
3提高电网暂态电压稳定性的措施
3.1区域间无功功率供需平衡的控制
各区域无功功率供需平衡的控制是提高电压稳定性的有效措施，主要可以通过对发电机相位滞后及超前的扩容来加强电源接入后的电网结构，增强发电机组运行的可靠性，尤其在系统失压时，更要最大限度的发挥发电机组的作用。此外，还应通过技术革新等途径，增强发电机及励磁机的过负荷能力，结合对无功补偿设备配置的加强，实现对各区域无功功率供需平衡的有效控制。由图1可知，取曲线1与曲线2的交汇点，可确定负荷节点的电压值Ua，在此电压下无功功率可达到平衡。
图1 无功功率平衡确定电压
3.2优化输电系统的电压和无功功率特性
输电系统电压及无功功率特性对于输电网电压稳定性也有着很大的影响，可以通过对输电线路及系统的优化，如多回路线路及环形系统的应用等方式，来优化输电电压质量，结合相应的无功补偿装置，如串、并联电容器和静止无功无偿器、发生器等装置的应用，保持无功功率的稳定性与平衡性，从而提高电网电压的稳定性。
3.3采取高压运行低压甩负荷的运行策略
根据输电网运行及电压变化的实际情况分析，在较高电压下的运行能够降低系统的无功需求，更有利于电压的控制，而低电压时采取甩负荷的策略也能够降低电压崩溃的风险，需要注意的是在辐射状负荷的场合下，甩负荷应该基于一次侧电压。此外，合理选用低功率因数的发电机组也能够有效加强对电压稳定的控制，并更具经济性与灵活性。
结束语
综上所述，通过对暂态电压稳定性影响因素输电网络输电极限、负荷动态特性、受端系统电压支撑三个方面的分析，对采取预防暂态电压不稳定有了清晰的思路，并对无功补偿对电网暂态电压的影响进行了简要的探究，对提高暂态电网稳定性具有十分重要的意义，促进了电力企业电网运行的安全、平稳性。
参考文献：
[1]檀宗正,李燕玲.电网电压稳定与无功补偿研究[J].机电信息,2016,06:10-11.
论文作者:雷鸣
论文发表刊物:《电力设备》2017年第11期
论文发表时间:2017/8/7
标签：电压论文; 系统论文; 负荷论文; 功率论文; 电网论文; 稳定性论文; 稳定论文; 《电力设备》2017年第11期论文;