无功补偿技术的发展及意义

时间：2024-05-04

于东民沈阳职业技术学院

1 国内外无功补偿技术的发展和现状

设置无功补偿电容器是补偿无功功率的传统方法，目前在国内外均获广泛应用。电容器与网络感性负荷并联，以并联电容器补偿无功功率具有结构简单、经济方便等优点，但其阻抗是固定的，故不能跟踪负荷无功需求的变化，即不能实现对无功功率的动态补偿。

随着电力系统的发展，要求对无功功率进行动态补偿，从而产生了同步调相机(Synchronous Condenser--SC)。它是专门用来产生无功功率的同步电机，在过励磁或欠励磁的情况下，能够分别发出不同大小的容性或感性无功功率。自20世纪2、30年代以来的几十年中，同步调相机在电力系统中作为有源的无功补偿曾一度发挥着主要作用，所以被称为传统的无功动态补偿装置。然而，由于它是旋转电机，运行中的损耗和噪声都比较大，运行维护复杂，而且响应速度慢，难以满足快速动态补偿的要求。

20世纪70年代以来，同步调相机开始逐渐被静止型无功补偿装置(Static Var Compensator--SVC)所取代，早期的静止无功补偿装置是饱和电抗器(Saturated Reactor--SR)型的，1967年英国GEC公司制成了世界上第一批该型无功补偿装置。饱和电抗器比之同步调相机具有静止、响应速度快等优点；但其铁芯需磁化到饱和状态，因而损耗和噪声还是很大，而且存在非线性电路的一些特殊问题，又不能分相调节以补偿负荷的不平衡，所以未能占据主流。

电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用，将晶闸管的静止无功补偿装置推上了无功补偿的舞台。随着电力电子技术的进一步发展，20世纪80年代以来，一种更为先进的静止型无功补偿装置出现了，这就是采用自换相变流电路的无功补偿，有人称为静止无功发生器(Static Var Generator--SVG)，也有人称其为高级静止无功补偿器(Advanced Static Var Compensator--ASVC)或静止调相器(Static Condenser--STATCON)。

2 无功补偿的意义和作用

电力系统的无功补偿与无功平衡，是保证电压质量的基本条件。有效的电压控制和合理的无功补偿，不仅能保证电压质量，而且提高了电力系统运行的稳定性，充分发挥了经济效益。

电力用户的功率因数应达到下列规定：高压供电的工业用户和高压供电装有带负荷调整电压装置的用户，功率因数为0.90以上；其他100KVA（KW）及以上电力用户和大、中型电力排灌站，功率因数为0.85以上；趸售和电业用电，功率因数为0.80以上。而配电线路中流动的无功功率造成的有功损耗所占比例很大，因此在10KV配电网中进行无功补偿，对降低网损具有十分重要地作用，是非常必要的。

线损率是电业部门的重要经济技术指标。降低线损是节省电能的重要措施。

当线路输送的有功功率和电压不变的情况下，线路的有功损失与功率因数的平方成反比。提高功率因数也就是说降低无功传送就能使线路损失大幅度下降。无功补偿的实质就是要避免或尽量减少这些无功在输电网络重传传送，设法就地设立无功电源，比如安装并联电容器，装设调相器等，用来提供用户及配、变电元件对无功的需要，减少电力在传输过程中的线损。

无功补偿的作用主要有以下几点：

（1）提高供电系统及负载的功率因数，降低设备容量，减少功率损耗；

（2）稳定受电端及电网的电压，提高供电质量。在长距离输电线路合适的地点设置动态无功补偿装置，还可以改善输电系统的稳定性，提高输电能力；

（3）在电气化铁道等三相负载不平衡的场合，通过适当的无功补偿可以平衡三相的有功及无功负载。