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摘要：随着国家能源结构多元化形式的不断发展，越来越多的水电、光伏、风电、核电、燃机等清洁能源加入电网，但与之伴随的电能质量的调整一直是电力系统需要重点关注的问题，特别是电源点末端的电压控制，无功补偿装置正式为解决这类问题产生的，SVC在改善电能质量的同时，也在线路安全、经济上发挥着巨大的作用。
关键词：SVC、无功补偿装置、超高压
0引言
随着风电、光伏等新能源以及电铁、电解铝、煤化工负荷的大量接入，电网各类电能质量问题日益突出。根据对各类电能质量的污染源进行评估，提出对应的整改方案安装电容器、SVC、SVG等无功补偿装置。相应的无功补偿装置需满足《静止式动态无功补偿装置功能特性》的规定，由电科院或者相关单位鉴定合格后并出具报告后才能投入使用。
1有功、无功和视在功率
所谓有功即电力系统中用来作为能源转换，被转换为化学能、热能、机械能、光能等这部分做功被称作有功。而用于建立磁场，对于外部线路而言并未完成做功，二是周期往复地在电磁之间转换，能量并未被消耗，这部分能量被称作无功。我们不能把无功和无用功之间来化等号，因为没有无功的话，电动机、变压器等均会因为无法建立磁场而实现能量的转换。视在功率是有功和无功的矢量和。另外无功的存在还对电力系统的母线电压水平和电力系统的稳定性密切相关，无功补偿装置在电力系统中得到广泛的应用。本文将就无功补偿装置在特高压系统融冰、电压控制、经济节能上的作用进行分析论证。
2超高压电网的电压问题
在超高压电网运行中，当发生受端无功电源大量丧失时，导致电网电压迅速下降，即为电压崩溃，电压崩溃事故不仅对110kV、220kV高压电网比较重要，对于500kV以上电压等级系统尤为重要。因为500kV输电线路线路传输功率大，线路半径长，对于有两回出现的线路，在其中一条线路回路断线时，完好线路将承受故障线路的传输功率，但是与此同时，故障线路的无功并不能叠加在完好线路上，这将导致完好线路因有功突然增加，对比无功量，无功瞬间降低很多；另一种情况更为明显，那就是因我国高压电网逐步建设产生的一个产物——电磁环网，对于220kV和500kV连接的电磁环网，当500kV单侧解列运行时，对220kV侧来讲，无功会瞬间降低很多，也可能导致电压崩溃。500kV电网稳定性降低往往是经历了电压崩溃、始末端电压相角差增大，最终导致系统稳定破坏，因此为提高500kV系统电压质量，我们必须采取有效措施。
3无功补偿装置在高压电网融冰方面的应用
2008年的冻雨天气造成了云南、四川、贵州等地区的特高压输电线路大面积覆冰，造成了大面积的电网杆塔断裂，线路断线，无数电源点自动解列的恶性事故。如何治理这些覆冰呢？SVC无功电压补偿装置在改善电力系统电能质量的同时，也具有融冰的功能。
传统的融冰方法有：交流短路融冰、机械融冰、潮流融冰、高频电压融冰、热力融冰等约30余中，随着国家特高压交直流供电的飞速发展，传统的融冰方式已不足以满足安全生产的需要，直流融冰很好地解决了融冰问题，只需要提供一个融冰电源就可以。直流融冰主要分可控直流融冰和不可控直流融冰。可控直流融冰和SVC实现符合功能，通过控制SVC实现对融冰电压的控制，以零起升流的手段实现可控融冰。［1］
4无功补偿装置对高压电网的影响
4.1过电压保护与电压调整
电网的母线、各元件通过避雷器和变压器中性点实现预防过电压保护，无功补偿装置也需要配置专用的避雷器，以保护设备。
SVC本身也具有自动调节母线电压的能力：即在母线电压高时，迅速减少SVC装置感性无功输出，如母线电压进一步下降，则自动退出SVC。
4.2过电流保护
当线路发生短路或可控硅整流阀换向失败、阀击穿等故障时，会产生很大的短路电流，所以SVC部分也需要装设过流保护。同时有必要通过可控硅导通角使SVC装置本身具有一定的限流能力，保护设备。
4.3SVC附件电容器问题
电容器在SVC装置中是成组设计的，一个电容器损坏，将导致电容不平衡，电容不平衡引起的过电压极有可能造成别的电容器损坏，一般情况下，一个电容器损坏报警，多个电容器损坏直接联跳SVC。
5几种无功补偿装置的应用
5.1同步调相机
尽管同步调相机在电力系统中的应用已逐渐减少，但是在某些场合仍有着不可替代的作用，如对于薄弱受端电网，需增加同步调相装置，才能满足大的容量供电装置的需要；对于高压输电线路的中部，一般也需要增加该装置，以提高输电线路稳定性；另外在超高压直流输电中，逆变站交流母线电压的稳定也需要同步调相装置在直流低压受端提高足够的短路电流。
5.2静止无功补偿器
静止无功补偿器一般安装在输电线路负荷较重的中间变电站，对电网的中间电压有一个很好的支持；如安装在电网联络线上，还会对送电电网的失稳问题提供一个可靠的阻尼值，在送电线路功率失稳时发挥阻尼效应。
5.3串联电容
国外普遍采用串联电容技术，串联电容补偿技术用于供电受电端传输容量均很大且输电线路的阻抗远远大于串联阻抗，此时串联电容对输电线路的稳定性，输电能力作用很大，并产生一定的经济效益。
6无功补偿的效益
6.1.1节省企业电费开支
从合理利用有限电能出发，对不同企业的功率因数规定了要求达到的不同数值，低于规定的数值，需要多收电费，高于规定数值，可相应地减少电费。由此可看出对企业的直接经济效益是显而易见的。
6.1.2提高设备的利用率
在同样有功功率下，因功率因数的提高，负荷电流减少，因此向负荷传送功率所经过的变压器、开关和导线等供配电设备都增加了功率储备，从而满足了负荷增长的需要。对于新建企业来说则能降低设备容量，减少投资费用，在一定条件下，改善后的功率因数可以使所选变压器容量降低，并且减少了运行后的基本电费。
6.1.3降低系统的能耗
由公式P=UICOSφ可知，要求输送的有功功率一定时，功率因数COSφ越低，线路的电流I就越大。电流越大，线路的电压和功率损耗越大，输电效率也就越低。提高线路的功率因数COSφ，线路的电流I就越小，可以节能降耗提高经济效益。
6.1.4无功补偿装置的选用及注意事项
1、单台电容器至母线或熔断器的连接线应采用软导线，其长期允许电流不应小于单台电容器额定电流的1.5倍。
2、电容器不可带残留电荷合闸，如在运行中发生跳闸，分闸或合闸一次未成，必须经过充分放电后，方可合闸；对有放电电压互感器的电容器，可在断开5min后进行合闸。运行中投切电容器组的间隔时间为15min。
3、并联电容器装置应在额定电压下运行，一般不宜超过额定电压的1.05倍，最高运行电压不用超过额定电压的1.1倍。母线超过1.1倍额定电压时，电容器应停用。
4、在轻负荷时要避免过补偿，倒送无功造成功率损耗增加，也是不经济的。功率因数越高，每千伏补偿容量减少损耗的作用将变小，通常情况下，将功率因数提高到0.95就是合理补偿。
7结束语
本文主要就无功补偿装置的分类、作用、功能及辅助功能、经济性等多方面综合论证了无功补偿装置在超高压电网的应用，希望给读者以启迪。
参考资料：
［1］浙江大学.直流融冰兼SVC装置技术可行性研究，2008