电力系统无功功率补偿技术论文

浅析电力系统无功功率补偿技术

【摘要】当前，在农网、城网改造建设中都需要无功率补偿装置，无功率补偿更广泛的应用于工矿、医疗、科研、油田、煤矿、港口、小区等需要低压无功快速补偿的电力用户。采用电力电容器进行无功率补偿是节能降损、改善电网电压质量最方便、最经济有效的方法之一。国内电网采用的电容补偿技术主要是集中补偿与就地补偿技术。就地补偿技术主要适用于负荷稳定，不可逆且容量较大的异步电动机补偿（如风机、水泵等），其它各种场合仍主要采用集中补偿技术。本文简述我国电力系统无功补偿技术的现状及目前电力系统无功补偿存在的问题，提出今后我国无功补偿技术发展的方向：无功功率动态自动无级调节，谐波抑制。

【关键词】无功补偿技术；作用；现状；发展趋势

无功功率补偿装置的主要作用是：提高负载和系统的功率因数，减少设备的功率损耗，稳定电压，提高供电质量。在长距离输电中，提高系统输电稳定性和输电能力，平衡三相负载的有功和无功功率等。

1.我国电力系统无功补偿的现状

近年来，随着国民经济的跨越式发展，电力行业也得到快速发展，特别是电网建设，负荷的快速增长对无功的需求也大幅上升，也使电网中无功功率不平衡，导致无功功率大量的存在。目前，我国电力系统无功功率补偿主要采用以下几种方式：

（1）同步调相机：同步调相机属于早期无功补偿装置的典型代

表，它虽能进行动态补偿，但响应慢，运行维护复杂，多为高压侧集中补偿，目前很少使用。

（2）并补装置：并联电容器是无功补偿领域中应用最广泛的无功补偿装置，但电容补偿只能补偿固定的无功，尽管采用电容分组投切相比固定电容器补偿方式能更有效适应负载无功的动态变化，但是电容器补偿方式仍然属于一种有级的无功调节，不能实现无功的平滑无级的调节。

（3）并联电抗器：目前所用电抗器的容量是固定的，除吸收系统容性负荷外，用以抑制过电压。

以上几种补偿方式在运行中取得一定的效果，但在实际的无功补偿工作中也存在一些问题：

（1）补偿方式问题：目前很多电力部门对无功补偿的出发点就地补偿，不向系统倒送无功，即只注意补偿功率因素，不是立足于降低系统网的损耗。

（2）谐波问题：电容器具有一定的抗谐波能力，但谐波含量过大时会对电容器的寿命产生影响，甚至造成电容器的过早损坏；并且由于电容器对谐波有放大作用，因而使系统的谐波干扰更严重。

（3）无功倒送问题：无功倒送在电力系统中是不允许的，特别是在负荷低谷时，无功倒送造成电压偏高。

（4）电压调节方式的补偿设备带来的问题：有些无功补偿设备是依据电压来确定无功投切量的，线路电压的波动主要由无功量变化引起的，但线路的电压水平是由系统情况决定的，这就可能出现

无功过补或欠补。

2.无功功率补偿技术的发展趋势

国家大力倡导建立节约型社会，从国家到地方已经明确下达了各种节能指标。节能、节电事业正在蓬勃的发展，这是一股强大的潮流。在所有的电力节能产品中，首先要提到的就是无功率补偿装置在我国有着巨大的潜在市场。2009年，一系列的经济振兴计划给电力电子行业带来了很多机会，主要供方和用方两方面。供方主要对用户的补贴上，另外，在这个政策的拉动下，企业也降低了成本的压力，地方政府的政绩和节能降耗的水瓶已经挂钩，国家和地方政府补贴能达到30%以上。今年来，国家无功率补偿市场发展极其迅猛，产品的质量和数量有了大幅度的提升，相当一部分优势企业已经开始问鼎国际市场并取得了不俗的业绩。随着电力工业的快速发展和技术进步，以及节能降损管理的加强等，引发了许多领域对无功率补偿的需求。

近20年来，世界各地（包括美国、法国、意大利、英国、俄罗斯等国）发生的由电压稳定和电压崩溃引发的大面积停电事故引起了各国的高度重视，持续了72小时的8.14美加大停电给美国造成了巨大的经济损失和社会影响。这次事故提醒人们，电网运行要有足够的无功备用容量，无功不能靠远距离传输，在电力市场环境下，必须制定统一的法规以激励独立发电商和运营商从维护整个系统

安全性的角度提供充足的无功备用。

早期的无功率补偿装置为并联电容器和同步补偿器，多用在系

统的高压侧进行集中补偿。至今并联电容器仍是一种主要的补偿方式，应用范围广泛，只是控制器在不断的更新发展。同步补偿器的实质是同步电机，当励磁电流发生改变时，电动机可随之平滑的改变输出无功电流的大小和方向，对电力系统的稳定运行有好处，但同步补偿器成本高，安装复杂，维护困难，使其推广使用受到限制。

随着近代电力电子技术的出现和发展，无功率补偿技术也随之发展。在第一个工业用品闸管出现之前，电子半导体由于功率过小，在直流传动，交流传动，电磁合闸，交流不间断电源盒无功率补偿等领域内一直没有得到应有的推广使用。品闸管的电力电子器件不断的问世，由此引发了众多行业的变革，如交流变频调速技术的蓬勃发展。同样电子电力技术对无功率补偿技术也带来了新的发展契机。

无功率补偿技术和电力电子技术的结合主要有一下三个方面：（1）是作为投切电容器开关。因为电力半导体开关的响应时间短（ps级），所以能够选择电容的投切角度，实现零电压投切，避免了涌流的产生，提高了电容器使用的可靠性和电力系统的稳定性。现代并联电容补偿装置中的输回路就引进了该技术。

（2）是作为无功输出的调节开关。由于电力电子器件的高开关频率，使其能够方便的控制电容器电流的导通角，从而实现无功的连续调节，快速跟踪负载无功的变化，静止型无功补偿器是其中的代表。

（3）是引入电力电子变流技术，将变流器作为无功电源来调节

无功的输入和输出，起到补偿负载无功的作用。经常用的是静止调相机和有虑源波器。

3.总结

本文对无功率补偿技术的作用、现状及发展趋势多了较为详细的介绍，不仅有节省投资、节省电力、节省燃煤及污染等作用，同时还可以提高电力系统设备的供电能力，改善电压质量，减少用户电费开支，延缓用户增容改造等作用。