基本介紹
- 中文名：並聯補償
- 外文名：Shunt compensation
- 類型：無功補償
- 套用：電力系統
- 領域：能源
- 學科：電氣工程
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簡介,並聯補償的歷史與現狀,無功功率對系統影響,造成設備的容量利用率下降,無功電流將增大電網的功率損失8,增加用戶用電點的電壓損失,並聯補償的調壓原理,並聯補償的特點,並聯補償的作用,並聯補償器的種類,按照所使用的開關器件及其主電路結構分,按照並聯補償設備輸出功率的性質分,按補償對象分,按套用系統分,按並聯補償設備的電壓等級分,
簡介
電網中的電力負荷如電動機、變壓器等，大部分屬於感性負荷，在運行過程中需向這些設備提供相應的無功功率。在電網中安裝並聯電容器等無功補償設備以後，可以提供感性負載所消耗的無功功率，減少了電網電源向感性負荷提供、由線路輸送的無功功率，由於減少了無功功率在電網中的流動，因此可以降低線路和變壓器因輸送無功功率造成的電能損耗，這就是無功補償。
把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷並聯接在同一電路，能量在兩種負荷之間相互交換。這樣，感性負荷所需要的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率補償。
例如：在負荷點或其附近裝設電力電容器，可就近補償無功功率，改善功率因數，提高電壓水平；在超高壓電網中，裝設並聯電抗器可以吸收長線路的無功功率，使沿線電壓比較平穩。靜止補償器由並聯電容器和並聯電抗器組成，經可控矽進行控制，能攻擊或吸收無功功率，起到減小電壓波動以穩定系統電壓的作用。
並聯補償的歷史與現狀
1964年，德國，世界上最早用於取代同步調相機的靜止並聯無功補償設備。
20世紀70年代，出現了一系列晶閘管投切/控制的並聯補償設備，TSC、TSR和TCR等。
20世紀70年代中期，基於晶閘管的SVC開始在電力系統投入商業運行，到2004年，SVC工程有上千個，總容量達到100Gvar。
1980年，日本，三菱公司，世界上第一台基於變換器的靜止同步補償設備STATCOM。
1986年，美國，西屋公司，基於GTO的STATCOM，±1Mvar；1991年，三菱電機和關西電力公司，±80Mvar的STATCOM。
1997年，美國電力公司、西屋公司和EPRI， ±320MVA的UPFC。
我國自20世紀80年代從ABB，西門子等引進數十套SVC裝置；1999年，清華大學與河南省電力局合作研製出首台大容量（±20Mvar） STATCOM。
無功功率對系統影響
造成設備的容量利用率下降
（1）額外占有供變電設備（主要是變壓器和輸電線）的容量，使其容量的有效利用率下降。
（2）若電力牽引負荷的功率因數為0.8（滯後），則無功功率占總容量的60%，有功功率占總容量的80%。
無功電流將增大電網的功率損失8
若分別記有功電流，當功率因數為0.8（滯後）時，通過供變電設備造成的功率損耗正比，比僅有有功電流造成的功率損失大56.25%。
增加用戶用電點的電壓損失
當經過供變電設備傳輸大容量、快速波動的無功時，用戶用電點處將產生較大的、相應變化的電壓損失。
並聯補償的調壓原理
並聯補償通過減少線路傳輸的無功功率減少線路電壓損失，從而起到提高受端電壓的作用，線路損失為與串聯補償不同，串聯補償裝置通常與負荷並聯，就地提供所需的無功功率，並聯提高電壓的作用於線路電抗值有關，線路電抗值越小，其補償效果越好。
並聯補償的特點
（1）只需要電網提供一個接入點，另一端為大地或懸空的中性點。
（2）接入方式簡單，不會改變電力系統的主要結構；通過調節並聯補償輸出，可以在系統正常運行時接入，甚至做到無衝擊投入和退出。
（3）並聯補償設備要么只改變節點導納矩陣對角線元素，要么可等效為電流源，便於分析。
（4）並聯補償對節點電壓的補償或控制能力較弱，適合於補償電流。
（5）並聯補償通常能使節點附近的一定區域均受益，適合於電力部門採用；串聯補償更適用於特定用戶的補償。
（6）並聯補償設備需要承受全部的節點電壓，其輸出電流要么是由接入點電壓決定，要么是可控的，因此，並聯補償設備的輸出通常受系統電壓的限制。
並聯補償的作用
（1）向電網提供或從電網吸收無功和/或有功功率。
（2）改變電網的阻抗特性。
（3）提高電力系統的靜態穩定性。
（4）改善電力系統的動態特性。
（5）維持或控制節點電壓。
（6）通過控制潮流變化阻尼系統振盪。
（7）快速可控的並聯補償可提高系統的暫態穩定性。
（8）負荷補償，提高電能質量。
（9）輸電網：改善潮流可控性、提高系統穩定性和傳輸能力。
（10）配電網：提高負荷電能質量和減小負荷對電網的不利影響（如不對稱性、諧波等）。
（11）布置方式：受電端（負荷側），長傳輸線中間增加變電站（即線路分段），並布置並聯補償設備。
並聯補償器的種類
按照所使用的開關器件及其主電路結構分
（1）機械投切阻抗型並聯補償設備，包括傳統的斷路器投切電抗器、電容器。
（2）旋轉電機式並聯補償設備，如同步調相機。
（3）晶閘管投切/控制的阻抗型並聯補償設備，包括TSC、TSR、TCR及其綜合體。
（4）基於變換器的可控型並聯補償設備，包括STATCOM、超導儲能（ SMES）等。
按照並聯補償設備輸出功率的性質分
（1）有功和無功功率並聯補償設備，如抽水蓄能電站、飛輪儲能系統、SMES等。
（2）無功功率並聯補償設備，如同步調相機、可投切電抗器、SVC和STATCOM等。
（3）有功功率聯補償設備，如TCBR（節點接地阻抗）。
按補償對象分
（1）負荷補償：在用戶內靠近負荷處對單個或一組負荷的無功功率進行補償，以提高負荷的功率因數，改善電壓質量，減少或消除由於衝擊型負荷、不對稱負荷和非線性負荷引起的電壓波動、電壓閃變、三相電壓不平衡等危害。
（1）系統補償：通常指對交流輸配電系統進行補償，目的是支撐電網樞紐點處的電壓，提高系統的穩定性，增大線路的傳輸能力，以及最佳化無功潮流、降低線損等。
按套用系統分
（1）輸電系統並聯補償設備：保證輸電系統安全穩定型和提高傳輸能力；
（2）配電系統並聯補償設備：維持節點電壓，保障用戶的供電可靠性和電能質量等。
按並聯補償設備的電壓等級分
（1）低壓並聯補償設備
（2）中壓並聯補償設備
（3）高壓並聯補償設備
