電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償?shù)难芯颗c分析

麥海波

(湛江港(集團(tuán))股份有限公司，廣東 湛江 524068)

無功功率是從何而來？它是不會(huì)憑空產(chǎn)生，也是不會(huì)憑空消失的。通過發(fā)電機(jī)提供的無功功率穩(wěn)定電壓水平往往是“杯水車薪”。因此，通過無功補(bǔ)償產(chǎn)生更多的無功功率滿足日常需要，這是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定運(yùn)行的基本手段，是電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行不可或缺的部分。

一、無功補(bǔ)償現(xiàn)狀

不穩(wěn)定的電網(wǎng)電壓還容易對(duì)機(jī)器設(shè)備造成損壞，阻礙經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。電力運(yùn)輸方面損耗大，浪費(fèi)了電力資源。雖然我國電力系統(tǒng)的輸電網(wǎng)絡(luò)裝置了很多靜止無功補(bǔ)償設(shè)備，但這些大致均是來自于國外，直到20世紀(jì)70年代，我國對(duì)在晶閘管控制的SVC里投入了大量的研發(fā)資金，在SVC裝置的技術(shù)研發(fā)方面還有許多不足之處。因此，發(fā)展無功補(bǔ)償裝置穩(wěn)定電網(wǎng)是我們這代人刻不容緩的責(zé)任和義務(wù)。

二、無功補(bǔ)償原理

在電力系統(tǒng)中，要保證電網(wǎng)穩(wěn)定，則必須有功功率與無功功率相保持平衡。當(dāng)在電力系統(tǒng)中的電壓波形為正弦波，且電壓與電流同相位的條件下，電感性電氣設(shè)備在運(yùn)行工作時(shí)需要建立磁場(chǎng)，以此來滿足電力設(shè)備的正常運(yùn)行。當(dāng)電網(wǎng)中有一部分用在了補(bǔ)充無功功率上時(shí)，則勢(shì)必會(huì)引起電網(wǎng)的不平衡，加重了電網(wǎng)的負(fù)荷。所以要通過外來設(shè)備進(jìn)行無功補(bǔ)償，以此來補(bǔ)償電感性設(shè)備的無功功率。因此，在電磁電路之中安裝電容元件，使得二者電流方向和電流大小相互抵消，從而穩(wěn)定電網(wǎng)電壓。把感性元器件與容性元器件并聯(lián)接在同一電路中，電流和電壓的大小和矢量之間相互抵消，能量在兩種不同的元器件之間彼此相互轉(zhuǎn)化，這便就是無功補(bǔ)償?shù)脑怼?/p>

三、無功補(bǔ)償裝置

(一)同步發(fā)電機(jī)。同步發(fā)電機(jī)在無功補(bǔ)償里是最早的無功補(bǔ)償裝置。在系統(tǒng)中，它可以通過電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)輸送實(shí)實(shí)在在的有功功率，也可以輸送網(wǎng)絡(luò)中所需要的無功功率。在浩繁的無功補(bǔ)償中以同步發(fā)電機(jī)模式是最先利用的補(bǔ)償裝備之一，但此補(bǔ)償體例具備效率低下的錯(cuò)誤，近年來已逐步被裁減。

(二)同步調(diào)相機(jī)。同步調(diào)相機(jī)其結(jié)構(gòu)與同步發(fā)電機(jī)類似，它不承擔(dān)機(jī)械負(fù)載，但能夠吸收和提供無功功率，發(fā)揮著改善電網(wǎng)功率因數(shù)，維持電壓水平的作用。但它也存在著運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁電流大、損耗較為嚴(yán)重，產(chǎn)生熱量較多的缺點(diǎn)，隨著靜止無功補(bǔ)償裝置的發(fā)展，同步調(diào)相機(jī)也逐漸被取代。

(三)并聯(lián)電容器組。并聯(lián)電容器又稱移相電容器。它的首要感化是用來抵償電力系統(tǒng)中感性負(fù)載的無功功率，以此來進(jìn)步功率因數(shù)，改良電壓質(zhì)量和下降路線消耗。由于其使用簡(jiǎn)單、成本低廉，是使用最為普遍的無功補(bǔ)償裝置。但是其也有調(diào)節(jié)性能差，易于引起電網(wǎng)中的諧波震蕩的缺點(diǎn)，易發(fā)生安全事故。

(四)靜止無功補(bǔ)償設(shè)備。它是由電氣元器件可控硅等電子元件組成，具有響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，采用晶閘管技術(shù)，靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置已進(jìn)入了歷史的舞臺(tái)，這使電力系統(tǒng)的無功功率補(bǔ)償?shù)男碌目赡苄?。晶閘管開關(guān)電容型靜止無功補(bǔ)償器可以實(shí)現(xiàn)快速，精確投切，能夠確保電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定。這種靜止無功補(bǔ)償設(shè)備已越來越成為我國電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償?shù)闹髁鳌?/p>

(五)靜止無功發(fā)生器。靜止無功發(fā)生器同靜止無功補(bǔ)償設(shè)備類似是一種電力電子設(shè)備，主要是由電抗器、啟動(dòng)裝置和控制系統(tǒng)組成。靜止無功發(fā)生器具有抑制諧波，防止電流突變的優(yōu)點(diǎn)，一般運(yùn)用于大型異步電機(jī)、變壓器或車床上，也可適用于供電不足，電壓波動(dòng)大，功率因數(shù)低的地區(qū)。但是其結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜性和不穩(wěn)定性，且價(jià)格高不適合大范圍的使用，因此這些因素限制了靜止無功發(fā)生器在電力系統(tǒng)中的使用和發(fā)展。

四、無功補(bǔ)償?shù)娜萘看_定

電力系統(tǒng)中的無功抵償裝配目標(biāo)是為了在電網(wǎng)無功功率補(bǔ)償，但是，電網(wǎng)的無功補(bǔ)償容量也不是隨便設(shè)置。這需要根據(jù)各種相關(guān)因素來確定，進(jìn)行無功補(bǔ)償之前先要確定設(shè)備所需的補(bǔ)償容量和注意事項(xiàng)。

(一)防止無功補(bǔ)償?shù)倪^補(bǔ)和欠補(bǔ)。欠補(bǔ)顧名思義是指用電力系統(tǒng)中的感性無功功率大于容性無功功率；過補(bǔ)是指用電系統(tǒng)中的容性無功功率大于感性無功功率。過度補(bǔ)償和欠補(bǔ)償會(huì)使電氣設(shè)備及線路的功率損耗增加和母線及線路的電壓增加過度，而防止過度補(bǔ)償和欠補(bǔ)償?shù)姆椒▽㈦娙萜髋c電動(dòng)機(jī)采用同一個(gè)斷路器，電容器和電動(dòng)機(jī)同時(shí)通斷，從而達(dá)到同時(shí)增減的目的。

(二)反向無功功率的危害。反向無功功率和下補(bǔ)償反應(yīng)性將引起電壓和電流之間的電位差。如果大量的無功功率被發(fā)送回給電網(wǎng)系統(tǒng)很長一段時(shí)間，就會(huì)造成電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓上升，并導(dǎo)致對(duì)電網(wǎng)的破壞，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐呻娋W(wǎng)系統(tǒng)崩潰。

(三)就地補(bǔ)償。即指安裝在設(shè)備附近進(jìn)行無功補(bǔ)償，此方法具有價(jià)格低廉、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。

(四)在電網(wǎng)停電時(shí)應(yīng)切除，電網(wǎng)送電后投入，以避免給電網(wǎng)造成過大的電壓降或破壞電網(wǎng)路線、裝備等等。電力電容器帶電運(yùn)行切除、檢驗(yàn)以前，都要進(jìn)行放電處理，以此來增添安全性，保護(hù)人身安全。

五、結(jié)語

對(duì)于無功補(bǔ)償技術(shù)的研究，促使我國產(chǎn)生了許多電氣專業(yè)人才。使得我國電力行業(yè)大力發(fā)展，在無功補(bǔ)償以及諧波震蕩等方面有了明顯的進(jìn)步。這對(duì)于穩(wěn)定電網(wǎng)安全和維護(hù)我國經(jīng)濟(jì)安全具有重大意義。