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无功补偿技术在配电网中的应用研究与实例分析

内容摘要

随着电网的发展，电网中无功设备正在不断增加，故电网中存在大量无功功率，而以上无功功率一旦没有有效地得到补偿的话，将会导致电网的安全、稳定运行带来严重的不利影响。

本文针对无功补偿不足会带来的电网运行稳定性等问题，对无功补偿技术的应用展开研究，具体分为无功补偿简介、无功补偿设计与装置、无功补偿应用研究等三部分内容的研究，最后通过配电网节能补偿应用中的静止无功补偿技术的实例分析验证了无功补偿技术的重要性。

关键词：无功补偿；配电网；静止无功

目录

TOC\o1-3\h\z\u内容摘要 1

1绪论 4

1.1课题的背景及意义 4

1.2国内外研究和发展动态 5

1.2.1国内外无功补偿技术应用概况 5

1.2.2无功补偿技术发展方向 6

1.3论文主要工作 6

2无功补偿简介 7

2.1无功补偿的工作原理 7

2.2无功补偿的方法 8

3无功补偿设计与装置 9

3.1无功补偿装置 9

3.1.1传统无功补偿装置 9

3.1.2静止无功补偿器 10

3.1.3静止无功发生器 10

3.2无功补偿容量的选择 11

3.3无功补偿装置匹配原则 12

4无功补偿应用研究 13

4.1无功补偿装置的应用 14

4.1.1应用实例概况 14

4.1.2主电路结构 14

4.1.3三电平逆变电路 15

4.1.4预充电电路 16

4.1.5输出滤波电路 17

4.2无功补偿效果分析 17

4.2.1DT-STATCOM系统结构建模 17

4.2.2仿真结果 18

5结论 19

参考文献 20

1绪论

1.1课题的背景及意义

在电力系统内部，由于异步电动机以及变压器等设备的存在将会耗费大量的无功功率。以上无功功率一旦没有有效地得到补偿的话，将会导致电网的安全、稳定运行带来严重的不利影响：首先，电网中大量存在的无功功率会带来电流增大这一问题，这非但会加重设备和线路的损耗，甚至将对设备的安全稳定运行带来影响；另外，电流以及视在功率的上升将使得发电机、变压器和其他电气设备容量进一步上升。另外，设备的启动和实现控制、测量功能的设备和仪表的尺寸和额定容量也要加大，这将进一步降低电网运行的经济性；同时，无功如果储备量不够，还会带来一个问题，即电网电压水平下降。如果负荷的无功属于冲击性的，还将导致电压发生强烈的波动，比如电弧炉、轧钢机等大型冲击性负荷设备在接入电网时会形成反复的无功功率冲击，使电网的供电质量进一步恶化。

由于经济的不断发展，人们关于高电能质量的需求进一步增加，而保证电网中存在一定的无功裕度是确保电网安全、稳定、经济运行的重要保障[1-3]。考虑到上面所分析的种种危害，是否可以快速有效地针对电网里的无功负荷进行补偿，将会成为相关科研人员正在研究和亟待解决的难题。而无功补偿概括而言存在如下三个作用：

第一，使电网的电压保持在额定电压附近。利用实时地吸收抑或释放无功功率，能够快速合理地对电路实现无功潮流地调节，通过这一手段可以合理地改善电力系统中由于无功功率带来的电压上升或下降的问题，可以有效预防系统电压过高或者电压不足的问题。

第二，有效地对电压崩溃进行遏制。电压崩溃指的是在电压失去稳定的情况下从而连锁带来的系统大范围、数值较大的电压降落的进程。利用瞬时性来完成电网里的无功功率实现瞬间补偿，能够有效解决功率振荡，这能够稳定系统电压以及支撑和控制系统电压崩溃的发展态势实现非常理想的控制。

第三，使系统设备的使用效率得到有效提升。在电网中进行无功补偿可以把需要利用无功功率的这些负荷准确迅速地从就近补偿点获得无功功率，从而规避了无功功率在电网里面需要进行超长距离输送电能而带来的设备容量被无功占用的问题，一次使得设备的利用效率有效上升。

因此，对于无功补偿技术的应用进行研究具有良好的应用价值和现实意义。

1.2国内外研究和发展动态

1.2.1国内外无功补偿技术应用概况

无功补偿技术进展历程可以划分成三个时段[4,5]：第一个时段从1920年代左右到20世纪60年代，此时在无功补偿技术里发挥效果的主要是同步调相机；第二个时段是从1960年代末发展至1980年左右，这一时段国内的并联电容器构成的相应成套装置进行商用阶段，开始大量使用，并且在这一阶段静止无功补偿器同时进入迅猛发展的状态，其主要分类包括利用至直流电流进行控制的饱和电抗器、能够自行完成的自饱和电抗器、利用晶闸管实现对装置