探讨无功补偿装置对电网运行的影响

探讨无功补偿装置对电网运行的影响

程永张拥军

（1.国网徐州供电公司;2.国网徐州供电公司221002）

摘要：随着经济的不断发展，我国近年来加大对无功补偿装置的配置，对提高电网的安全经济运行效果明显。为充分发挥现无功补偿装置的作用，在一方面需根据电网运行情况及时修订下达变电站母线电压曲线；另一方面需加强调度值班监控，做好无功潮流优化和就地平衡，使全网无功补偿装置保持较高的投运率。

关键词：无功补偿装置、电网运行

引言：近年来，无功补偿装置快速发展起来，并得到了广大企业的青睐，给众多企业带来了不可低估的效益和成绩。无功补偿不仅应用于电力系统，同时还应用于工业系统、交通系统、通信系统和计算机系统等产业，对国内企业的发展起着很好的促进作用，也给产品市场和企业经营提供了广泛的机遇和空间。电流电压随时间按正弦规律作周期变化的交流电力系统,是当今有效利用能源、方便传输能源、灵活使用能源的有力工具。保证电压控制和合理的无功补偿，是保证电压质量、提高电力系统运行的稳定性和安全性的前提条件。

1、静态无功补偿和动态无功补偿

传统的无功补偿装置中，固定并联电容器的容量是按正常供电情况设计的，留有适当的裕量，以备发展所用。这样一来，当变电站处于低谷负荷时，电容器的补偿容量必然过大，出现过补偿情况，使母线电压升高，因固定并联电容器的补偿容量与实际电压平方成正比，电压升高会使补偿容量进一步增大，然后又使电压再升高。在高峰负荷的时候，电压水平低于额定供电电压，那么固定并联电容器提供的补偿容量下降，严重会导致局部电压崩溃。

固定并联电容器的缺点之一，就是补偿容量与实际电压平方成正比，而它更为严重的缺点是它对谐波电流的放大，在危害电容器本身的同时，还危及电网中的电气设备，更有甚者会破坏电网的正常运行。

固定并联无功补偿电容器的阻抗是固定的，不能随着负荷无功需求的变化而变化，也就是说，不能实现对无功功率的动态补偿。

随着电力系统的发展,对无功功率进行快速动态补偿的需求越来越大,柔性交流输电装置的应用也越来越广泛。

2、无功补偿装置比较

控制无功功率的方法的比较

①同步发电机

②同步电动机

③同步调相机

④固定并联电容器和电抗器

固定并联电抗器和电容器在实际应用中不能实现均匀分布的补偿，补偿元件总联接于线路两端或中间的开关站。联接时，或者直接联接于输电线，或者联接于变压器第三绕组。后一种联接方式，在系统无功需求和电压分布变化的情况下，可方便地投切。电抗器固定联接于线路的方式，好处是在投切操作时，都不会与线路分离。此外，与线路固定联接的并联电感有助于降低线路投入引起的涌流值，在线路很长时，必须有一部分并联电抗器与线路固定联接，以避免因突然甩负荷或线路突然开路引起的过电压。

静止无功补偿装置对电力系统中的无功功率进行快速的动态补偿，可以实现的功能有：改善电压的调整水平；降低过电压；减少电压和电流的不平衡等等。

3、补偿原则

通常无功功率补偿分为两种补偿方式，一种是按电压原则进行补偿，另一种是按经济原则进行补偿。

按电压原则进行补偿，就是以系统的电压稳定性和安全运行为目标。在电网发生故障情况时，主要考虑系统运行的安全性，以及如何提高系统的静态、暂态稳定性。因此，目标函数仅考虑无功补偿的容量和投资费用，不考虑电能的损耗。

按经济原则进行补偿，就是经济合理的配置无功补偿设备，做出最佳补偿容量和配置方案，使电力系统经济运行和节省电力建设投资。

4、静止无功补偿装置在电网中的装设容量和地点

可调节无功补偿应满足三个基本要求：一是维持同步机的稳定。用无功补偿来控制电压，在系统受到干扰时，能产生正的稳定作用，使系统的暂态和动态稳定性提高。二是必须把电压控制在预期稳定值附近一个不大的范围内。三是必须调节网络中的电压分布，以防无功在输电线中的不必要流动。根据无功补偿原则，按地区按电压等级对无功电源和无功负荷进行平衡，以保证系统各枢纽的电压在正常时和事故后均能满足规定要求。

静止无功补偿装置的最大补偿容量(感性和容性)应尽量比实际需要补偿的无功大。如果某一时刻实际需要补偿的无功，大于静止无功补偿装置的极限补偿容量，静止无功补偿装置已达到其限制值时，存在着不稳定的可能。当工作于满输出时，静止无功补偿装置相当于简单的固定电容器或电抗器，这时它不起电压控制作用，而且它的无功随电压的平方下降，可能经受瞬时崩溃的时刻。因此，考虑到未来电网的建设和负荷的增加，建议在补偿点增设的补偿极限容量尽量大。

5、无功补偿装置对电网的有利影响

5.1降低线路损失和变压器有功损失。

补偿无功功率,提高功率因数，如果无功功率给的足够，就会大大降低网络的损耗，提高电力的效率，并取得令人满意的经济效益。一般来说，电力设备不仅要获得有功功率，同事不能缺少无功功率。有了足够的无功功率，能够保障用电的正常运行。由于发电机等输送的无功功率非常有限，因此需要在补偿额外的无功功率，才能满足负荷的需要。

5.2减少设备容量，降低电能损耗，保障电网的顺利进行。

无功功率装置的运用中会遇到一些问题，电容器容易损坏或熔断，通过无功功率的合理传送，降低设备的容量。这样一来，通过高压集中补偿，不但补偿的效果好，设备的容量可以调整的好，接线比较容易，出现故障的概率大大降低，更好地对电网进行维护。想要进行节电工作，其中一项重要措施就是采用无功补偿技术，提高低压电网和用电设备的功率因数。

5.3改善电能质量，同时改善电压质量。

无功补偿在电网中的合理应用，和无功补偿装置的合理配置，一定程度上改善了电压的质量。电力系统通过运用补偿无功功率，减少了用户的电费支出,是较为完善的补偿方法。

6、无功补偿装置对电网的不良影响

6.1降低发电机有功功率的输出。

有功功率是直接消耗电能，把电能合理地转换为机械能等等，无功补偿的实施，大大增加了有功功率所占的比例常数，影响了有功功率的输出，不能很好地使电能得以转换为机械能或者化学能等等。

6.2降低输、变电设备的供电能力。

电压偏差如果偏大，这就加大了线路的电压损耗，影响到人们的正常供电的运作和生产能力。电压的波动和闪变，对供电和设备都会造成严重的影响。

6.3造成线路电压损失增大和电能损耗的增加。

通常情况下，无功功率的合理补偿会降低电能损耗。但是如果过度补偿无功功率，适得其反很大可能地加大线路电压损耗，影响企业的正常运行，从而降低其经济效益。

6.4谐波含量过高,影响电网的正常运行。

在配电的过程中，会造成电流和电压谐波，如果不合理地补偿无功功率，很可能会扰乱电流谐波次数和幅值，甚至会造成电压谐波畸变。

结语

无功补偿装置在电网中的应用为电网的运行带了很大的便利，对改善电能质量起到了很大的促进作用，无功补偿的供给足够，可以从很大程度上降低电压损耗，延长设备使用寿命，使经济效益与企业的效益结合起来，获得巨大的利润，同时，无功补偿装置也带动了其他各个行业的发展，提高了国民经济的整体水平，改善了经济发展的不良状态，使电气设备得到了充分的发挥，电压损失和电能损耗降低，共同维持电网正常顺利地运行和发展。

参考文献

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