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各种无功补偿装置的发展历史及其比较 前言 近年来，由于电网容量的增加，对电网无功要求也与日增加。无功电源如同有功电源一样，是保证电力系统电能质量、电压质量、降低网络损耗以及安全运行所不可缺少的部分。在电力系统中，无功要保持平衡，否则，将会使系统电压下降，严重时，会导致设备损坏，系统解列。 此外，网络的功率因数和电压降低，使电气设备得不到充分利用，促使网络传输能力下降，损耗增加。因此，解决好网络补偿问题，对网络降损节能有着极为重要的意义。 随着能源的日益紧缺，节能降耗日益引起人们的关注。无功功率补偿作为一种投资少、收效快的重要节能形式变得尤加重要。装设无功补偿装置后的经济效益主要体现在如下几个方面: 提高功率因数，避免罚款，减少工矿企业电费开支，降低企业成本； 减少电气设备中的电流，降低损耗，节约电能； 可降低电力系统电压损失，减少电压波动．改善电能质量； 增加变压器及电网的利用率．节省电器设备的投资．挖掘原有电气设备潜力； 减少设备发热，减少设备损坏，提高了设备的可靠性。 无功补偿装置的发展过程 无功补偿装置在50中多年的发展历史中经历了从简单到复杂，从手动到自动的发展过程。电力系统并联补偿装置可以按照不同的标准进行分类. 从静态到动态，从单一的无功控制到无功电压综合控制如按照并联补偿装置器件不同可以分为机械投切阻抗型装置和变压型. 如果按照并联补偿装置输出功率的性质可以分为有功功率与无功功率并联补偿装置， 还可以按照并联补偿装置的响应速度分为静态型装置、动态型装置。 按照并联补偿装置安装系统不同还可以分为输电系统并联补偿装置和配电系统并联补偿装置。 还可以按照并联补偿装置的电压等级分为低压并联补偿装置、中压并联补偿装置与高压并联补偿装置。 ·而按补偿对象不同无功补偿技术又可分为负荷补偿和系统补偿两类。 按照改变无功的方式分为改变阻抗型和改变电压型。 常见的无功补偿方式 调相机 典型无功补偿的原理－静态无功补偿 典型无功补偿的原理－静态无功补偿 典型无功补偿的原理－动态无功补偿 典型无功补偿的原理－动态无功补偿 典型无功补偿的原理－动态无功补偿 典型无功补偿的原理－动态无功补偿 典型无功补偿的原理－动态无功补偿 无功补偿装置的技术经济对比 风电场的特殊性（1） －电网平均负荷和风电场综合出力相关性较弱 由于风能分布的随机性以及风速不能准确预测等因素，风电的出力变化也在相当程度上不可预测和控制。在某些情况下，风电的出力变化与电网的负荷变化相反，在某些农灌负荷、升降温负荷占相当比重的电网中这种情况较为普遍(见图1)。这种情况下，风电功率的注入不仅不能改变系统的负荷特性，反而会使其恶化，使峰谷差增大，增大了电网调度的难度。 风电场的特殊性（2）-风电场往往处于电网的末端 我国风电场有的处于电网的末端，电网的电压、频率不够稳定，三相负荷不平衡的问题也经常出现，电网接纳风电的能力已经成为风电发展的瓶颈。 风电场的特殊性（3）-风电场内风机启动需要1－5分钟才能全部启动 风电场一般占地面积较大，约方圆20－40平方公里，风场内的风机启动是一个缓慢的过程，无功的波动也是一个相对较慢的过程，但是无功补偿装置的相应时间应控制在1分钟内较好，即可满足风电场的无功变化跟踪需要还不必与主变的档位开关的调整速度放生冲突。 风电场还具有投资大，资金回收期长，需要的使用周期约20年等特点。 风电场对电网电压的影响（1） －严重影响电网的电压质量 以普通感应电机作发电机的定速风电机组，其功率因数随机组出力增加往往呈降低的趋势，如图2所示。对于装机容量较多的风电场，实际运行过程中会导致临近节点电压的降低，有时会严重影响电网的电压质量。同时，当风电场电压降低时,异步发电机吸收的无功功率会增加，而机端并联电容器补偿的无功出力反而减少，因此可能会导致局部电力系统的电压失稳。由于定速风电机组所并联的无功补偿装置多是采用接触器进行投切，投切过程中所产生的涌流及过电压严重损坏了电容器的寿命，电容器的投运率并不高。 ? 风电场对电网电压的影响（2）－造成电网电压调节都很困难。 变速风电机组的功率因数一般可在＋0.95～－0.95之间设定，但它的功率因数为厂家设定(一旦设定，更改只能通过外方厂家)。换言之,它丧失了对电压的调节能力，一旦电网运行状态发生变化，以前设定的功率因数就有可能会对电网电压造成负面影响，尤其是当风电场装机容量较大时，会造成一天内的电网电压调节都很困难。 变速风电机组发出无功功率的同时会降低有功功率输出，这在一定程度上减少了风力发电机的出力，降低了经济效益。况且每台风电机组独自控制，不能有效的降低无功潮流的流动和保证系统