無功補(bǔ)償裝置的分類

無功補(bǔ)償有很多種類：從補(bǔ)償?shù)姆秶鷦澐挚梢苑譃樨?fù)荷補(bǔ)償與線路補(bǔ)償，從補(bǔ)償?shù)男再|(zhì)劃分可以分為感性補(bǔ)償與容性補(bǔ)償，從補(bǔ)償?shù)姆绞絼? 分可以分為串聯(lián)補(bǔ)償與并聯(lián)補(bǔ)償。 　　 在超高壓輸電線路中就有并聯(lián)電感補(bǔ)償及串聯(lián)電容器補(bǔ)償方法，限于篇幅的關(guān)系，本文只涉及并聯(lián)容性補(bǔ)償。 　　 所謂并聯(lián)容性補(bǔ)償就是指在線路中接入并聯(lián)連接的設(shè)備，用于向線路中提供容性的無功電流。由于容性無功電流超前電壓90°，而感性無功電流滯后電壓90°，因此容性無功電流可以抵消感性無功電流。又由于電網(wǎng)中的負(fù)荷絕大多數(shù)是感性負(fù)荷，因此在電網(wǎng)中使用的用于負(fù)荷補(bǔ)償 的裝置絕大部分是并聯(lián)容性補(bǔ)償。 　　 從另一個(gè)角度去看，我們可以將無功補(bǔ)償裝置看成是發(fā)無功電流的設(shè)備，負(fù)荷是吸收無功電流的設(shè)備，無功補(bǔ)償裝置所發(fā)的無功電流用于供應(yīng)負(fù)荷吸收的無功電流。因此，總是將無功補(bǔ)償裝置安裝在負(fù)荷的上端（電源端）。在完全補(bǔ)償?shù)那闆r下（上端功率因數(shù)=1），無功電流只在無功補(bǔ)償裝置與負(fù)荷之間的線路中存在，在無功補(bǔ)償裝置以上的線路中沒有無功電流。 　　 下面將并聯(lián)容性補(bǔ)償?shù)姆椒ù笾铝信e： 1，同步調(diào)相機(jī)。 　　 調(diào)相機(jī)的基本原理與同步發(fā)電機(jī)沒有區(qū)別，它只輸出無功電流。因?yàn)椴话l(fā)電，因此不需要原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，沒有啟動(dòng)電機(jī)的調(diào)相機(jī)也沒有軸伸，實(shí)質(zhì)就是相當(dāng)于一臺(tái)在電網(wǎng)中空轉(zhuǎn)的同步發(fā)電機(jī)。 　　 調(diào)相機(jī)是電網(wǎng)中最早使用的無功補(bǔ)償裝置。當(dāng)增加激磁電流時(shí)，其輸出的容性無功電流增大。當(dāng)減少激磁電流時(shí)，其輸出的容性無功電流減少。當(dāng)激磁電流減少到一定程度時(shí)，輸出無功電流為零，只有很小的有功電流用于彌補(bǔ)調(diào)相機(jī)的損耗。當(dāng)激磁電流進(jìn)一步減少時(shí)，輸出感性無功電流。 　　 調(diào)相機(jī)容量大、對(duì)諧波不敏感，并且具有當(dāng)電網(wǎng)電壓下降時(shí)輸出無功電流自動(dòng)增加的特點(diǎn)，因此調(diào)相機(jī)對(duì)于電網(wǎng)的無功安全具有不可替代的作用。 　 　 由于調(diào)相機(jī)的價(jià)格高，效率低，運(yùn)行成本高，因此已經(jīng)逐漸被并聯(lián)電容器所替代。但是近年來出于對(duì)電網(wǎng)無功安全的重視，一些人主張重新啟用調(diào)相機(jī)。 2，并聯(lián)電容器 并聯(lián)電容器是目前最主要的無功補(bǔ)償方法。其主要特點(diǎn)是價(jià)格低，效率高，運(yùn)行成本低，在保護(hù)完善的情況下可靠性也很高。 　　 在高壓及中壓系統(tǒng)中主要使用固定連接的并聯(lián)電容器組，而在低壓配電系統(tǒng)中則主要使用自動(dòng)控制電容器投切的自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置。自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)則多種多樣形形色色，適用于各種不同的負(fù)荷情況。對(duì)于低壓自動(dòng)無功補(bǔ)償裝置將另文詳細(xì)介紹。 　　 并聯(lián)電容器的最主要缺點(diǎn)是其對(duì)諧波的敏感性。當(dāng)電網(wǎng)中含有諧波時(shí)，電容器的電流會(huì)急劇增大，還會(huì)與電網(wǎng)中的感性元件諧振使諧波放大。另外，并聯(lián)電容器屬于恒阻抗元件，在電網(wǎng)電壓下降時(shí)其輸出的無功電流也下降，因此不利于電網(wǎng)的無功安全。 3，關(guān)于SVC 　　 SVC的全稱是靜止式無功補(bǔ)償裝置，靜止兩個(gè)字是與同步調(diào)相機(jī)的旋轉(zhuǎn)相對(duì)應(yīng)的。 　　 國際大電網(wǎng)會(huì)議將SVC定義為7個(gè)子類： 　　 ①機(jī)械投切電容器（MSC） 　　 ②機(jī)械投切電抗器（MSR） 　　 ③自飽和電抗器（SR） 　　 ④晶閘管控制電抗器（TCR） 　　 ⑤晶閘管投切電容器（TSC） 　　 ⑥晶閘管投切電抗器（TSR） 　　 ⑦自換向或電網(wǎng)換向轉(zhuǎn)換器（SCC/LCC） 　　 根據(jù)以上這些子類，我們可以看出：除調(diào)相機(jī)之外，用電感或電容進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)难b置幾乎均被定義為SVC。因此，目前一些資料或者廣告中大量出現(xiàn)“SVC”字樣，其原因不外乎兩條：其一是作者自己并不明白SVC的定義，其二就是以普通人不懂的字母組合故弄玄虛。 　　 目前國內(nèi)市場上被宣傳為SVC的產(chǎn)品主要是晶閘管控制電抗器（TCR）和晶閘管投切電容器（TSC）。對(duì)于TSC我們另文敘述，這里只簡要介 紹一下晶閘管控制電抗器（TCR）。 　　 TCR的基本結(jié)構(gòu)包括一組固定并聯(lián)連接在線路中的電容器和一組并聯(lián)連接在線路中用晶閘管控制的電抗器，通常將電抗器的容量設(shè)計(jì)成與電容器一樣。由于電抗器是用晶閘管控制的，其感性無功電流可以變化。當(dāng)晶閘管關(guān)斷時(shí)，電抗器沒有電流，而電容器固定連接，因此整套裝置的補(bǔ)償量最大。當(dāng)調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角時(shí)，電抗器的感性電流就會(huì)抵消一部分電容器電流，因此補(bǔ)償量減少，導(dǎo)通角越大，電抗器的電流越大，補(bǔ)償量就越小。當(dāng)晶閘管全通時(shí)，電抗器電流就會(huì)將電容器電流全部抵消，此時(shí)補(bǔ)償量為0。 　　 在TCR中，當(dāng)晶閘管的導(dǎo)通角小于90°時(shí)，電抗器的電流非正弦含有諧波成分，因此必須將固定電容器組設(shè)計(jì)成濾波器形式或者配備另外的濾波器。 　　 綜上所述，可以看出TCR的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，損耗大。但其具有補(bǔ)償量連續(xù)可調(diào)的特點(diǎn)，在高壓系統(tǒng)中還有應(yīng)用。 4，STATCOM 　　STATCOM是一種使用IGBT、GTO、或者SIT等全控型高速電力電子器件作為開關(guān)控制電流的裝置。?其基本工作原理是： 通過對(duì)系統(tǒng)電參數(shù)的檢測，預(yù)測出一個(gè)與電源電壓同相位的幅度適當(dāng)?shù)恼译娏鞑ㄐ巍．?dāng)系統(tǒng)瞬時(shí)電流大于預(yù)測電流的時(shí)候，STATCOM將大于預(yù)測電流的部分吸收進(jìn)來，儲(chǔ)存在內(nèi)部的儲(chǔ)能電容器中。當(dāng)系統(tǒng)瞬時(shí)電流小于預(yù)測電流的時(shí)候，STATCOM將儲(chǔ)存在電容器中的能量釋放出來，填補(bǔ)小于預(yù)測電流的部分，從而使得補(bǔ)償后的電流變成與電壓同相位的正弦波。 根據(jù)STATCOM的工作原理，理論上STATCOM可以實(shí)現(xiàn)真正的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，不僅可以應(yīng)用在感性負(fù)荷場合，還可以應(yīng)用在容性負(fù)荷的場合。并且可以進(jìn)行諧波濾除，起到濾波器的作用。但是實(shí)際的STATCOM由于技術(shù)的原因不可能達(dá)到理論要求，而且由于開關(guān)操作頻率不夠高等原因，還會(huì)向電網(wǎng)輸出諧波。 　　STATCOM的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，價(jià)格昂貴，可靠性差，損耗大，目前仍處于研究試用階段，沒有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。