輸電網(wǎng)電壓穩(wěn)定與無(wú)功補(bǔ)償措施

周健

[摘 要]進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展速度都在不斷的加快，生產(chǎn)機(jī)械化、現(xiàn)代化、智能化的水平不斷提高，各類便攜、智能的家用電器也在人們的日常生活中得到了更多的應(yīng)用，與此同時(shí)，對(duì)于電能量供應(yīng)的實(shí)際需求也在不斷提高，這也對(duì)輸電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量與穩(wěn)定性提出了更高的要求，保障輸電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性，采取有效措施提高無(wú)功補(bǔ)償效率具有著十分重要的意義，本文將針對(duì)輸電網(wǎng)電壓穩(wěn)定與無(wú)功補(bǔ)償措施展開分析與研究。

[關(guān)鍵詞]輸電網(wǎng) 電壓穩(wěn)定 無(wú)功補(bǔ)償 措施

中圖分類號(hào)：TG606 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）20-0054-01

電壓穩(wěn)定性是衡量輸電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，電壓穩(wěn)定性高低直接關(guān)系到輸電網(wǎng)整體的運(yùn)行效率以及電力供應(yīng)服務(wù)的質(zhì)量，對(duì)于社會(huì)發(fā)展與正常的電能量利用有著較大的影響。在實(shí)際的輸電網(wǎng)運(yùn)行中，影響電壓穩(wěn)定的因素有很多，而一旦發(fā)生電壓失穩(wěn)，導(dǎo)致大面積停電就會(huì)造成巨大損失，改善無(wú)功補(bǔ)償效率對(duì)于保持電壓穩(wěn)定有著積極的作用，因此，有必要針對(duì)電壓穩(wěn)定與無(wú)功補(bǔ)償措施進(jìn)行探討。

一、輸電網(wǎng)電壓穩(wěn)定與無(wú)功補(bǔ)償措施研究的意義

輸電網(wǎng)運(yùn)行的過(guò)程中，無(wú)功功率的出現(xiàn)是不可避免，無(wú)功功率的存在不僅會(huì)造成電能量生產(chǎn)到利用過(guò)程中的能源資源浪費(fèi)，還可能影響輸電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性，增加輸電網(wǎng)線路及設(shè)備的損耗率，影響電力生產(chǎn)供應(yīng)服務(wù)的質(zhì)量，并造成電網(wǎng)系統(tǒng)維護(hù)成本的增加。當(dāng)無(wú)功功率失衡出現(xiàn)嚴(yán)重?cái)_動(dòng)時(shí)，很容易出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)電壓大幅度下降的情況，造成電壓嚴(yán)重失穩(wěn)，并可能呆滯電壓崩潰，出現(xiàn)大面積停電問(wèn)題，不會(huì)影響正常的社會(huì)生產(chǎn)及人們生活，還可能造成一系列的安全隱患，產(chǎn)生不良社會(huì)影響，因此，必須要加強(qiáng)對(duì)無(wú)功功率的有效控制。無(wú)功補(bǔ)償措施的研究就是為了通過(guò)采取有效的無(wú)功補(bǔ)償措施，控制輸電網(wǎng)中的無(wú)功功率傳輸，使之保持平衡狀態(tài)，進(jìn)而維持輸電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定，避免電壓失穩(wěn)所導(dǎo)致的各類問(wèn)題的發(fā)生，其對(duì)于電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，保障社會(huì)生產(chǎn)生活對(duì)電能量的需求具有著重要的意義。

二、輸電網(wǎng)電壓失穩(wěn)的主要表現(xiàn)形式

1.靜態(tài)電壓失穩(wěn)

這是一種較隱蔽的電壓失穩(wěn)問(wèn)題，由于靜態(tài)電壓變化是緩慢的，往往在到達(dá)臨界值前難以被察覺，而一旦超出臨界值，就會(huì)出現(xiàn)迅速的電壓下降，甚至直接導(dǎo)致電壓崩潰，其具有著較為嚴(yán)重的影響。負(fù)荷緩慢增加對(duì)負(fù)荷端母線電壓的影響、系統(tǒng)故障、以及臨界值階段的正常操作影響都會(huì)導(dǎo)致靜態(tài)電壓失穩(wěn)問(wèn)題的發(fā)生。

2.動(dòng)態(tài)電壓失穩(wěn)

電力系統(tǒng)發(fā)生故障后，為保證其功角暫態(tài)穩(wěn)定及維持系統(tǒng)頻率，除了進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)操作外，也可進(jìn)行自動(dòng)切機(jī)切負(fù)荷等操作，由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變得脆弱或全系統(tǒng)電源支持負(fù)荷的能力變脆弱，緩慢的負(fù)荷恢復(fù)過(guò)程可能導(dǎo)致電壓失穩(wěn)。

3.暫態(tài)電壓失穩(wěn)

暫態(tài)電壓失穩(wěn)一般發(fā)生在系統(tǒng)故障以及一系列較大擾動(dòng)后的處理過(guò)程中，表現(xiàn)為發(fā)電機(jī)之間相對(duì)搖擺且某些負(fù)荷母線電壓發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的突然下降，而此時(shí)發(fā)電機(jī)之間的相對(duì)搖擺可能并未超出使電力系統(tǒng)功角失穩(wěn)的程度。

三、提高輸電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的有效措施

1.區(qū)域間無(wú)功功率供需平衡的控制

各區(qū)域無(wú)功功率供需平衡的控制是提高電壓穩(wěn)定性的有效措施，主要可以通過(guò)對(duì)發(fā)電機(jī)相位滯后及超前的擴(kuò)容來(lái)加強(qiáng)電源接入后的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的可靠性，尤其在系統(tǒng)失壓時(shí)，更要最大限度的發(fā)揮發(fā)電機(jī)組的作用。此外，還應(yīng)通過(guò)技術(shù)革新等途徑，增強(qiáng)發(fā)電機(jī)及勵(lì)磁機(jī)的過(guò)負(fù)荷能力，結(jié)合對(duì)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備配置的加強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各區(qū)域無(wú)功功率供需平衡的有效控制。

2.優(yōu)化輸電系統(tǒng)的電壓和無(wú)功功率特性

輸電系統(tǒng)電壓及無(wú)功功率特性對(duì)于輸電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性也有著很大的影響，可以通過(guò)對(duì)輸電線路及系統(tǒng)的優(yōu)化，如多回路線路及環(huán)形系統(tǒng)的應(yīng)用等方式，來(lái)優(yōu)化輸電電壓質(zhì)量，結(jié)合相應(yīng)的無(wú)功補(bǔ)償裝置，如串、并聯(lián)電容器和靜止無(wú)功無(wú)償器、發(fā)生器等裝置的應(yīng)用，保持無(wú)功功率的穩(wěn)定性與平衡性，從而提高電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性。

3.采取高壓運(yùn)行低壓甩負(fù)荷的運(yùn)行策略

根據(jù)輸電網(wǎng)運(yùn)行及電壓變化的實(shí)際情況分析，在較高電壓下的運(yùn)行能夠降低系統(tǒng)的無(wú)功需求，更有利于電壓的控制，而低電壓時(shí)采取甩負(fù)荷的策略也能夠降低電壓崩潰的風(fēng)險(xiǎn)，需要注意的是在輻射狀負(fù)荷的場(chǎng)合下，甩負(fù)荷應(yīng)該基于一次側(cè)電壓。此外，合理選用低功率因數(shù)的發(fā)電機(jī)組也能夠有效加強(qiáng)對(duì)電壓穩(wěn)定的控制，并更具經(jīng)濟(jì)性與靈活性。

四、幾種主要的無(wú)功補(bǔ)償措施

1.靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器的應(yīng)用

靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器SVC作為一種具有較高無(wú)功功率調(diào)節(jié)補(bǔ)償速率的裝置，其在現(xiàn)代電網(wǎng)系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償領(lǐng)域的應(yīng)用十分普遍，該無(wú)功補(bǔ)償裝置在實(shí)際應(yīng)用中能夠使所需無(wú)功功率作隨機(jī)調(diào)整，從而保持在沖擊性負(fù)荷連接點(diǎn)的系統(tǒng)電壓水平的恒定。靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器在抑制沖擊性負(fù)荷引起的電壓波動(dòng)和閃變、高次諧波等方面具有著良好的效果，進(jìn)而能夠有效的保持輸電網(wǎng)運(yùn)行的功率因數(shù)水平，通過(guò)快速的補(bǔ)償調(diào)節(jié)促進(jìn)三項(xiàng)無(wú)功功率的平衡，從而確保輸電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性與安全性。目前常見的靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置可分為四種類型，包括可控硅閥控制空芯電抗器型TCR、可控硅開關(guān)控制電容器型TSC、自飽和電抗器型SR及可控硅閥控制高阻抗變壓器型TCT，其中以可控硅閥控制空心電抗器型TCR應(yīng)用最為廣泛。靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器作為并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償裝置，其工作原理主要是利用控制晶閘管觸發(fā)角改變接入電網(wǎng)中的等效電納，實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償目標(biāo)，因此，此類裝置也存在著一定的缺陷，無(wú)法滿足電壓過(guò)低時(shí)的緊急補(bǔ)償需求。

2.靜止無(wú)功發(fā)生器的應(yīng)用

靜止無(wú)功發(fā)生器SVG是在無(wú)功補(bǔ)償器的技術(shù)更新基礎(chǔ)之上，通過(guò)對(duì)原有晶閘管的替換，采用性能更強(qiáng)的大功率可關(guān)斷晶閘管，而產(chǎn)生的新型無(wú)功補(bǔ)償裝置，靜止無(wú)功發(fā)生器的應(yīng)用對(duì)于提高輸電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償效率，增強(qiáng)電壓穩(wěn)定性具有著十分良好的效果。目前常見的靜止無(wú)功發(fā)生器裝置主要可分為電壓型和電流型兩類，其中電壓型是最主要的應(yīng)用類型。電壓型靜止無(wú)功發(fā)生裝置主要以橋式電路為主，其應(yīng)用特點(diǎn)包括運(yùn)行效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、能耗低、成本低、控制方便等。靜止無(wú)功發(fā)生器的主要工作原理是將自換相橋式電路通過(guò)電抗器或直接并聯(lián)到電網(wǎng)上，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或直接控制其交流側(cè)就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無(wú)功電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>

靜止無(wú)功發(fā)生器SVG相較于靜止無(wú)功補(bǔ)償器SVC有著更大的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)為：在所產(chǎn)生的諧波量方面，靜止無(wú)功補(bǔ)償器無(wú)論哪一種類型都會(huì)從自身產(chǎn)生諧波，諧波量一般可達(dá)5-8%，其對(duì)于濾波器的性能要求也相對(duì)較高，相比之下，靜止無(wú)功發(fā)生器自身產(chǎn)生諧波較小，結(jié)合多重化技術(shù)、多電平技術(shù)以及PWM技術(shù)的運(yùn)用，能夠有效的消除大部分低次諧波。在連接電抗方面，由于實(shí)際需求的不同，靜止無(wú)功補(bǔ)償器的連接電抗對(duì)于電感量有著相對(duì)較高的需求，而在相同補(bǔ)償量水平的情況下，靜止無(wú)功發(fā)生器對(duì)連接電抗的電感量要求要遠(yuǎn)低于各類靜止無(wú)功補(bǔ)償器，與此同時(shí)無(wú)功發(fā)生器還能夠提供一定量的有功功率，這一點(diǎn)也要遠(yuǎn)優(yōu)于無(wú)功補(bǔ)償器。除以上兩點(diǎn)之外，靜止無(wú)功發(fā)生器還具有著比靜止無(wú)功補(bǔ)償器更快的調(diào)節(jié)速度，以及更加良好的可控性能，尤其在干擾較為嚴(yán)重的情況，能夠發(fā)揮出靜止無(wú)功補(bǔ)償器所難以比擬的性能優(yōu)勢(shì)。

總結(jié)

加強(qiáng)輸電網(wǎng)電壓穩(wěn)定水平，提高無(wú)功補(bǔ)償措施的應(yīng)用實(shí)效性對(duì)于現(xiàn)代電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展具有著積極的意義，相信隨著我國(guó)電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的不斷發(fā)展，在未來(lái)輸電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性將得到進(jìn)一步的加強(qiáng)，并未我國(guó)社會(huì)及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供更加強(qiáng)有力的保障。

參考文獻(xiàn)：

[1] 潘麗榮，韓桂萍.淺析無(wú)功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用[J].中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2015（12）.

[2] 侯樹文，曾浩，雷校省，錢俊良，趙臣鵬.斬控式交流調(diào)壓無(wú)功補(bǔ)償電路的設(shè)計(jì)[J].華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)，2013（05）.