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摘要：电力系统的各节点水平与无功功率具有直接相关性，无功功率平衡的情况下，各个节点的电压水平才能保持理想状态。从当前电力系统的无功补偿情况来看，存在一些无功功率变化比较频繁的设备，需要无功功率补偿，保证设备的稳定可靠运行。本论文着重于研究电力系统静止无功补偿技术的现状以及发展。
关键词：电力系统;静止;无功补偿技术;现状;发展
电力系统的各节点无功功率是否保持平衡状态对各个节点的电压水平起到了决定性的作用。现在各个领域需要系统电压有较高的稳定性，特别是精密设备，如果电压不稳定，就会影响设备的性能，甚至对设备产生破坏性作用，比如，光学精密设备了、医疗设备等等，都需要无功功率补偿。如果采用传统的无功补偿设备，就是将电容器、同步发电机以及调相机并联起来，由于并联电容器阻抗不能做出调整，其对负荷无功功率所产生的变化不能动态跟踪，同时一些补偿设备，诸如调相机是旋转设备，同步发电机也是旋转设备，这些设备在运行的过程中不仅损耗大，而且产生很大的噪声，如果无功补偿太大或者太小都不太合适，无法适应当前电力系统发展的需要。无功补偿过程中选择静止无功补偿装置，使用晶闸管无功补偿设备进行静止无功补偿。这样的无功补偿装置主要包括三种类型：第一种类型是具有饱和电抗器的静止无功补偿偿装置;第二类是晶闸管控制电抗装置;第三种是自换向交流技术的静止无功补偿装置。本文的研究中，主要是对这三类无功补偿装置的现状以及发展情况予以介绍。
一、具有饱和电抗器的无功补偿装置
饱和电抗器主要包括两种：第一种为自饱和电抗器;第二种为可控饱和电抗器。两种电抗器使用的饱和无功补偿装置为，前一种是自饱和电抗器的无功补偿装置，其要发挥无功补偿的功能，就需要电抗器自身所具备的能力将电压稳定，其所发挥的作用是通过铁心的饱和特性对发出的无功功率以及吸收的无功功率予以有效控制[·1]。饱和电抗器是运用铁心的饱和程度对绕组中电流予以控制，使得绕组的感抗发生改变。要进一步控制无功电流，采用静止无功补偿装置的效果会更好一些。早在二十世纪60年代，英国就已经将这种装置制成成功，后来美国通用电气公司也将静止无功补偿装置制成。这种装置之所以能够有效发挥无功补偿的作用，是由于其饱和电抗性能高，但是需要投入的成本也是很高的，与普通的电抗器相比较，要多3倍，而且电抗器的硅钢片处于持续饱和状态，造成铁心大量损耗，与并联电抗器相比较，损耗的程度可以达到3倍之多。靜止无功补偿装置还有一些不足之处，比如，其振动性比较大，产生很大的噪声，对于装置的调整需要很长的时间，采用动态补偿的方式，补偿的速度慢。正是由于静止无功补偿装置存在这些缺点，所以现在已经很少使用了。
二、晶闸管控制电抗装置
将两个晶闸管并联，然后与电抗器串联，连接为一个三角形。所形成的这种电路连接到电网中，就可以起到交流调压器的作用，承担电路接电感性负载。这种连接方法在实际中应用，在设计降压变压器的时候，使用漏抗的电抗变压器，结合使用可控硅控制的电抗变压器，就不需要变压器单独接入了，将断路器电抗变压器的次绕组与高压线路之间直接连接，一次绕组连接到较小的电抗器上，再连接到可控硅阀，对电抗变压器的第三绕组使用合适的回路，就可以起到无功补偿的作用。比如，安装滤波器，就可以使得无功补偿过程中所产生的谐波量减少[2]。
如果单独运行T细胞受体，对无功功率起到吸收的作用，而无功功率无法发出来，这是需要解决的问题。面对这样的问题，就需要将并联电容器配合使用T细胞受体，就会形成无功补偿装置，根据投切电容器的不同元件，可以将其划分为T细胞受体静止无功补偿和固定电容器静止无功补偿。T细胞受体配合使用断路器投切电容器的静止无功补偿装置运行过程中，发挥了T细胞受体的作用，补偿器的反应速度加快，使用更加灵活。在当前的输电系统中以及企业单位对这种补偿方式使用，而且固定电容器补偿装置在无功补偿中发挥重要的作用，其是从感性范式延伸到容性范式，这就需要电抗器的容量足够，能够更好地发挥无功补偿的作用。如果补偿器在运行的过程中吸收的无功电流非常小，那么电抗器和电容器也都会吸收一定的无功电流，而且相互之间可以抵消。TSC+MSC型补偿器的运行中，通过采用分组投切电容器，就可以将这种缺点化解，防治断路器的投入过于频繁以及不断地切除，保证断路器的稳定运行。
三、晶闸管投切电容器
对于电容器组频繁投切的问题要有效解决，就需要运行TSC装置，采用并联的方法，然后将电容器接入到电网当中，或者从电网中断开，与小电抗器之间串联，就可以对电容器投入起到一定的抑制作用。当电网处于运行状态的时候，就会有冲击电流TSC产生，其主要是用于三相电网中，构成三角形的连接方式，当然也可以根据需要形成星形连接方式，对称网络通常使用星形连接方式[3] 。如果是负荷比较小的对称网络，通常会采用三角形的连接方式。无论是采用哪一种连接方式，都是用电容器分组投切，主要的作用是对无功电流进行无级调节，当然，电容器级数决定武功电流的调节效果，级数越多，效果就会越好。但是，由于系统非常复杂，而且还需要经济投入，使用K-1个电容值为C的电容即可，如果电容值为C/2的电容，就可以构成2K级的电容组数，其投切时间比较短，可以保证电压稳定。也就是说，电容器两端电压与电源电压之间是相等的，此时投切相应的电容器，电路所产生的冲击电流通常为零。补偿装置所发挥的作用是确保投切电容器更好地发挥作用，通常对电容器进行充电，然后投入电容器。
四、新型静止无功发生器
电力技术不断升级，将变流器充分利用起来进行无功补偿是非常必要的，相关的力量研究比较完善。随之，逐渐出现了应用交流技术，实施动态无功补偿，这种静止补偿器所发挥的补偿作用是采用自换相桥式电路，将其与电网并联，或者并联到电抗器上，使得电网运行的过程中可以自动切换到交流技术的静止无功补偿装置。这种动态补偿的机理是，当逆变器脉宽保持不变的时候，调节逆变装置就会有电压输出，与系统电压之间形成夹角，就可以对无功功率有效补偿，保持无功功率的有效发出或吸收。
五、结论
通过上面的研究可以明确，自换向交流技术的静止无功补偿装置所发挥的补偿作用是采用桥式电路，通过多重化技术实现补偿。对于谐波的处理则是采用多电平技术或者脉冲宽度调制技术进行处理。如果谐波限制在规定的范围内，采用自换向交流技术的静止无功补偿装置，不需要发挥储能元件的作用，就可以与系统之间进行无功交换。实际上是发挥直流电容的作用对直流电源电压予以维护，与具有饱和电抗器的静止无功补偿装置和晶闸管控制电抗装置使用的交流电容相比较，直流电容量要更较小一些，而且资金投入量少，电压质量得以改善。
参考文献：
[1] 周慧娟. 电力自动化中智能无功补偿技术的应用研究[J]. 时代农机， 2018（06）：25-26.
[2] 常栋梁， 何立柱， 李洋， et al. 配电网功率平衡调节与无功补偿研究及装置[J]. 电力系统及其自动化学报， 2019（04）：132-138.
[3] 赵超. 无功补偿兼滤波装置在玉溪大红山矿业有限公司35 kV变电站中的应用[J]. 中国矿业， 2018（B10）：217-219.
关键词：电力系统;静止;无功补偿技术;现状;发展
电力系统的各节点无功功率是否保持平衡状态对各个节点的电压水平起到了决定性的作用。现在各个领域需要系统电压有较高的稳定性，特别是精密设备，如果电压不稳定，就会影响设备的性能，甚至对设备产生破坏性作用，比如，光学精密设备了、医疗设备等等，都需要无功功率补偿。如果采用传统的无功补偿设备，就是将电容器、同步发电机以及调相机并联起来，由于并联电容器阻抗不能做出调整，其对负荷无功功率所产生的变化不能动态跟踪，同时一些补偿设备，诸如调相机是旋转设备，同步发电机也是旋转设备，这些设备在运行的过程中不仅损耗大，而且产生很大的噪声，如果无功补偿太大或者太小都不太合适，无法适应当前电力系统发展的需要。无功补偿过程中选择静止无功补偿装置，使用晶闸管无功补偿设备进行静止无功补偿。这样的无功补偿装置主要包括三种类型：第一种类型是具有饱和电抗器的静止无功补偿偿装置;第二类是晶闸管控制电抗装置;第三种是自换向交流技术的静止无功补偿装置。本文的研究中，主要是对这三类无功补偿装置的现状以及发展情况予以介绍。
一、具有饱和电抗器的无功补偿装置
饱和电抗器主要包括两种：第一种为自饱和电抗器;第二种为可控饱和电抗器。两种电抗器使用的饱和无功补偿装置为，前一种是自饱和电抗器的无功补偿装置，其要发挥无功补偿的功能，就需要电抗器自身所具备的能力将电压稳定，其所发挥的作用是通过铁心的饱和特性对发出的无功功率以及吸收的无功功率予以有效控制[·1]。饱和电抗器是运用铁心的饱和程度对绕组中电流予以控制，使得绕组的感抗发生改变。要进一步控制无功电流，采用静止无功补偿装置的效果会更好一些。早在二十世纪60年代，英国就已经将这种装置制成成功，后来美国通用电气公司也将静止无功补偿装置制成。这种装置之所以能够有效发挥无功补偿的作用，是由于其饱和电抗性能高，但是需要投入的成本也是很高的，与普通的电抗器相比较，要多3倍，而且电抗器的硅钢片处于持续饱和状态，造成铁心大量损耗，与并联电抗器相比较，损耗的程度可以达到3倍之多。靜止无功补偿装置还有一些不足之处，比如，其振动性比较大，产生很大的噪声，对于装置的调整需要很长的时间，采用动态补偿的方式，补偿的速度慢。正是由于静止无功补偿装置存在这些缺点，所以现在已经很少使用了。
二、晶闸管控制电抗装置
将两个晶闸管并联，然后与电抗器串联，连接为一个三角形。所形成的这种电路连接到电网中，就可以起到交流调压器的作用，承担电路接电感性负载。这种连接方法在实际中应用，在设计降压变压器的时候，使用漏抗的电抗变压器，结合使用可控硅控制的电抗变压器，就不需要变压器单独接入了，将断路器电抗变压器的次绕组与高压线路之间直接连接，一次绕组连接到较小的电抗器上，再连接到可控硅阀，对电抗变压器的第三绕组使用合适的回路，就可以起到无功补偿的作用。比如，安装滤波器，就可以使得无功补偿过程中所产生的谐波量减少[2]。
如果单独运行T细胞受体，对无功功率起到吸收的作用，而无功功率无法发出来，这是需要解决的问题。面对这样的问题，就需要将并联电容器配合使用T细胞受体，就会形成无功补偿装置，根据投切电容器的不同元件，可以将其划分为T细胞受体静止无功补偿和固定电容器静止无功补偿。T细胞受体配合使用断路器投切电容器的静止无功补偿装置运行过程中，发挥了T细胞受体的作用，补偿器的反应速度加快，使用更加灵活。在当前的输电系统中以及企业单位对这种补偿方式使用，而且固定电容器补偿装置在无功补偿中发挥重要的作用，其是从感性范式延伸到容性范式，这就需要电抗器的容量足够，能够更好地发挥无功补偿的作用。如果补偿器在运行的过程中吸收的无功电流非常小，那么电抗器和电容器也都会吸收一定的无功电流，而且相互之间可以抵消。TSC+MSC型补偿器的运行中，通过采用分组投切电容器，就可以将这种缺点化解，防治断路器的投入过于频繁以及不断地切除，保证断路器的稳定运行。
三、晶闸管投切电容器
对于电容器组频繁投切的问题要有效解决，就需要运行TSC装置，采用并联的方法，然后将电容器接入到电网当中，或者从电网中断开，与小电抗器之间串联，就可以对电容器投入起到一定的抑制作用。当电网处于运行状态的时候，就会有冲击电流TSC产生，其主要是用于三相电网中，构成三角形的连接方式，当然也可以根据需要形成星形连接方式，对称网络通常使用星形连接方式[3] 。如果是负荷比较小的对称网络，通常会采用三角形的连接方式。无论是采用哪一种连接方式，都是用电容器分组投切，主要的作用是对无功电流进行无级调节，当然，电容器级数决定武功电流的调节效果，级数越多，效果就会越好。但是，由于系统非常复杂，而且还需要经济投入，使用K-1个电容值为C的电容即可，如果电容值为C/2的电容，就可以构成2K级的电容组数，其投切时间比较短，可以保证电压稳定。也就是说，电容器两端电压与电源电压之间是相等的，此时投切相应的电容器，电路所产生的冲击电流通常为零。补偿装置所发挥的作用是确保投切电容器更好地发挥作用，通常对电容器进行充电，然后投入电容器。
四、新型静止无功发生器
电力技术不断升级，将变流器充分利用起来进行无功补偿是非常必要的，相关的力量研究比较完善。随之，逐渐出现了应用交流技术，实施动态无功补偿，这种静止补偿器所发挥的补偿作用是采用自换相桥式电路，将其与电网并联，或者并联到电抗器上，使得电网运行的过程中可以自动切换到交流技术的静止无功补偿装置。这种动态补偿的机理是，当逆变器脉宽保持不变的时候，调节逆变装置就会有电压输出，与系统电压之间形成夹角，就可以对无功功率有效补偿，保持无功功率的有效发出或吸收。
五、结论
通过上面的研究可以明确，自换向交流技术的静止无功补偿装置所发挥的补偿作用是采用桥式电路，通过多重化技术实现补偿。对于谐波的处理则是采用多电平技术或者脉冲宽度调制技术进行处理。如果谐波限制在规定的范围内，采用自换向交流技术的静止无功补偿装置，不需要发挥储能元件的作用，就可以与系统之间进行无功交换。实际上是发挥直流电容的作用对直流电源电压予以维护，与具有饱和电抗器的静止无功补偿装置和晶闸管控制电抗装置使用的交流电容相比较，直流电容量要更较小一些，而且资金投入量少，电压质量得以改善。
参考文献：
[1] 周慧娟. 电力自动化中智能无功补偿技术的应用研究[J]. 时代农机， 2018（06）：25-26.
[2] 常栋梁， 何立柱， 李洋， et al. 配电网功率平衡调节与无功补偿研究及装置[J]. 电力系统及其自动化学报， 2019（04）：132-138.
[3] 赵超. 无功补偿兼滤波装置在玉溪大红山矿业有限公司35 kV变电站中的应用[J]. 中国矿业， 2018（B10）：217-219.