摘要：隨著電力企業(yè)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，新環(huán)境下的配電網(wǎng)中運(yùn)用了更多的新設(shè)備。文章對新環(huán)境下配電網(wǎng)中的靜止無功補(bǔ)償器的應(yīng)用進(jìn)行淺入分析，提出配電網(wǎng)中的靜止無功補(bǔ)償器的改進(jìn)和運(yùn)用，提高了配電網(wǎng)中的配電功率影響因數(shù)，改善了電力企業(yè)電力質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：配電網(wǎng)；靜止無功補(bǔ)償器；平衡電流

中圖分類號：TM714 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）28-0079-03

隨著國家城市化進(jìn)程腳步不斷加快，我國的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也有很大的改善，事關(guān)民生建設(shè)的電力部門更是加大了對城市鄉(xiāng)鎮(zhèn)供電系統(tǒng)的改進(jìn)與發(fā)展。在新時期、新環(huán)境下我國的供電部門對提供電力的區(qū)域進(jìn)行了分類，有城市區(qū)域、鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域和工廠區(qū)域。這些配電網(wǎng)在我們?nèi)粘５纳罟ぷ髦衅鸬搅朔浅４蟮淖饔谩１疚膶@著新時期、新環(huán)境下我國的配電網(wǎng)基本知識和概況、配電網(wǎng)中運(yùn)用的靜止無功補(bǔ)償器的功能、作用等方面進(jìn)行簡單直觀的論述。

1 配電網(wǎng)

1.1 新時期配電網(wǎng)概況

配電網(wǎng)是電力部門向需要用電的地方提供電力所運(yùn)用到的一種分配電能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是由一些電線、配電的變壓器、控制開關(guān)及無功補(bǔ)償電容構(gòu)成的。過去我們國家的配電網(wǎng)絡(luò)不是很完善，基本上就是給一些主要城市提供電力，時常出現(xiàn)配電網(wǎng)供給不足情況或是出現(xiàn)供電障礙等問題。隨著時代的變化和發(fā)展，我國的配電網(wǎng)絡(luò)變得越來越完善，配電網(wǎng)的管理和分配也趨于科學(xué)合理化，按照供電功能來分類就有城市配電網(wǎng)絡(luò)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)配電網(wǎng)絡(luò)和工廠配電網(wǎng)絡(luò)等。配電網(wǎng)絡(luò)是一個龐大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的系統(tǒng)，在供電的過程中總會遇到控制器開開關(guān)關(guān)的情況，很多地方的供電需求和使用電力的時間又不一樣，這樣的系統(tǒng)非常容易出現(xiàn)問題。

1.2 配電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

我們可以把配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)想象成為一個拓?fù)鋱D，這個拓?fù)鋱D是由點(diǎn)和線組成。點(diǎn)我們可以想象成為是電源結(jié)點(diǎn)或開關(guān)結(jié)點(diǎn)，線就是傳輸電流的線路。第一種方法是關(guān)聯(lián)表示法，在配電網(wǎng)的某一個區(qū)域內(nèi)把結(jié)點(diǎn)連成矩形，對矩形中的點(diǎn)進(jìn)行編號，以此類推，我們可以得到多個矩形，對這些矩形狀的配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理，這些矩形中有各自的結(jié)點(diǎn)或開關(guān)的控制編號，同時也具有自己小區(qū)域內(nèi)的屬性，這樣對于龐大的供電系統(tǒng)來說，很方便管理，但是也有缺陷，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題或是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)分析時會出現(xiàn)耗費(fèi)時間和分析方法復(fù)雜等情況，很多時候不能快速解決問題。還有一種是消結(jié)點(diǎn)方法，即對配電網(wǎng)絡(luò)中的點(diǎn)和線，通過消去一些點(diǎn)來減少計(jì)算量，提高計(jì)算速度。這對于復(fù)雜的線路分析是非常有用的，但是也會有一些影響，如配電網(wǎng)整體狀態(tài)的評估很容易出現(xiàn)不穩(wěn)定情況?，F(xiàn)在的配電網(wǎng)中還有很多問題需要我們解決。

2 靜止無功補(bǔ)償器分析

2.1 靜止無功補(bǔ)償器

我們所熟知的靜止無功補(bǔ)償器有這些類型，可以控制電力功率飽和度的電抗器型、自控電力功率飽和度的電抗器型及互相影響控制的電抗器型。靜止無功補(bǔ)償器是一種可以控制處于變動中的無功功率補(bǔ)償裝置，它將可控的電抗器和電容器一起使用，讓電抗器調(diào)節(jié)，使整個無功功率補(bǔ)償裝置順暢地發(fā)出功率或吸收功率?，F(xiàn)在我國在配電網(wǎng)中使用得最為先進(jìn)的無功補(bǔ)償器就是靜止無功補(bǔ)償器，它運(yùn)用在一些電力產(chǎn)品經(jīng)常使用的開關(guān)中，來實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償，不再像傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償裝置一樣用大容量的電容器和電感器產(chǎn)生所需要的無功功率。靜止無功補(bǔ)償器主要應(yīng)用于大功率的電網(wǎng)中，進(jìn)行電力負(fù)荷補(bǔ)償和輸電線路的補(bǔ)償，靜止無功補(bǔ)償器簡稱為SVC?，F(xiàn)代配電網(wǎng)中SVC在電壓控制和提高供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性方面起到了非常重要的作用。可以控制電力功率飽和度的電抗器型靜止無功補(bǔ)償器是由交流繞組和直接繞組組成，它包括兩個部分，一個是電抗器，一個是可控飽和，這種形式的靜止無功補(bǔ)償器通過改變直接繞組的電流，調(diào)整飽和度，改變交流繞組的電感值；自控電力功率飽和度的電抗器型是隨電抗值的改變而改變，吸收無功功率的多少；互相影響控制的電抗器型是運(yùn)用晶匣管開關(guān)來控制電抗器，改變電抗器的電抗值。在我國的低中壓供電、配電系統(tǒng)中靜止無功補(bǔ)償器被廣泛地運(yùn)用在改變功率影響因數(shù)、電壓不穩(wěn)定、電壓的調(diào)整、供電質(zhì)量、電壓波動和平衡負(fù)荷等電壓問題方面，這種新型的靜止無功補(bǔ)償器可以提供無功補(bǔ)償、改善和調(diào)整電壓，這給我們的電力部門帶來了很大的幫助，減少了電力部門的工作量，提高了工作效率，減少了或是避免了配電網(wǎng)絡(luò)的損耗，降低成本，給電力企業(yè)帶來實(shí)惠。靜止無功補(bǔ)償器和電力電容器之間的對比如下圖1所示：

圖1 靜止無功補(bǔ)償器模式

從圖1中我們可以了解到靜止無功補(bǔ)償器的三種模式。第一種空載運(yùn)行模式，從圖中可知它的波形和相量圖數(shù)據(jù)，當(dāng)Vs=Ve時，則Ics=0；第二種容性運(yùn)行模式，從圖中可知當(dāng)Ve>Vs時，則Ics為超前電流，這時所起到的作用只是電容器作用；第三種感性運(yùn)行模式，從圖中可知，當(dāng)Ve

2.2 靜止無功補(bǔ)償器平衡電流

靜止無功補(bǔ)償器主要控制電壓，控制電壓這種模式是將人為設(shè)定的電壓與本身在配電網(wǎng)中測到的實(shí)際電壓進(jìn)行比較，這樣我們將得到兩者之間的一個值，然后對這個值進(jìn)行計(jì)算，得出一個結(jié)果，根據(jù)這個結(jié)果，控制晶匣管電抗器TCR。靜止無功補(bǔ)償器利用控制范圍內(nèi)的電壓和電流保持線性關(guān)系。

實(shí)際在配電網(wǎng)中測量到的靜止無功補(bǔ)償器電流和人為設(shè)定的、計(jì)算過的電壓數(shù)值的差率相乘時，靜止無功補(bǔ)償器有信號。當(dāng)靜止無功補(bǔ)償器為感性模式時，VSL取用正數(shù)；靜止無功補(bǔ)償器為容性運(yùn)行模式時，VSL取用負(fù)數(shù)；彼此之間存在函數(shù)關(guān)系：G（s）=K1（1+sTQ）/s（1+sTp），從這個函數(shù)關(guān)系我們知道控制器反應(yīng)速度與系數(shù)Tp存在聯(lián)系。

靜止無功補(bǔ)償器可以實(shí)現(xiàn)多目標(biāo)控制的統(tǒng)一，靜止無功補(bǔ)償器的控制器主要應(yīng)用于功率影響因數(shù)中的電壓封閉環(huán)節(jié)，它可以在不同的運(yùn)行狀態(tài)中引起電流質(zhì)量問題，還可以實(shí)現(xiàn)彼此之間的自動切換功能。

2.3 靜止無功補(bǔ)償器基本原理和控制方法

從圖2可知靜止無功補(bǔ)償器是將電抗器與配電網(wǎng)相連接，通過一些開關(guān)進(jìn)行控制，使其發(fā)出或是吸收所需的無功電流來控制電壓值大小，實(shí)現(xiàn)靜止無功補(bǔ)償。

圖2 SVG基本電路結(jié)構(gòu)

2.4 靜止無功補(bǔ)償器存在的問題

靜止無功補(bǔ)償器是一種晶匣管控制的無功補(bǔ)償裝置，它的控制方法在不斷的改進(jìn)和創(chuàng)新。靜止無功補(bǔ)償器使得電壓變得穩(wěn)定，功率因數(shù)提高，不和諧的波動都能自動地減小或是消除，現(xiàn)在我國的靜止無功補(bǔ)償器在實(shí)際運(yùn)用方面還不是很成熟，有些地方還是存在問題，如閃變指示燈不能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)要求，動態(tài)響應(yīng)大于特定值等，靜止無功補(bǔ)償器和我國配電系統(tǒng)的融合度還不是很高。我們配電系統(tǒng)用的是靜止無功補(bǔ)償器，這是以母線電壓為控制對象進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，靜止無功補(bǔ)償器發(fā)出的無功功率可以提高電壓的穩(wěn)定性。在配電系統(tǒng)中有開合的無功控制也有閉合的無功控制。開合的無功控制主要是通過改變晶匣管和電抗器的感性無功電流，對電網(wǎng)負(fù)荷的無功功率進(jìn)行計(jì)算，通過計(jì)算我們可以得出如下公式：

從以上的公式中我們能知道，通過一個完整的波長20ms內(nèi)的三個電壓，三個電流，計(jì)算需要補(bǔ)償?shù)目偀o功功率，進(jìn)行三方面的平衡補(bǔ)償。這上面涉及到的量有不同電壓Uab、Ubc和Uca，不同的電壓負(fù)荷電流ia、ib和ic這些因量。我們通過一些定律和無功控制等方法，計(jì)算和導(dǎo)出這些控制功率的因數(shù)，三者達(dá)到一個平衡則會進(jìn)行一種對等的補(bǔ)償。靜止無功補(bǔ)償器還有一種閉合的電壓控制方式，這也是以靜止無功補(bǔ)償器中的母線為控制對象進(jìn)行的無功補(bǔ)償，這種閉合式的無功控制是直接對母線進(jìn)行穩(wěn)定并且不受到負(fù)荷電流的影響，有利于配電網(wǎng)中電壓保持穩(wěn)定性。

2.5 靜止無功補(bǔ)償器中晶匣管控制方式的改善

圖3 晶匣管控制運(yùn)行周期圖

圖3是晶匣管觸發(fā)控制過程圖，從圖3中我們可以知道晶匣管是以周期進(jìn)行運(yùn)動的，靜止無功補(bǔ)償器有時響應(yīng)速度較慢，是由于晶匣管周期運(yùn)動的幅率比較短，我們一般用電壓波的形式來進(jìn)行晶匣管的說明和描述，靜止無功補(bǔ)償器的運(yùn)行周期較短，一般是以每秒20米進(jìn)行周期活動，我們可以知道彼此之間的周期運(yùn)行都是從各自的1和180開始計(jì)算，然后在90和270之后進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)行。不同的運(yùn)行時刻和回轉(zhuǎn)的時間對晶匣管的計(jì)算值都有一定影響，如果我們能做到延長晶匣管的回轉(zhuǎn)運(yùn)行時間，有利于靜止無功補(bǔ)償器動態(tài)響應(yīng)時間縮短，發(fā)揮晶匣管和靜止無功補(bǔ)償器的正常功能，提高效率。

靜止無功補(bǔ)償器與配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合連接之后，我們的配電網(wǎng)絡(luò)就能完成不同的功能，配電網(wǎng)絡(luò)的母線電壓上升，三相電壓變得穩(wěn)定。在我國的電力系統(tǒng)中出現(xiàn)過很多的問題和故障，如配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)癱瘓、負(fù)荷電流時大時小等。這些問題的出現(xiàn)一方面說明我國的配電網(wǎng)絡(luò)不完善，另一方面暗示我國的電力網(wǎng)絡(luò)有待完善和加強(qiáng)。配電網(wǎng)絡(luò)正常情況下會有一些小干擾和機(jī)器震蕩，這些都會引起電力系統(tǒng)中的系統(tǒng)阻尼現(xiàn)象，由于阻尼依賴輸電系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的電壓負(fù)荷狀態(tài)及發(fā)電機(jī)的設(shè)計(jì)等原因，這些不利因素慢慢的累積會給配電網(wǎng)絡(luò)帶來深層次的問題隱患，沒有問題則好，一旦出現(xiàn)問題則會給配電網(wǎng)絡(luò)帶來沉重打擊。

靜止無功補(bǔ)償器在它的容量范圍內(nèi)產(chǎn)生無功功率用來維持電壓的恒定不變，這給我們配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性提供了保證。我們可以把靜止無功補(bǔ)償器想象成為一臺同步機(jī)，速度保持在一定的范圍內(nèi)并且速度相對很快。

靜止無功補(bǔ)償器中的無功功率建立在一種變磁感應(yīng)基礎(chǔ)上，進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換和傳遞，靜止無功補(bǔ)償器中的無功功率是對需要的電功率進(jìn)行磁場改變和磁感應(yīng)，進(jìn)行的轉(zhuǎn)換和傳遞運(yùn)動。無功補(bǔ)償是發(fā)電機(jī)或是一些電線提供的我們所知的靜止無功補(bǔ)償器中的無功功率，無功補(bǔ)償一般是由于滿足不了配電網(wǎng)負(fù)荷的需求度，配電網(wǎng)中人為地設(shè)置一些補(bǔ)償裝置來進(jìn)行無功功率的補(bǔ)充，這樣既不會造成電力系統(tǒng)的壓力，又能滿足用戶對配電網(wǎng)中無功功率的需要，這樣很多需要在額定電壓中進(jìn)行工作的電器設(shè)備才能正常工作，不會出現(xiàn)短路或是電器被燒壞的情況。靜止無功補(bǔ)償器中無功補(bǔ)償一般有三種補(bǔ)償方式：一種是低壓個別補(bǔ)償，是配電網(wǎng)中某些區(qū)域需要處于低壓狀態(tài)，這樣可以平衡其中的個別高壓區(qū)域；一種是低壓集中補(bǔ)償，在配電網(wǎng)中的某些地方我們需要大量的低電壓，那么根據(jù)低壓母線上的無功負(fù)荷和低壓開關(guān)進(jìn)行整合獲得集中補(bǔ)償；一種是高壓集中補(bǔ)償，一般適用遠(yuǎn)離電壓場所的供電，這是將靜止無功補(bǔ)償器與電容器進(jìn)行融合在高壓母線上的補(bǔ)償方式。

3 結(jié)語

我們國家的電力企業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)和主力軍，這些年我國的經(jīng)濟(jì)一直都在快速發(fā)展，電力企業(yè)也在新的時代下不斷進(jìn)步，但是我國的電力企業(yè)與歐美發(fā)達(dá)國家相比較，我國配電網(wǎng)中電能的損耗非常大。電力資源是一種有限資源，是經(jīng)過其他資源進(jìn)行能源的二次轉(zhuǎn)換過來的，我們要珍惜和節(jié)約。面對電能在我國配電網(wǎng)中損耗如此之大，我們加強(qiáng)國家配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的節(jié)能工作顯得非常重要。本文主要討論的就是配電網(wǎng)中運(yùn)用的一種新裝置，靜止無功補(bǔ)償器裝置，這種新的補(bǔ)償裝置，滿足了我國配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的無功補(bǔ)償需要，保證了配電網(wǎng)中電壓的穩(wěn)定性，提高了電壓功率因數(shù)，讓我國配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)變得越來越完善和穩(wěn)定。但是靜止無功補(bǔ)償器也存在一些問題，這些問題需要我們在配電網(wǎng)絡(luò)實(shí)際的操作中去防止和解決。靜止無功補(bǔ)償器投入到我國供配電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中使用，起到了非常重要的作用，避免了很多不必要的電力資源浪費(fèi)，為我國供配電網(wǎng)系統(tǒng)注入了一股新力量。

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作者簡介：楊永清（1981-），男，河北任丘人，供職于神華陜西國華錦界能源有限責(zé)任公司，研究方向：熱能與動力工程。endprint