动态无功补偿技术在低电压治理中的应用刘道伟

动态无功补偿技术在低电压治理中的应用刘道伟

刘道伟

（国网射洪县供电有限责任公司四川遂宁629200）

摘要：本文通过对农网低电压及动态无功补偿技术现状的分析，阐述了应用动态无功补偿技术在低电压治理中的应用。

关键词：动态无功补偿；现状；低电压治理

1国内农网低电压现状

农村电网实际上可以简称农网，指的是我国低于110KV的配电网，普遍分布于县级区域的用户家庭。最近这些年，我国的电网中普遍出现“低电压”情况，来自相关资料显示，一般而言我国线损平均在8.48％左右，其中线损的电量为367.5亿KWH。若线损的平均只能够降低２％那么年均能耗就能够相应降低86.73亿千瓦，相当于三峡电站十六台电机的一年的发电量。就线损与低电压而言，同一线路半径、截面积一致的现象呈现平方反比的关系，也就是说如果电压上升２％，那么线损率就会降低４％。所以对低电压进行调整有利于电压质量的提高并且能够带来极大的经济效益。这篇论文就是围绕调压器电压调节与无功补偿来展开的，以这两种调节电压的方式为基础，结合计算机技术以及通信技术还有自动化技术来设计可以优化低电压现象，降低电能损失的方法，这次研究在提高人民生活水平以及经济效益上意义巨大。

2动态无功补偿技术的现状

性能优良的SVC（静止无功补偿器）和技术更为先进的STATCOM（静止同步补偿器）已大规模应用于电力系统及工矿企业。

2.1静止无功补偿器（SVC）

静止无功补偿器（SVC）于20上世纪70年代兴起，现在是已经发展的很成熟的FACTS（柔性交流输电系统）装置，其被广泛应用于现代电力系统的负荷补偿和输电线路补偿（无功和电压补偿）。SVC装置的典型代表有：晶闸管控制电抗器（TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）和滤波器组（FC）随着电力电子技术的不断发展和控制技术的不断提高，SVC向高压大容量多套并联的方向发展，以满足电力系统对无功补偿和电压控制的要求。南瑞继保在SVC的技术发展中做出了很大贡献，为国内外电网提供了多套大容量SVC系统。

安装于某联网工程第二通道750kV沙州变电站的SVC系统容量为-360Mvar（感性）～360Mvar（容性），由两套配置相同的SVC组成，直接接入变电站同一条66kV母线，每套SVC包含TCR(-360Mvar)×1，滤波器组(+180Mvar)×1。本工程SVC系统TCR单体容量达到360Mvar，直接接入电压等级高达66kV，开启了我国输电系统大容量、高电压动态无功补偿器的新篇章。

2.2静止同步补偿器（STATCOM）

STATCOM系统基于电压源型变流器，采用目前最为先进的无功补偿技术，将IGBT构成的桥式电路经过变压器或电抗器接到电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值，或者直接控制其交流侧电流，就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态调整控制目标侧电压或者无功的目的。同时如果需要STATCOM在补偿无功的基础上对负载谐波进行抑制，只要令STATCOM输出与谐波电流相反的电流即可。因此，STATCOM能够同时实现补偿无功功率和谐波电流的双重目标。

南瑞继保研制的百兆乏直流换流站动STATCOM在南方电网±500kV/3000MW永富直流富宁换流站顺利投运，该项目是大容量STATCOM装置应用于高压直流输电领域中的首个成功案例。此STATCOM系统包含协调控制系统和两套35kV/±100MVArSTATCOM成套设备。换流阀采用多电平电压源型换流器结构，成套设备占地面积小、功率密度高，具备快速暂态无功补偿、目标电压控制、交流系统故障穿越、协调控制等功能，是缓解直流换相失败、无功电压调节等的最佳解决方案，代表着柔性交流输电和用户电能质量领域的前沿方向。

3利用动态无功补偿治理低电压

随着近些年来电力电子技术的飞速发展，基于开关器件，例如采用绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的静止无功发生器（STATCOM）在低压领域的应用日趋成熟，为其在低电压治理中的应用打下了坚实的基础。STATCOM的主电路包括作为储能元件的电容以及由开关器件IGBT构成的换流器，换流器通过电抗器或变压器接入系统。

在忽略STATCOM自身损耗的情况下，可以将STATCOM的输出等效为可控电压源，其输出电压的相位与系统电压一致。当输出电压幅值大于系统电压时，从系统流向STATCOM的电流相位超前系统电压90°，STATCOM工作于容性区，输出感性无功；当输出电压幅值小于系统电压时，从系统流向STAT-COM的电流相位滞后系统电压90°，STATCOM工作于感性区，输出容性无功。由此可见，STATCOM输出无功功率的极性和大小由STATCOM换流器输出电压与系统电压幅值的大小关系来决定，在二者同相位的前提下，通过控制STATCOM换流器输出电压幅值的大小就可以连续调节STATCOM发出或吸收的无功功率。

当线路阻抗一定的前提下，用户

侧的有功和无功功率共同影响着用户的供电电压。利用STATCOM在用户侧注入与用户无功功率极性相反的无功功率，可减少功率输送在线路上所产生的压降。若补偿无功功率足够大，甚至能抵消掉有功功率在线路上产生的压降，将用户的供电电压补偿至与系统电压相同的幅值。

正常情况下，在STATCOM进行低电压补偿前，由于线路及负载特性，负载电流Il的相位滞后于系统电压Us，负载电流Il在线路的等效电阻上产生与其相位相同的电压分量IlR，以及在线路的等效电感上产生超前于负载电流相位90度的电压分量jIlXL，二者相加得到负载电流在线路上所产生的压降UL，进而得到用户的供电电压Uload，此时供电电压Uload的幅值将要小于系统电压Us。当STATCOM投入后，STATCOM注入的补偿电流将负载电流的相位调整为超前于系统电压Us，从矢量图可以看到，此时通过调整补偿后负载电流的相位，便可将用户的供电电压幅值补偿至系统电压水平，从而实现对用户供电电压的补偿。

结语：综上所述，利用动态无功补偿设备，特别是STATCOM响应速度快、补偿精确的优势，可较好的解决末端供电用户的低电压问题，且与其他治理措施相比，所需投入资金少，工程实施技术难度小，见效快。通过MAT-LAB/Simulink下的仿真建模，证明STATCOM对供电线路末端的低电压问题具有良好的治理效果，可供江配电网在低电压问题的治理中予以借鉴和参考。

参考文献：

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[2]杜娟.输配电动态无功补偿技术[J].环球市场,2016(07):251-251.

[3]李文修,王光利.配电系统动态无功补偿技术的应用研究[J].科技创新与应用,2016(07):205-205.