第4章电力系统并联补偿与静止无功补偿器

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1、第第4 4章章 电力系统并联补偿与静止无功电力系统并联补偿与静止无功补偿器补偿器 电力系统补偿可按接入方式分为电力系统补偿可按接入方式分为并联补偿并联补偿、串联补偿串联补偿和和串并联混合补偿串并联混合补偿三种三种 。其中，并联。其中，并联型型FACTSFACTS控制器是并联补偿设备的主要成员。控制器是并联补偿设备的主要成员。 并联补偿是在电力系统中接入并联电容器、并联电抗并联补偿是在电力系统中接入并联电容器、并联电抗器或静止补偿器，以补偿系统的无功功率和维持系统的器或静止补偿器，以补偿系统的无功功率和维持系统的电压水平的措施。电压水平的措施。 各种用电设备中，除相对很小的白炽灯照明负荷只消耗有

2、功各种用电设备中，除相对很小的白炽灯照明负荷只消耗有功功率，为数不多的同步电动机可以发出一部分无功功率外，功率，为数不多的同步电动机可以发出一部分无功功率外，大多数都要消耗无功功率。大多数都要消耗无功功率。 当系统中出现无功功率缺额时，系统各负荷电压将下降。而当系统中出现无功功率缺额时，系统各负荷电压将下降。而且系统电压值并不统一，不同地点具有不同的电压值。且系统电压值并不统一，不同地点具有不同的电压值。 电力系统的无功功率电源除发电机之外，还有电容器、同步电力系统的无功功率电源除发电机之外，还有电容器、同步调相机、静止补偿器等。调相机、静止补偿器等。并联补偿器的目的并联补偿器的目的增加传输功

3、率，改进稳态传输增加传输功率，改进稳态传输特性，提高系统的稳定性。特性，提高系统的稳定性。 重载条件下重载条件下 采用各种并联、固定或机采用各种并联、固定或机械开关连接的电抗器减小械开关连接的电抗器减小线路过电压。线路过电压。 轻载条件下轻载条件下 采用并联、固定或机械开采用并联、固定或机械开关连接的电容器来维持电关连接的电容器来维持电压的幅值。压的幅值。 目的目的 一、一、并联补偿并联补偿 1 1、电力系统并联补偿的特点、电力系统并联补偿的特点：n 只需要电网提供一个接入节点，另一端为大地或悬空的只需要电网提供一个接入节点，另一端为大地或悬空的中性点，因此接入电网很方便。中性点，因此接入电网

4、很方便。n 接入方式简单，不会改变电力系统的主要结构；而且通过接入方式简单，不会改变电力系统的主要结构；而且通过调节并联补偿输出，可以在系统正常运行时接入系统，并将调节并联补偿输出，可以在系统正常运行时接入系统，并将接入造成的影响减到最小，甚至可以做到无冲击投入运行和接入造成的影响减到最小，甚至可以做到无冲击投入运行和无冲击退出运行。无冲击退出运行。n 并联补偿设备要么只改变系统节点导纳矩阵的对角线元素，并联补偿设备要么只改变系统节点导纳矩阵的对角线元素，要么可等效为注入电网的电流源，因此并联补偿的投入对电要么可等效为注入电网的电流源，因此并联补偿的投入对电力系统的复杂程度增加不多，便于分析。

5、力系统的复杂程度增加不多，便于分析。 n 并联补偿设备与所接入点的短路容量相比通常较小，并联补偿设备与所接入点的短路容量相比通常较小，并联补偿对节点电压的补偿或控制能力较弱，它主要是通并联补偿对节点电压的补偿或控制能力较弱，它主要是通过注入或吸收电流来改变系统中电流的分布。因此，过注入或吸收电流来改变系统中电流的分布。因此，并联并联补偿适合于补偿电流。补偿适合于补偿电流。n 并联补偿只能控制自身注入的电流，而电流进人电网并联补偿只能控制自身注入的电流，而电流进人电网后如何分布则由系统状况决定，因此并联补偿通常能使节后如何分布则由系统状况决定，因此并联补偿通常能使节点附近的一定区域均受益，适合于

6、电力部门采用；而串联点附近的一定区域均受益，适合于电力部门采用；而串联补偿可以针对特定的用户采用，更适用于特定用户的补偿。补偿可以针对特定的用户采用，更适用于特定用户的补偿。基于此，电流源性质的装置比电压源性质的装置更加适合基于此，电流源性质的装置比电压源性质的装置更加适合于并联补偿。于并联补偿。n 并联补偿设备需要承受全部的节点电压，因此并联补并联补偿设备需要承受全部的节点电压，因此并联补偿设备的输出通常受系统电压的限制。偿设备的输出通常受系统电压的限制。2 2、并联补偿在电力系统中的应用、并联补偿在电力系统中的应用并联补偿在输电网和配电网中都得到广泛应用。并联补偿在输电网和配电网中都得到广

7、泛应用。n 在输电网中主要功能是改善潮流可控性、提高系统稳定在输电网中主要功能是改善潮流可控性、提高系统稳定性和传输能力；性和传输能力；n 在配电网中主要功能是提高负荷电能质量和减小负荷对在配电网中主要功能是提高负荷电能质量和减小负荷对电网的不利影响（如不对称性、谐波等）。电网的不利影响（如不对称性、谐波等）。常见的方式有两种：常见的方式有两种：u 安装于输电线路的受电端（负荷侧）；安装于输电线路的受电端（负荷侧）；u 在长传输线中间增加变电站（即线路分段）并布在长传输线中间增加变电站（即线路分段）并布 置并置并联补偿设备。联补偿设备。3 3 并联补偿的作用并联补偿的作用 并联补偿通过向系统中

8、注入电流或改变系统导纳并联补偿通过向系统中注入电流或改变系统导纳矩阵的对角元素，可以方便地向系统注入或吸收矩阵的对角元素，可以方便地向系统注入或吸收Q QP P进而可以控制电力系统的功率平衡。进而可以控制电力系统的功率平衡。n 向电网提供或从电网吸收无功和或有功功率；向电网提供或从电网吸收无功和或有功功率；n 改变电网的阻抗特性；改变电网的阻抗特性；n 提高电力系统的静态稳定性；提高电力系统的静态稳定性；n 改善电力系统的动态特性；改善电力系统的动态特性；n 维持或控制节点电压；维持或控制节点电压；n 通过控制潮流变化阻尼系统振荡；通过控制潮流变化阻尼系统振荡；n 快速可控的并联补偿可以提高电

9、力系统的暂态稳定性；快速可控的并联补偿可以提高电力系统的暂态稳定性；n 负荷补偿，提高电能质量等。负荷补偿，提高电能质量等。电力系统的动态性能电力系统的动态性能主要包括以下三项指标。主要包括以下三项指标。n 过渡过程时间过渡过程时间。对于稳定的电力系统，当其受到扰动后。对于稳定的电力系统，当其受到扰动后将从一种稳定状态过渡将从一种稳定状态过渡; ;n 某些重要状态变量在过渡过程时间某些重要状态变量在过渡过程时间t ts s中的中的振荡次数振荡次数; ;n 一些重要状态变量的一些重要状态变量的超调量超调量。 10sttt max100%iixx 电力系统受到干扰后，从一个稳态过渡到另一个稳态的过

10、渡电力系统受到干扰后，从一个稳态过渡到另一个稳态的过渡过程时间越短，振荡次数越小，超调量越小，则称电力系统过程时间越短，振荡次数越小，超调量越小，则称电力系统的动态性能越好。良好的动态性能对电力系统的安全稳定运的动态性能越好。良好的动态性能对电力系统的安全稳定运行具有重要意义。行具有重要意义。 电力系统的主要作用是为用户提供安全可靠和经济优质的电电力系统的主要作用是为用户提供安全可靠和经济优质的电能，电力系统中任何的过渡过程一般都伴随着功率的变化。能，电力系统中任何的过渡过程一般都伴随着功率的变化。由于所有负荷均被设计为在一定的额定电压下正常工作，所由于所有负荷均被设计为在一定的额定电压下正常

11、工作，所以电压则通常是用户所直接关心的参数。因此要保证电力系以电压则通常是用户所直接关心的参数。因此要保证电力系统的动态品质就要关心电力系统中统的动态品质就要关心电力系统中功率的过渡过程功率的过渡过程和过渡过和过渡过程中程中电压的动态性能电压的动态性能。 典型的输电系统中，系统典型的输电系统中，系统1（送端）通过输电线（送端）通过输电线（等效阻抗为（等效阻抗为 X）送到系统）送到系统 2（受端）的有功功率为（受端）的有功功率为 式中式中 ，为两端母线电压相角差。，为两端母线电压相角差。srsinsrUUPX 输电系统的并联无功补偿可在一定的范围内改输电系统的并联无功补偿可在一定的范围内改变节点