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電力係統無功補償的發展
日期：2025-05-05 03:36
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摘要：
目前世界範圍內掀起環境保護的熱潮，電力係統是一種的特定環境，公用電網中出現的無功功率，是電網本身的運行規律所決定，但它給電網運行帶來了許多麻煩。無功功率是一種既不能作有功，但又會在電網中引起損耗，而且又是不能缺少的一種功率。
在實際電力係統中，異步電動機作為傳統的主要負荷使電網產生感性無功電流；電力電子裝置大多數功率因數都很低，導致電網中出現大量的無功電流。無功電流產生無功功率，給電網帶來額外負擔且影響供電質量。因此，無功功率補償（以下簡稱無功補償）就成為保持電網高質量運行的一種主要手段之一，這也是當今電氣自動化技術及電力係統研究領域所麵臨發展的一個重大課題，且正在受到越來越多的關注。
設置無功補償電容器是補償無功功率的傳統方法，目前在國內外均獲廣泛應用。電容器與網絡感性負荷並聯，以並聯電容器補償無功功率具有結構簡單、經濟方便等優點，但其阻抗是固定的，故不能跟蹤負荷無功需求的變化，即不能實現對無功功率的動態補償。
隨著電力係統的發展，要求對無功功率進行動態補償，從而產生了同步調相機（SYNCHRONOUSCONDENSER－－SC）。它是專門用來產生無功功率的同步電機，在過勵磁或欠勵磁的情況下，能夠分彆發出不同大小的容性或感性無功功率。自20世紀2、30年代以來的幾十年中，同步調相機在電力係統中作為有源的無功補償曾一度發揮著主要作用，所以被稱為傳統的無功動態補償裝置。然而，由於它是旋轉電機，運行中的損耗和噪聲都比較大，運行維護複雜，而且響應速度慢，難以滿足快速動態補償的要求。
20世紀70年代以來，同步調相機開始逐漸被靜止型無功補償裝置（STATICVARCOMPENSATOR－－SVC）所取代，目前有些國家已不再使用同步調相機。早期的靜止無功補償裝置是飽和電抗器（SATURATEDREACTOR－－SR）型的，1967年英國GEC公司製成了世界上批該型無功補償裝置。飽和電抗器比之同步調相機具有靜止、響應速度快等優點；但其鐵芯需磁化到飽和狀態，因而損耗和噪聲還是很大，而且存在非線性電路的一些特殊問題，又不能分相調節以補償負荷的不平衡，所以未能占據主流。
電力電子技術的發展及其在電力係統中的應用，將晶閘管的靜止無功補償裝置推上了無功補償的舞台。1977年美國GE公司次在實際電力係統中演示運行了晶閘管的靜止無功補償裝置。1978年此類裝置投入實際運行。隨後，世界各大電氣公司都竟相推出了各具特色的係列產品。近10多年來，占據了靜止無功補償裝置的主導地位。於是靜止無功補償裝置（SVC）成了專指使用晶閘管的靜止無功補償裝置，包括晶閘管控製電抗器（THYRISTORONTROLLEDREACTOR－－TCR）和晶閘管投切電容器（THYISTORSWITCHEDCAPACTOR－－TSC），以及這兩者的混合裝置（TCR＋TSC），或者TCR與固定電容器（FIXEDCAPACITOR－－FC）或機械投切電容器（MECHANICALLYSWITCHEDCAPACITOR－－MSC）混合使用的裝置（即TCR＋FC、TCR＋MSC）等。
隨著電力電子技術的進一步發展，20世紀80年代以來，一種更為先進的靜止型無功補償裝置出現了，這就是采用自換相變流電路的無功補償，有人稱為靜止無功發生器（STATICVARGENERATOR－－SVG），也有人稱其為**靜止無功補償器（ADVANCEDSTATICVARCOMPENSATOR－－ASVC）或靜止調相器（STATICCONDENSER－－STATCON）。*近，日本和美國已分彆有數台SVG裝置投入實際運行。
目前，除對SVC和SVG的無功補償進一步的探討外，人們還研究用於動態無功補償的其他各種形式的靜止變流器，包括賭流型自換相橋式電路，交－交變頻電路以及交流斬波電路等，直至*近，美國電力研究院還提出統一潮流控製器（UNIFIEDPOWERFLOWCONTROLLER－－UPFC）。事實上，SVC、SVG和UPEC都是柔**流輸電係統（FLEXIBLEACTRANSMISSIONSYSTEM－－FACTS）中的器件。所謂柔**流輸電係統，是20世紀80年代以來由美國電力研究院提出的一個嶄新概念，其本質就是將高壓大功率的電力電子技術應用於電力係統中，以增強對電力係統的控製能力，提高原有電力係統的輸電能力。
