ＤＩａｎｑｉｇｏｎｇｃｈｅｎｇ ｙｕ ｚｉｄｏｎｇｈｕａ 兰三 量 电力系统无功补偿技术的应用 侯 岗 （沈阳万益安全科技有限公司，辽宁沈阳１ １００１５） 摘要：着重介绍了电力系统中各种无功补偿技术的实际应用情况。首先对传统的静止无功补偿装置作出介绍，分析了其工作原理及优缺 点；其次对静止无功发生器进行简单介绍，分析其主要特点及存在的不足：然后介绍了用于谐波动态抑制，进行无功补偿的电力有源滤波器；最 后提出在电力电子技术发展的基础上所设想出的多功能装置——综合潮流控制器。以期通过电力系统无功补偿技术应用的介绍，为提高电力系 统运行效益提供参考。 关键词：电力系统；无功补偿；电网；应用 ０ 引言 作为电力工作者，我们必须重视如何提高电力输送的问题，电 力输送部门作为整个电网运行生产的具体指挥者， 理所应当在保 证安全的前提下以经济调度为己任。但是，电网输送是一项工程复 杂、工期很长、看似简单但细节众多的系统工程，而这些细节不是 仅靠调度部门就能够完成的，其需要电力、国家电网、地区电网上 下一心，全力配合；与此同时，全体用户要共同配合，上下联动，相 互协调，不断开展经济运行分析，查出影响经济运行的各种因素， 制定相应措施，不断改进完善。 无功补偿技术，对于提高电力系统的电能质量和挖掘电网的 潜力是十分必要的。其主要作用包括提高负载和系统的功率因数， 减少设备容量和功率损耗，稳定电压，供电质量稳步提高，长距离 供电输送的稳定性和输送能力能到加强，有功功率和无功功率得 到有效平衡等方面。就此看来。无功功率的补偿不仅是电网保持高 质运行的主要途径，同时也是当前电力领域研究中一项极为重要 的课题。世界上许多发达国家在电网功率和补偿深度方面都取得 了很大的成就，我国与之相比还存在着一定的差距，因此，加强无 功补偿技术的推广在电力领域中十分迫切。 早些时期的无功补偿设备同时与并联电容器、同步发电机和 调相机存在，基于并联电容器有固定的阻抗，负荷无功功率一旦发 生变化就无法进行动态跟踪，调相机与同步发电机在使用过程中 产生的损耗和噪声都不小，且属于旋转设备，对于过大或者过小的 无功补偿不适用。这些设备的应用已经跟不上电力系统近几年来 发展的需求。目前广泛应用的是结合了电力电子技术的静止无功 补偿技术。 １ 传统的静止无功补偿器 最早的静止无功补偿装置是饱和电抗器，该装置又分为２种， 即自控饱和式与可控饱和式。其中自饱和电抗器是根据铁心的饱 和特性，端电压的升降会带动无功功率的增减；而自饱和电抗器有 着较快的动态响应速度，但是铁损耗比较多，并且伴有振动及噪 声。可控饱和电抗器对铁心饱和度的控制是利用改变控制绕组电 流来实现的，电抗器的电抗也会被改变，从而无功电流就会被改 变。该装置在母线电压变化幅度较大的情况下仍然有较好的适应 性，但是噪声与振动等比较大。 １．１ 晶闸管控制电抗器（ＴＣＲ）静止无功补偿装置 晶闸管的触发角可以从９Ｏ。～１８０。进行设置，由于单独的 ＴＣＲ只能接收无功功率，而不能发出无功功率，为了解决此问题， 可以将并联电容器与ＴＣＲ配合使用。根据投切电容器的元件不 同，又可分为ＴＣＲ与固定电容器配合使用的静止无功补偿器、 ＴＣＲ与断路器投切电容器配合使用的静止无功补偿器以及ＴＣＲ 与晶闸管投切电容器配合使用的静止无功补偿器。 １－２利用无功功率 在电网经济运行中，无功功率是一个非常重要的因素，无功功 率可以有效提高电网的传输效率，增加导线的有功功率的损耗。同 时，技术人员通过电网与电容的合理安排，实现无功功率的分层分 区和就地平衡，有效改善电路电压的质量，而且，这样做还可以提 高电网运行的经济性。 在无功功率的分配方式上，技术人员可以采取分散补偿与集 中补偿相结合的方式，合理安排和新增无功补偿设备，避免有的变 电站配备的电容器容量过大不能投入运行。 ２静止无功发生器 电力电子技术的不断发展，为电力领域带来了一种先进的无 功补偿静止型的装置，即静止无功发生器，也可以称其为高级静止 无功补偿装置或者静止补偿器以及静止调相机等等。该装置实现 无功补偿的基本原理是利用自换相桥式变流器与电网直接进行并 联，或者利用电抗器与电网并联。当逆变器脉宽没有任何改变保持 恒定的状态中，只要对逆变器输出的电压和系统电压之间产生的 夹角进行调节，就可以相对应的对无功功率及其逆变器直流侧电 压进行调节。当夹角与逆变器脉宽处于恒定的情况下，就可以按照 自己的所需对无功功率进行发出或吸收。当然，正是由于静止无功 发生器所具备的这些优势，决定其具有复杂的控制方法及控制系 统，并且需要采用容量较大、数量较多的全控器件，由于其价格要 远远高于现在所用的普通晶闸管，因此静止无功发生器的成本相 对较高，这大大影响了它的普及性。 ３电力有源滤波器 ２０世纪８Ｏ年代三相电路瞬时无功功率理论的提出，促使电 力领域出现了一种新的电力电子装置，我们将其称之为电力有源 滤波器（ＡＰＦ）。该装置主要适用于谐波动态抑制，进行无功补偿。 电容上的电压由逆变器从系统取得。ＡＰＦ可在消去谐波的同时补 偿无功，可实现实时无功补偿。其优点是对频率和大小都变化的谐 波以及变化的无功功率同时进行补偿，对补偿对象的变化有极快 的响应；可连续调节且响应迅速，无功补偿时不需延续性储能，即 使补偿对象电流过大，也不会发生过载，并能正常发挥补偿作用； 不会发生谐振问题；能跟踪电网频率的变化。 ４综合潮流控制器 综合潮流控制器（ＵＰＦＣ）是在电力电子技术发展的基础上设 想的一种多功能装置，它借由ＧＴ０和二极管组成的变流器，串接 变压器，叠加于输电线相电压上的电势，使其幅值和相角皆可连 续变化，这样产生的效果不仅可以使线路电压的相位和大小发生 改变，还可以实现等值的串入和连接，其余的应该做好防雷隔离 保护。 直流接地，这是电子设备能获得基准电位的重要接地，必须采 用较大截面的绝缘铜芯线作为接地引下线，一端直接接在总等电 位铜排上，一端连接供电子设备的直流接地， （下转第４７页） 机电信息２０１１年第２ｌ期总第３０３期４５ Ｄｉａｎｑｉｇｏｎｇｃｈｅｎｇ ｙｕ Ｚｉｄｏｎｇｈｕａ￣Ｉ，电气工程与自动化－ ｊ■■●！ ！！＝＝■■■ｔ■ ！！！！＝Ｅ｜＝■！Ｅ！！！！＝＝｜｜■■■目一 定时详细记录变压器的温度、油位、油温的变化情况等。通过对实 分析和故障处理等方面，坚持以“防范故障出现为目的，及时合理 践工作的总结和积累，对变压器的保养和维护工作可以从以下几 地处理意外情况”为工作重心和重点。 方面着手： （２）对室外设备的监管工作方面，加强对工作人员的室外操作 （１）压器容量为３ １５０ｋＶＡ及以下，每天检查１次；容量在 规范的培训，并且进行设备故障处理技术技能的培训，特别是针对 ５６０ ｋｖＡ及以上，每班检查１次，容量在１ ８００ｋＶＡ及以上，每２ｈ 高温或暴雨等容易造成设备故障的恶劣天气，要加强在特殊情况下 检查１次。对于无值班人员的变电站，安装在变压器室的３１５ ｋＶＡ 的预防措施和监管规范的培训，从而加大对室外设备的监管力度。 及以下的变压器和柱上变压器，每２个月至少检查１次。容量在 １Ｏ天至少检查１次 通过预防性试验定期对分接开关进行检查， 包括触头的紧固、接触的定位、转动灵活性等。 （２）定期测试变压器的套管、线圈、避雷器。其中，避雷器的引 线应尽可能短，接地必须可靠，接地电阻不应超过５ Ｑ，并且对相 关的消防设施也要定期试验。 （３）保持瓷套管及绝缘子的清洁，定期清理变压器上的污垢， １０ ｋＶ供电设备是现阶段我国城市建设和工业发展的重要保 障，加强对该设备的故障防范以及处理措施的认识和学习具有非 （３）要加强对从业人员的职业技能和职业道德的教育，充分掌 践工作中将防范工作落到实处。 ４结语 ３ １５０ｋＶＡ以下，每月至少检查１次，容量在３ １５０ｋＶＡ及以上，每 握维护供电设备的技能技巧，树立安全防范意识和责任意识，在实 常重要的意义。本文在对１０ ｋＶ供电设备的故障分析以及故障防 范措施方面的解析还不够全面和细致，不同的设备情况和客观环 检查套管有无闪络放电，接地是否良好，有无断线、脱焊、断裂现 境，可能产生的故障问题及其防范措施也不尽相同。因此，需要广 象。定期检查分接开关，并检验触头的紧固灼伤、疤痕、转动灵活性 大的电力工作者在实践中不断积累和总结，特别是针对１０ ｋＶ供 及接触的定位。检查散热器有无渗漏、生锈、污垢淤积以及任何限 电设备的维护和监管工作，在参阅更多的操作经验的情况下，摸索 制油自由流动的机械损伤。 出具有可操作性的故障防范措施。 ３．３合理防止ＴＡ饱和情况的出现 （１）短路电流。当１０ｋＶ系统的短路电流大于１６ｋＡ时， 必须采取以下措施：在已建成的系统中可采取母线分列运行的方 ［参考文献］ 式来短路电流，分列运行后造成供电可靠性的降低可通过各 ［２］刘海霞．１Ｏ ｋＶ线路不同点同时故障的分析与探讨［Ｊ］．电力安全 自投方式补救。 论坛，２００６（３） （２）增大保护级ＴＡ变比。保护和计量ＴＡ分离，增大保护１ｌＡ ［３１林志伟．２０１０迎峰度夏期间主网发供电设备故障分析［Ｊ］．湖北电 变比，这是最为简单有效的方法。配置保护ＴＡ变比必须用保护安 力，２０１０（１２） 装处可能出现的最大短路电流和互感器的负载能力与饱和倍数来 ［４］宛世光．浅谈ｌＯ ｋｖ供电系统的定时限过电流保护［Ｊ］．黑龙江科 确定ＴＡ的变比，减少ＴＡ饱和的几率。 技信息，２００８（２１） （３）减小电流互感器的二次负载。要选用交流功耗小的继电保 ［５］王子庄．１Ｏ ｋｖ城市配网普见故障成因及防范措施［Ｊ］．科技与生 护装置并尽可能将继电保护装置就地安装，缩短二次电缆长度。减 活，２０１０（１５） 小ＴＡ的二次额定电流，将二次额定电流从５ Ａ降至ｌ Ａ。 ３．４加强对供电设备的监管管理工作 ［１］邓万婷．发供电设备故障情况分析［Ｊ］．湖北电力，２００６（１１） （１）要做好对１０ ｋＶ供电设备的日常维护工作。加强对从业人 收稿日期：２０１１－０５－３０ 员的责任心、操作规范的培养和培训，完善对设备维护方面的管理 作者简介：陈国清（１９７９一），男，广东清远人，电气工程师，研究方 工作，特别是预防性试验以及工作人员定时检查、记录、故障潜在 向：继电保护调试 （上接第４５页） 不宜与ＰＥ线连接，严禁与Ｎ线连接。 着科学技术的不断发展，无功补偿技术中亦将会融入更多新的科 屏蔽接地及防静电接地，只要可靠地与ＰＥ线及ＰＥ线的辅助等 技元素，在电力系统中发挥更加广泛的作用，从而最终实现电力系 电位网络连接。实际上机壳的保护接地已包含了屏蔽和防静电接地。 统的长足发展。 单点接地的相关概念和技术实施要点：相关计算机系统进行 接地应该采用单点接地，同时要注意等电位措施的使用。每个弱电 ［参考文献］ 子系统的接地应该将接地线同电位铜排分别相连接，在进行保护 接地、直流接地和工作接地的时候，要与绝缘的接地端子相连接， ［１］彭翔．电网经济运行中降低线路损耗的对策研究［Ｊ］．北京电力高 等专科学校学报（自然科学版），２０１０，２７（６）：１３２ 然后再用引下线将其接到总等电位铜排上实现共同接地。 ５结语 ［２］时金媛，许跃进．农村低压电网经济供电半径计算方法的研究［Ｊ］． 农业技术与装备，２０１０（４）：４～６ ［３］沈亮．电网经济运行之我见［Ｊ］．科技资讯，２０１０（１３）：１５０～１５１ 随着时代的不断发展，电力部门作为最贴近生活的现代化企 ［４］王菊萍．对如何降低网损、提高电网经济运行的技术措施分析口］． 业，电力的运行关系到千万家百姓的正常生活，但是，随着社会的 广东科技，２０１０，１９（６）：ｌ２４～１２５ ５］马骏．浅析地区电网无功电压控制策略［Ｊ］．科技创新导报，２０１０ 不断进步，用电场所、用电需求越来越多，电量已经开始呈现出供 ［不应求的状况。 （６）：９３ 在实际的电力系统工作当中，应以电力生产安全性为前提，发 挥高新科技潜能，引导电网自身经济、理性的运行。众所周知，科技 是第一生产力，其作用的发挥往往能够引起某一领域翻天覆地的 收稿日期：２０１卜ｏ６—２３ 作者简介：侯岗（１９８２一），男，辽宁人，助理工程师，研究方向：电 变革。经过多年的电力实践，无功补偿技术已经愈加完善。相信随 力系统稳定。机电信息２０１１年第２ｌ期总第３０３期４７
