

1.2 电能质量问题的内涵发生了较大改变
交流输电功率包括有功功率和无功功率。在有功功率不变的情况下,无功功率越大就会使功率因数降低,视在功率增大,从而需要增大发、输、配电设备的容量,增加投资和电力损耗费用;使输电线路电压降变大,不利于有功电力的输送与合理应用。但如果无功储备不足将会导致电网电压水平降低,冲击性的无功功率负载还会使电压产生剧烈的波动,恶化电网的供电质量。对于给定的有功分布,要想使无功潮流最小以减少系统的损耗,就要求对无功功率的流向与转移进行很好的控制。
随着电网的不断发展,对无功功率进行控制与补偿的重要性与日俱增:① 输电网络对运行效率的要求日益提高,为了有效利用输变电容量,应对无功进行就地补偿;② 电源(尤其水电)远离负荷中心,远距离的输电需要灵活调控无功以支撑解决稳定性及电压控制问题;③ 配电网中存在大量的电感性负载,在运行中消耗大量无功,使得配电系统损耗大大增加;④ 直流输电系统要求在换流器的交流侧进行无功控制;⑤ 用户对于供电电能质量的要求日益提高。因此,对电网的无功进行就地补偿,尤其是动态补偿,在输配电系统中十分必要。
1无功补偿装置的发展
电力系统中,常见的无功控制方法有同步发电机、同步电动机、同步调相机、并联电容器和静止无功补偿装置等,这里主要讨论静止无功补偿装置。
静止无功补偿技术经历了3代:第1代为机械式投切的无源补偿装置,属于慢速无功补偿装置,在电力系统中应用较早,目前也仍在应用;第2代为晶闸管投切的静止无功补偿器(SVC),属无源、快速动态无功补偿装置,出现于20世纪70年代,国外应用普遍,我国目前有一定应用,主要用于配电系统中,输电网中应用很少;第3代为基于电压源换流器的静止同步补偿器(Static synchronous Compensator ,STATCOM),亦称ASVG,属快速的动态无功补偿装置,国外从20世纪80年代开始研究,90年代末得到较广泛的应用,我国的STATCOM示范应用工程在河南省。
早期的无功补偿装置主要是无源装置,方法是在系统母线上并联或者在线路中串联一定容量的电容器或者电抗器。这些补偿措施改变了网络参数,特别是改变了波阻抗、电气距离和系统母线上的输入阻抗。无源装置使用机械开关,它不具备快速性、反复性、连续性的特点,因而不能实现短时纠正电压升高或降落的功能。
20世纪70年代以来,以晶闸管控制的电抗器(TCR)、晶闸管投切的电容器(TSC)以及二者的混合装置(TCR+TSC)等主要形式组成的静止无功补偿器(SVC)得到快速发展。SVC可以看成是电纳值能调节的无功元件,它依靠电力电子器件开关来实现无功调节。SVC作为系统补偿时可以连续调节并与系统进行无功功率交换,同时还具有较快的响应速度,它能够维持端电压恒定。