王斌
（国网安徽定远供电公司）
摘要：随着科学技术的不断进步，无功补偿装置得到了快速发展，很大程度上降低了电网系统的能损，保障了供电的可靠性。本文将对无功补偿装置的性能进行对比分析，并对其发展趋势做了简要预测。
关键词：无功补偿；节能；SVC；SVG
近年来，工农业生产用电规模越来越大，电力供需矛盾也随之愈加突出；与此同时，供电规模的不断扩大，导致整个电网系统的电能损耗越来越严重，不仅影响了电力企业的经济效益，还造成了极大的资源浪费。电力的供不应求迫使人们不断通过新技术和新设备的使用降低能耗，无功补偿就是在这一背景下不断被应用和发展起来。无功补偿是提高电力系统运行电压、降低网损、提高供电质量的有效手段，对其进行深入研究，为合理规划无功设备奠定坚实基础。
一、无功设备降低线损可行性分析
（一）无功补偿理论分析
电网中电力负荷主要集中在电动机、变压器等感性负载，其原理多为电磁感性。无功功率是感性负载在转换能量过程中产生的，且在一个周期内吸收的功率和释放的功率相等。电网在电动机或变压器等设备运行过程提供无功功率，若安装无功补偿设备后，原来由电网提供的无功功率将由无功补偿设备提供，这就减少了电网电源或线路由于提供无功功率而造成的损耗，从而达到降耗节能，提高供电质量的目的。
（二）无功补偿设备配置原则
无功补偿设备一般的配置原则是分级补偿，就地平衡。首先，在布局时，要根据网络结构的特点，选择几个中枢点，以此作为其他周围节点电压的控制点；其次，就地补偿是指选择电网系统中无功负荷较大的节点作为补偿点；再次，分级补偿是指在补偿时，要分层平衡，防止不同电压等级的无功相互流动，确保系统运行的稳定性和经济性；最后，网络中无功补偿的额度应大于部颁标准0.7的规定。
（三）无功补偿作用分析
无功补偿的主要作用表现在三个方面：其一，降低电损。无功补偿设备的实用可提高供电系统和负载的功率因数，降低设备容量，功率的损耗由此得到控制；其二，提高供电质量。无功补偿设备的使用，可稳定终端和电网的电压，进而达到提高供电质量的目的。同时，在长距离输电线路中可以设置动态无功补偿设备，也能改善输电系统的稳定性，提高其输电能力。其三，平衡三相的有功和无功负载。无功补偿设备的配置可以平衡三相的有功和无功负载，改变电气化铁道等三相负载不平衡的现状，提高该类场合电气设备的稳定性。
（四）无功补偿必要性分析
据统计，世界上30%的能源形式为电能，而全世界燃料价的不断上涨迫切需要我们提高电力系统运行效率；随着科技的不断进步，越来越多的电子设备被投入适用，不同电子设备对供电质量的要求不同，为确保生产的安全进行，提供稳定、可靠、持续的电能就显得十分重要；从能源开发角度看，我国大部分能源多处于偏远地区，电能的输送不得不依靠长距离输电线路，这就对输电稳定性和电压控制技术提出了更高的挑战。总之，无论从能源角度、经济角度还是技术角度，发展无功补偿都是十分必要的。
二、无功补偿装置分析
（一）调相机
同步调相机是早期无功补偿装置的典型代表，该装置相当于空载运行的同步电动机，在系统处于过励磁运行过程中时，向其发出感性无功功率，从而起到无功电源的作用；当系统处于千励磁运行状况下时，同步调相机则从系统中吸收感性功率，这时所起的作用为无功负荷。为确保调相机输出和吸收无功功率的平衡，一般需要装设自动励磁调节装置，以提高系统的稳定性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同步调相机的缺点是旋转机械，有功损耗较大，而小容量的同步调相机则单位容量投资成本较高。
（二）电容器
电容器的工作原理是：电容器的并联，增加了容性负载，可以从系统吸收容性无功功率，满足线路和感性负载的感性无功功率的需求，从而达到无功补偿的目的。电容器一次性投资和运行成本较低，安装和调试技术简单，工作效率高，可以集中实用也可分散装设，已经在我国电网系统中得到了广泛使用。但该技术的不足是系统电压一旦发生变化，则并联电容器的补偿效果就会受到影响，其补偿效果需要进一步改进。
（三）电抗器
电抗器是重要的无功补偿设备，该设备的并联可提高感性无功功率，能对电力系统中过剩的容性无功功率起到很好的平衡作用，这对于电力系统输送小功率电能十分重要。电力系统初期输送功率较小，后期的负荷较轻，这两种情况下输电线路上的感性无功功率较小，导线的电容效应会导致输电线路上的容性充电功率超出输电线路上的感性无功功率。要保持系统电压的稳定，必须要平衡系统的无功功率，否则电力系统电压升高，会降低其运行的安全性。
（四）无功补偿器（SVC）
SVC作为第二代无功补偿装置，不仅可用于输电系统波阻补偿和长距离输电的分段补偿，还可用于负载无功补偿。固定电容器-晶闸管控制电容器、晶闸管投切电容器和晶闸管投切电抗器是典型的无功补偿装置。以晶闸管投切电抗器为例，其无功补偿的基本原理如下：系统接入等效电纳的改变可调节无功功率的输出，而这只需要控制晶闸管触发角就可实现。该技术在应用过程中存在一定的不足，其一是该装置在调节无功功率的输出时，存在滞后性，制约补偿系统动态响应性能的提高；其二是该装置无功功率的改变通过改变电抗器来实现，则无功功率与系统的电压平方成正比，这就导致系统在电压降低的情况下，装置输出的无功功率也会呈平方级降低，而该装置是电抗型补偿装置，接入系统时就会改变电力系统的阻抗特性，此时谐振问题影响系统的运行。
（五）静止无功发生器（SVG）
随着电子电力技术的不断发展，无功补偿装置也逐渐升至第三代——静止无功发生器（SVG），该装置采用全控型器件，其交流侧电相位控制的灵活性得到了极大提升。虽然交流侧电压的幅值受到限制，但在一定范围内可实现任意控制，这样交流侧电流的幅值和相位均可通过交流侧电压相应值的改变而实现，从而完成无功功率的发出或者吸收任务。从电力系统的角度来看，SVG可看作是与电网频率相同、相位可控的交流电源，若忽略装置的能耗，则装置与电力系统之间只存在无功交换，不存在有功交换，直流侧电容电压保持不变，只有装置启动时才会吸收少量的有功功率给电容充电，建立直流电压。该装置在正常工作时，存在一定的损耗，需要从电网中吸收一定的有功功率补偿装置的损耗。
三、无功补偿装置发展前景
（一）无功补偿与谐波抑制一体化
随着电力工业的不断发展，无功补偿和谐波治理将是电网建设的重点解决的问题，传统无功补偿装置会使谐波放大，不利于电力系统整体效率的提升；新型无功补偿技术可通过适当的技术消除谐波成分，因此无功补偿和谐波抑制一体化技术将是未来发展的方向之一。
（二）SVG将继续发展
SVG需要实用数量较多、容量较大的全控型器件，其成本比SVC要高很大，限制了该技术的推广。随着电子器件制造技术的不断发展，SVG的制造成本将大幅度下降，同时其性能也将进一步发展，将会占领大部分无功补偿的市场。
（三）无功补偿装置控制电路的集成化
无功补偿装置的控制部分将实现大规模的集成电路，控制技术更为先进，提高无功补偿装置的智能型、灵活性、简易性和时效性，同时集成化电路还将进一步降低无功补偿装置的成本，提高该技术的经济性。
参考文献
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论文作者:王斌
论文发表刊物:《电力设备》2016年1期供稿
论文发表时间:2016/4/15
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