电网无功补偿研究现状

摘 要：在电网中的电压质量受无功补偿系统的影响，同时电网的经济运行还受无功补偿系统的影响。本文首先对电网无功补偿的必要性进行叙述，然后对无功补偿国内外发展现状进行阐述，并对电网无功补偿设备进行了详细的介绍。

关键词：电网；无功补偿；研究现状；设备

1.无功补偿的必要性

电网低压配电是通过厂用变将10KV变成400V，然后通过低压配电系统，给用电设备提供电源，驱动动力设备工作的，动力设备多为感性负载。如电动机、电焊机、空调机等。当它投入运行以后，将产生很大的感性电流，这种电流它不做功，是无功电流。由于它的存在，使得在配电网络中及变压器中，流过的电流就是电感电流与电阻电流之和，即I=IR+IL。而变压器的容量是电流乘电压，即S=3UI（KVA）。当电压一定时，要使变压器的容量得到充分利用，就必须减小电流，而减小电流的唯一办法，就只能使IL电感电流尽量减少。同时由于IL电感电流的存在使得损耗大量增加，IL电感电流的平方与它的损耗大小成正比，在线路及变压器中这些损耗转变成热量散发，使得配电设备及变压器的温度得到升高。设备的利用率不仅得到影响，还由于过高的工作温度，设备绝缘得到一定的破坏，设备使用寿命得到缩短，甚至设备得到一定的损坏。所以怎样减少电感电流，就成了电网减少能源损耗，设备挖潜增加经济效益与社会效益的必经之路。

2无功补偿发展现状

2.1国外的研究现状

静补装置在1967年英国第一批被制成以后，广泛受到世界各国的重视，美国、瑞士、西德、瑞典、比利时、苏联等国竟先研制，大力推广，使得调相机逐渐被淘汰，静止补偿装置得到广泛用于铁道、冶金、科研等部门和电力化工，成为提高功率因数、电压调整、改善运行条件、补偿无功、限制系统过电压的经济而有效设备[1]。几个大的国际上电气公司如、瑞士的勃朗.鲍威利公司（BBC）、瑞典通用电气公司（ATA）西屋公司、美国的通用电气公司（GE）及日本的富士公司等均发展了不同类型的静补技术。根据提供无功的方式和性质而言，分为六种不同的静补装置组合方式，固定容性+可变感性、固定感性、可变感性、可变容性、固定电容、可变容性+可变感性[2-3]。对可变感性又分为电抗器（DCMSR） 和直流励磁饱，自饱和电抗器（SR）及相控阀调节电抗器（TCR）。高压可控硅元件问世以来，有触点开关逐步被取代，为实现容性或感性无功的连续可控调节提供了可靠、简便、灵活的技术。目前国际上几个主要的产品形式有FC2TCR（固定容性+可变感性），电感的调节也有用自饱和电抗器、可控高阻抗变压器、直流偏磁电抗器的。在国外，系统的无功补偿主要用电容器和静补装置，并积累了广泛的运行经验，取得了良好的效果[4-5]。

2.2国内的研究现状

补偿无功在国内用的并联电容器，这种方法用的最多。并联电容器组大量应用在10kv以下的低压供电网络中和在60kv、35kv的中压配电网络中，以满足调压要求[6-8]。70年代初提出并联电容器组端电压的改变用大负荷调压变压器进行，无功出力调节，未能实现是因不能保证调压变压器的操作开关寿命。可变无功的补偿问题越来越受到有關部门的重视，电力部有关设计、科研、试验单位在电力系统中对静补装置的作用进行了大量试验和相关研究工作 [9-11]。

3 无功补偿设备

3.1同步调相机

同步电动机实质上是同步调相机，它是不带机械负载，它是最早采用的一种无功补偿设备，其主要缺点是投资大、运行维护复杂。在大量采用并联电容器后，同步调相机在许多国家不再新增作为无功补偿设备，但是它有自身的优点：

（l）游调相机均匀的调整电压，使电网电压保持规定的水平。它调压方式是进行阶梯式，原理是分成很多小组的电容器进行调压。

（2） 根据系统无功的需要调相机可以励磁运行进行调节，其额定100%的无功功率被发出在过励磁时，其额定的50%的无功功率可以被吸收在欠励磁时。

3.2并联电容器

作为无功补偿设备，电容器有以下显著优点：

（l）电容器是最经济的调压设备。它运行等费用和投资费用都比别的调压设备较低，并且在安装和运行过程中要求的技术都比较简单。

（2）电容器还具有损耗低、效率高的特点。只消耗本身容量0.02%在它运行时。

（3）电容器运行维护没有噪音并且简单。

（4）电容器的安装范围灵活，可以集中安装在中心变电站，也可以在厂矿用户和配电系统分散安装。

3.3静止补偿器

近年来开发的一种动态无功补偿装置是静态补偿器、电容器、电抗器、电容器在电力系统静态无功补偿，在电力系统负荷补偿和动态影响主要是静态补偿器。根据负载的变化，静态补偿可以迅速改变输出无功功率或总线电压不变。静态补偿器是利用可控电抗器和电容器并联。吸收的无功功率电容器和无功功率由可控电抗器。控制电子设备实现控制系统，比相机响应速度高。它主要用于冲击荷载，如大型电炉炼钢，大型轧机以及大型整流设备等等。此外，强项在电力系统中，电压静态补偿器也可以用来提高系统的稳定性，同时，对电力系统静态补偿器可用于抑制谐波。

快速调整是静态补偿器的最大特点。需要无功功率，以充分发挥其快速调节能力，通常条件下接近零功率应该运行在正常情况下，但在正常负载变化引起的电压变化过程是缓慢的，更便宜的价格通常反应堆和电容器的合作。

4 结论

电网中的电力负荷如变压器、电动机等，大部分属于感性负荷，相应的无功功率在运行需要向这些设备提供。在并联电容器等无功补偿设备电网中安装以后，被消耗的无功功率可以提供，减少了由线路输送的无功功率和电网电源向感性负荷提供的无功功率，由于电网中的流动的无功功率减少，因此变压器和线路的电能损耗可以降低。功率因数的提高是因为有了无功补偿，所以的无功功率是一项收效快、投资少的节能降损措施。

因此，解决好配电网络无功补偿的问题，对电网的降损节能和安全性有着重要的意义。合理确定补偿容量和选择无功补偿点，能够将系统的电压水平有效地维持，系统电压稳定性得到提高，无功的远距离传输得到避免，从而有功网损得到降低，发电费用得到减少。

参考文献：

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作者简介：

金晶，女，汉，安徽，海南工商职业学院，研究方向：控制理论与控制工程