电力系统无功补偿技术发展现状分析

       本文先对在电网建设里无功功率补偿技术的实施意义进行讲解，简单介绍了目前国内外在无功补偿技术上的开发、研究，关键是对流行的SVC装置的发展应用进行推介，并提出一系列解决设计方案，用以降低整个电力系统可以避免的损耗能量。

　　在我国对电网系统进行建设的过程里，无功补偿的容量不充足以及电网配备的不合理不科学是现在所发现的一个难解决的问题，尤其是无功补偿的容量不充足这一点尤为严重。这些问题的出现都反映出现在电网系统是处于不稳定状态的，这就使得我们要不断地对电力系统中的无功补偿装置进行开发研究，使之能够稳定安全被运行。

　　一、无功功率补偿技术的原理以其作用

　　在整个电网系统对用户进行电力输送的过程里面，电网所需承担的电功率可以被分为两种：一是有功功率，二是无功功率。第一种有功功率指的就是将电力能量统统转化成除电能以外的能量形式所得出的一个电功率;而第二种无功功率指的就是在整个电气设备里面电感、电容这一系列的元件在工作的时候因建立电力磁场而耗用的一个电功率。

　　在目前工业以及生活里，大部分的用电负载都是感性负载的用电，就比如异步电机、日常的荧光灯、工业的电弧炉以及变压器等等，这些用电设备在操作运行的过程里面是需要实施无功功率补偿技术的。它的作用实际上就是：提高整个电力系统以及用电负载的水平，进一步降低电力设备的内部所占容量;维持电网的电压程度，从而使得整体的供电质量得以提高。它的基本原理也很简单，就是对那些具有容性的电力设备以及感性用电负载之间进行互相地连接，是电力能量能在这两种负荷之间进行随意的转换，从而就可以减少在整个电网系统中的无功功率的耗用。

　　二、无功功率补偿装置目前的应用状况

　　2.1 无功功率补偿装置历史的发展进程

　　最初的无功功率补偿技术的装置只有并联的电容器以及同步调的相机，通常都是要求在系统偏于高压的部位进行集中性的补偿控制。并联的电容器是目前在电网发展过程中被应用广泛的专功此作用的无功功率补偿的一个装置。它的售价比较便宜，而且安装、维护都比较方便。但是总因为电容量的相对固定性，而实现不了对电网系统无功功率的无级性补偿;再加上电容器是有负电压效应的，这就使得电网系统内部电压下降更迅速;在整个电网系统出现谐波的时候，就有可能产生并联谐振这一现象，从而就会放大谐波的电流，造成损失。

　　同步调的相机可以说是我国早期所运行的无功补偿的技术设备。实质上，它就是一种不带任何机械电力负载的同步运行的电动器材。因同步调的相机是属于旋转形式的设备，损耗电力、噪声影响都是不可低估的，而且对它们进行运行、维护的程序相对来说是比较复杂的，伴随着并联电容器的高效率运作，同步调的相机就不再占着首要的位置。

　　进一步深入研究来讲，静止形式的无功补偿技术逐渐充斥到人们的视线里面。静止形式的无功补偿技术简单地说来，指的就是用静止开关对电容器或者是对电抗器进行投切技术的实施，通过对无功电流的释放、收敛，从而来提高整个电力系统的在用电上的功率因数，最终达到稳定电网系统内部电压的目标。

　　2.2 SVC装置的发展以及目前的应用状况

　　SVC装置主要包括了晶闸管对电抗器(TCR)的控制以及对电容器(TSC)的投切作用，还有就是两者的相互结合，或者就是指在整个电网系统里面，晶闸管对电抗器的控制以及固定的电容器或者是机械性的投切电容器这一系列形式之间进行混合搭配使用。

　　2.2.1 晶闸管对电抗器的制约

　　晶闸管的触发角通常是从直角90°到平角180°进行连续地调节转化，倘若增大它的触发角，那么TCR的等效导纳就是相应增大，这样就能减小对整个电路里基波分量的有效补偿，而这时的电抗器电路数额就会从定值数额往零发展变化。这样的话，我们就可以通过对触发角大小的调整来改变TCR可以吸收到的无功功率的实际分量，进而实现对电网的无功补偿效果。

　　2.2.2晶闸管对电抗器(TSC)的投切作用

　　TSC电路的实际原理就是可以进行连续调节的吸收容性无功功率补偿技术的装置。在这个电路中两个进行并联的晶闸管装置仅仅只起到将电容器合并介入电网或者只是将其从电网系统中断开的简单作用，而进行串联的那些小电感设备就是专门对可能造成的冲击电流进行抑制的。进行投切的重点原则就是TSC进行投入的那一时刻必须规定要是系统电压和电容器事先满格电压相等的那个时刻点。倘若电容设备上的电压是阶梯性进行跳跃变化的话，就有可能产生冲击性极强的电流，就会对晶闸管进行破坏，从而出现一系列不利的影响。

　　三、基于可变性电抗静止形态的无功补偿器

　　3.1 基于可变性电抗器的静止型无功补偿器补偿原理

　　在对TCR和TSC型静止的无功功率补偿器进行深入研究的基础条件之上，某一个新课题里的组织成员提出了一种基于可变性电抗，采用静止形式的无功功率补偿的装置。它通常是由固定性的电容器、可变性的电抗器以及智能性的控制器组合而成的。它的特点就是将晶闸管以及电抗器进行串联，并将其设计成一种可变性的电抗器。而这个可变性的电抗器主要是由可变性的电抗变换器以及电力电子技术功率变换器这两个小部分组合而成的，可变性的电抗器是可以分成原边和副边的，原边的主线圈通常是和负载进行并联的，而副边的线圈一般是和电力电子技术的功率变换器进行彼此的连接限制。

　　这一技术的补偿器有下面一些明显的优势：(1)它能够利用可变性的电抗器使得电抗值不断地被调整以达到在功率耗用上的无级目标;(2)利用这种高低压相隔离的技术，可以在低压端实施控制的时候，降低系统对电子设备的期望要求，从而操作易于控制，也节约了电力系统的成本;(3)无功补偿技术的装置所采用的是无源结构，它跟有源结构相比较来说，运行操作的可靠性都比较高，而且运行所需的费用偏低。

　　3.2 基于可变性电抗器的静止型无功补偿器拓扑结构

　　目前基于可变性电抗器的静止型无功补偿器拓扑结构主要是分为两种：运用晶闸管或者是IGBT的拓扑结构。倘若电网系统里的用电负载是感性负载的话，电流的速度就会滞后于电压的速度，我们就要调节晶闸管的触发角度，从而使得可变性的电抗器的电阻抵抗力变小，一直小到期望值，在这个时候无功功率的补偿器电阻的抵抗就是可以接受的，而与用电负载进行并联之后就能降低它的感抗性能，使得功率因数变大，无功功率的因数就相对变小;相反，当用电负载是容性负载的时候，电流速度就会在电压的前面，我们要调节晶闸管的导通角度，使得可变性的电抗器的电阻抵抗力变大，一直到大于一定的期望值，在这个时候无功功率的补偿器电阻的抵抗就是呈现感性的，跟负载进行并联之后就可以会增大它的感抗性能，使得功率因数变小，无功功率就相对变大。使用IGBT与二极管作为功率变换元件，通过调节IGBT触发脉冲PW M波的占空比，就能够改变可变性电抗器实际阻抗的大小，进而可以实现电网系统无功补偿的动态形式目标。

　　四、结语

　　电力系统的无功补偿技术是目前我国电网能够实现稳定运行最为关键的一个研究方向。在现实生活的应用里面，我们可以通过这一技术来提高整个配电网系统的运行操作率，也可以在一定程度上降低整个配电系统所损耗的资源能量，从而很好地起到了节能的效果。总体来说，它的应用前景是无限的。