摘要：我国电网规模不断壮大，但电网管理技术仍有待提高，管理模式仍有待改善，电压波动大，不稳定、线路损耗等问题依然突出。要改变当前我国的用电情况，使全国范围内的用电达到好的利用率及节能效果，须安装动态无功补偿装置。动态无功补偿装置的应用，不仅提高了系统的功率系数，使用电过程中的功率损耗大大降低，还保障了用户用电的稳定电压，保证用户不会因为用电人数增加而致使电压太低或是用电人数少时出现电压过高的现象。本文主要对动态无功补偿装置简介、原理及在配电网中的应用进行了分析。
关键词：配电网；动态无功补偿装置；应用
1 配电系统中的动态无功补偿装置简介
无功补偿分为动态和静态两种方式。所谓静态无功补偿是根据负载情况安装固定容量的补偿电容或补偿电感，而动态补偿则是根据负载的感性或容性变化随时的切换补偿电容容量或电感量进行补偿。动态补偿具有快速性和实时性两个特征——所谓快速性，是指补偿的速度一定要快；所谓实时性是指用电负载需要多少无功，补偿装置就要补偿多少无功。需要指出的是，不是非得两个特性都具备才是动态补偿，有的负载虽然无功变化快，但是无功量的改变是固定的，此时用速度快的无功补偿也可以办到，也就是说这个动态补偿强调的单单是迅速。
动态无功补偿装置根据改善和提高功率因数，降低线路损耗，充分发挥发电、供电设备的效率功能强大，液晶字段显示，性能可靠稳定，抗干扰能力极强，能够提高电网的功率因数，改善配电网的供电质量和使用效率，进而降低网络损耗，有利于延长输电线路的使用寿命。
2 无功补偿的工作原理
动态无功补偿装置由高压开关柜（包括高压熔断器、隔离开关、电流互感器、继电保护、测量和指示部分等）、并联电容器、串联电抗器、放电线圈（或者电压互感器）、氧化锌避雷器、支柱绝缘子、框架等构成。装置实时跟踪测量负荷的电压、电流、无功功率等，通过微机进行分析，然后计算出无功功率并与预先设定的数值进行比较，自动选择能达到最佳补偿效果的补偿容量并发出指令，由过零触发模块判断双向可控硅的导通时刻，实现快速、无冲击地投入并联电容器组。
无功补偿的具体实现方式：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。
3 在配电系统中动态无功补偿与静态补偿区别
3.1 前者表示靠无功控制器根据线路力率情况自动投、切补偿量，以确保功率因数基本恒定于某一设定值附近；后者表示手动投入固定值补偿量，不随线路力率情况改变补偿量，此类方式除非补偿量刚好合当，功率因数才会达标，否则，不论补偿量过小或过大，功率因数均偏小。
3.2 动态无功补偿的定义是这种响应动作时间小于1S，一般是通过可控硅投切电容组TSC、可控电抗器调节无功TCR型SVC或利用IGBT器件调节的静止性无功发生装置SVG等来实现。静态补偿可以是固定的通过隔离开关或熔断器断电后进行人工调节的装置，也指响应时间大于1S的自动投切装置，如接触器投切电容组的方式。
4 动态无功装置的优点
动态无功装置在电力系统中得到了广泛的应用，它的主要优点有：
4.1 系统暂态稳定性提高
在输电线路尤其是中长距离的安装动态无功装置，系统暂态稳定性得到较好的提高，可以提供较多的减速面积，保证故障后电机故障不再扩大。
4.2 避免电压崩溃；在系统出现故障瞬间，动态无功装置可以有效避免电压崩溃的事件发生，同样可以在电流骤然增大的瞬间来实现无功的补偿。
4.3 调节迅速；采用动态无功补偿后，对无功和电压可以实现快速和平稳的调节。
4.4 对不平衡负荷进行补偿；当出现三相电流不平衡时，通过动态无功补偿，可以平衡三相电流，以便做到平衡。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
4.5 对负荷侧电压波动和闪变进行抑制。
4.6 可以提高功率因数，降低变压器与输配电线路的损耗，降低电网电压波动造成的影响。
5 动态无功补偿装置在配电网中的应用
5.1 SLTF型低压无功动态补偿装置的应用
适用于交流50Hz、额定电压在660V以下，负载功率变化较大，对电压波动和功率因数有较高要求的电力、汽车、石油、化工、冶金、铁路、港口、煤矿、油田等行业。安装环境：周围介质无爆炸及易燃危险、无足以损坏绝缘及腐蚀金属的气体、无导电尘埃。无剧烈震动和颠簸，安装倾斜度<5%。
5.2 SHFC型高压无功自动补偿装置的应用
适用于6kV~10kV变电站，可在I段和II段母线上任意配置1~4组电容器，适应变电站的各种运行方式。技术特征：电压优先，按电压质量要求自动投切电容器，使母线电压始终处于规定范围。
5.3 WDB-K型低压无功动态补偿装置应用
采用大功率晶闸管投切开关，控制器可根据系统电压，无功功率、两相准则控制晶闸管开关对多级电容组进行快速投切。晶闸管开关采用过零触发方式，可实现电容器无涌流无冲击投入，达到稳定系统电压，补偿电网无功、改善功率因数、提高变压器承载能力的目的。可广泛应用于电力、冶金、石油、港口、化工、建材等工矿企业及小区配电系统。安装环境：无易燃、易爆、化学腐蚀、水淹及剧烈振动场所。具有过流、过压、欠压、温度超限多种保护。装置能在外部故障和停电时自动退出运行，送电后自动恢复的功能。
5.4 SVG的工作原理及在配电网中的应用
基于自换相换流器和PWM控制技术的SVG，主要是通过换流装置来产生无功功率的，按其直流侧储能元件的不同，可以分为电压型（VSC）和电流型（CSC）2种。在实际应用中，由于VSC电路具有控制简单、运行效率高等优点，所以投入运行的绝大部分都是电压型SVG，而且先进的SVG都采用基于VSC拓扑结构和配置。以VSC为例来阐明SVG的工作原理，其主电路的核心部分是电压型逆变器，每相由N个单相逆变器串联而成，其中2个单相逆变器为冗余运行工作模式，用来解决系统不平衡问题。其工作原理就是将自换相桥式电路经一个串联电抗与电网相连，根据输入系统的无功功率和有功功率的指令，适当的调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或直接控制其交流侧电流就可以使该电路吸收或发出满足系统所要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。
SVG是一个复杂的非线性系统，控制方法也相对较复杂，主要包括间接电流控制和直接电流控制两类。直接电流控制的响应速度和控制精度较高，但要求要有较高的开关频率。而间接电流控制响应速度慢，要提高响应速度必须将晶闸管的控制角和调制深度进行配合控制。另外，电源电压扰动对SVG的影响是深远的，如三相不平衡电压和谐波电压会引起SVG直流侧电压的波动和交流输出电流中较大的负序分量和谐波分量，进而影响SVG的工作性能。所以，在电网改造过程中，采用合理的控制方法和减小电源电压扰动对SVG的影响显得尤为重要。
结束语：
总之，配电网中的动态无功补偿装置能够优化电网系统，提高电压质量，提高电能的利用率。对于不同的无功功率，需要根据其无功功率的原理，选择不同的动态无功补偿方法和装置，能够有效提高无功功率因数，降低线路损耗和配电变压器以及用户端的损耗。因此，配电网中的动态无功补偿对于社会发展具有重要意义。
参考文献：
[1]分析动态无功补偿装置在配电网中的应用[J]. 严铃艳. 科技与创新. 2017（10）
[2]关于10kV配电线路无功动态补偿的研究[J]. 黎文伟，吴勇. 中国电业（技术版）. 2015（06）
[3]低压动态无功补偿方案设计及应用[J]. 李文路.电气时代，2014（10）
[4]动态无功补偿装置在10kV配电系统中的应用[J]. 张继友. 科技创新导报. 2014（20）
论文作者:吕军
论文发表刊物:《电力设备》2017年第21期
论文发表时间:2017/11/30
标签：电压论文; 装置论文; 动态论文; 功率因数论文; 功率论文; 系统论文; 电流论文; 《电力设备》2017年第21期论文;