周健

[摘 要]進入21世紀以來，我國經濟、社會發(fā)展速度都在不斷的加快，生產機械化、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用，與此同時，對于電能量供應的實際需求也在不斷提高，這也對輸電網的運行質量與穩(wěn)定性提出了更高的要求，保障輸電網電壓的穩(wěn)定性，采取有效措施提高無功補償效率具有著十分重要的意義，本文將針對輸電網電壓穩(wěn)定與無功補償措施展開分析與研究。

[關鍵詞]輸電網 電壓穩(wěn)定 無功補償 措施

中圖分類號：TG606 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）20-0054-01

電壓穩(wěn)定性是衡量輸電網運行質量的一個重要指標，電壓穩(wěn)定性高低直接關系到輸電網整體的運行效率以及電力供應服務的質量，對于社會發(fā)展與正常的電能量利用有著較大的影響。在實際的輸電網運行中，影響電壓穩(wěn)定的因素有很多，而一旦發(fā)生電壓失穩(wěn)，導致大面積停電就會造成巨大損失，改善無功補償效率對于保持電壓穩(wěn)定有著積極的作用，因此，有必要針對電壓穩(wěn)定與無功補償措施進行探討。

一、輸電網電壓穩(wěn)定與無功補償措施研究的意義

輸電網運行的過程中，無功功率的出現(xiàn)是不可避免，無功功率的存在不僅會造成電能量生產到利用過程中的能源資源浪費，還可能影響輸電網電壓穩(wěn)定性，增加輸電網線路及設備的損耗率，影響電力生產供應服務的質量，并造成電網系統(tǒng)維護成本的增加。當無功功率失衡出現(xiàn)嚴重擾動時，很容易出現(xiàn)節(jié)點電壓大幅度下降的情況，造成電壓嚴重失穩(wěn)，并可能呆滯電壓崩潰，出現(xiàn)大面積停電問題，不會影響正常的社會生產及人們生活，還可能造成一系列的安全隱患，產生不良社會影響，因此，必須要加強對無功功率的有效控制。無功補償措施的研究就是為了通過采取有效的無功補償措施，控制輸電網中的無功功率傳輸，使之保持平衡狀態(tài)，進而維持輸電網電壓的穩(wěn)定，避免電壓失穩(wěn)所導致的各類問題的發(fā)生，其對于電網系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，保障社會生產生活對電能量的需求具有著重要的意義。

二、輸電網電壓失穩(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)問題，由于靜態(tài)電壓變化是緩慢的，往往在到達臨界值前難以被察覺，而一旦超出臨界值，就會出現(xiàn)迅速的電壓下降，甚至直接導致電壓崩潰，其具有著較為嚴重的影響。負荷緩慢增加對負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導致靜態(tài)電壓失穩(wěn)問題的發(fā)生。

2.動態(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，除了進行網絡操作外，也可進行自動切機切負荷等操作，由于系統(tǒng)結構變得脆弱或全系統(tǒng)電源支持負荷的能力變脆弱，緩慢的負荷恢復過程可能導致電壓失穩(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后的處理過程中，表現(xiàn)為發(fā)電機之間相對搖擺且某些負荷母線電壓發(fā)生不可逆轉的突然下降，而此時發(fā)電機之間的相對搖擺可能并未超出使電力系統(tǒng)功角失穩(wěn)的程度。

三、提高輸電網電壓穩(wěn)定性的有效措施

1.區(qū)域間無功功率供需平衡的控制

各區(qū)域無功功率供需平衡的控制是提高電壓穩(wěn)定性的有效措施，主要可以通過對發(fā)電機相位滯后及超前的擴容來加強電源接入后的電網結構，增強發(fā)電機組運行的可靠性，尤其在系統(tǒng)失壓時，更要最大限度的發(fā)揮發(fā)電機組的作用。此外，還應通過技術革新等途徑，增強發(fā)電機及勵磁機的過負荷能力，結合對無功補償設備配置的加強，實現(xiàn)對各區(qū)域無功功率供需平衡的有效控制。

2.優(yōu)化輸電系統(tǒng)的電壓和無功功率特性

輸電系統(tǒng)電壓及無功功率特性對于輸電網電壓穩(wěn)定性也有著很大的影響，可以通過對輸電線路及系統(tǒng)的優(yōu)化，如多回路線路及環(huán)形系統(tǒng)的應用等方式，來優(yōu)化輸電電壓質量，結合相應的無功補償裝置，如串、并聯(lián)電容器和靜止無功無償器、發(fā)生器等裝置的應用，保持無功功率的穩(wěn)定性與平衡性，從而提高電網電壓的穩(wěn)定性。

3.采取高壓運行低壓甩負荷的運行策略

根據輸電網運行及電壓變化的實際情況分析，在較高電壓下的運行能夠降低系統(tǒng)的無功需求，更有利于電壓的控制，而低電壓時采取甩負荷的策略也能夠降低電壓崩潰的風險，需要注意的是在輻射狀負荷的場合下，甩負荷應該基于一次側電壓。此外，合理選用低功率因數的發(fā)電機組也能夠有效加強對電壓穩(wěn)定的控制，并更具經濟性與靈活性。

四、幾種主要的無功補償措施

1.靜態(tài)無功補償器的應用

靜態(tài)無功補償器SVC作為一種具有較高無功功率調節(jié)補償速率的裝置，其在現(xiàn)代電網系統(tǒng)無功補償領域的應用十分普遍，該無功補償裝置在實際應用中能夠使所需無功功率作隨機調整，從而保持在沖擊性負荷連接點的系統(tǒng)電壓水平的恒定。靜態(tài)無功補償器在抑制沖擊性負荷引起的電壓波動和閃變、高次諧波等方面具有著良好的效果，進而能夠有效的保持輸電網運行的功率因數水平，通過快速的補償調節(jié)促進三項無功功率的平衡，從而確保輸電網運行的可靠性與安全性。目前常見的靜態(tài)無功補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應用最為廣泛。靜態(tài)無功補償器作為并聯(lián)無功補償裝置，其工作原理主要是利用控制晶閘管觸發(fā)角改變接入電網中的等效電納，實現(xiàn)無功補償目標，因此，此類裝置也存在著一定的缺陷，無法滿足電壓過低時的緊急補償需求。

2.靜止無功發(fā)生器的應用

靜止無功發(fā)生器SVG是在無功補償器的技術更新基礎之上，通過對原有晶閘管的替換，采用性能更強的大功率可關斷晶閘管，而產生的新型無功補償裝置，靜止無功發(fā)生器的應用對于提高輸電網無功補償效率，增強電壓穩(wěn)定性具有著十分良好的效果。目前常見的靜止無功發(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用類型。電壓型靜止無功發(fā)生裝置主要以橋式電路為主，其應用特點包括運行效率高、結構簡單、能耗低、成本低、控制方便等。靜止無功發(fā)生器的主要工作原理是將自換相橋式電路通過電抗器或直接并聯(lián)到電網上，適當地調節(jié)橋式電路交流側輸出電壓的幅值和相位，或直接控制其交流側就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，實現(xiàn)動態(tài)無功補償的目的。

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

總結

加強輸電網電壓穩(wěn)定水平，提高無功補償措施的應用實效性對于現(xiàn)代電網系統(tǒng)的發(fā)展具有著積極的意義，相信隨著我國電網無功補償技術的不斷發(fā)展，在未來輸電網運行穩(wěn)定性將得到進一步的加強，并未我國社會及經濟的發(fā)展提供更加強有力的保障。

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