無功功率補償是保持電網(wǎng)高質(zhì)量運行的一種主要手段，也是當(dāng)今電氣自動化技術(shù)及電力系統(tǒng)研究領(lǐng)域所面臨的一個重大課題，正在受到越來越多的關(guān)注。

　　電網(wǎng)中無功不平衡主要有兩方面的原因：一方面是輸送部門傳送的三相電的質(zhì)量不高，一方面是用戶的電氣性能不夠好。這兩方面的原因綜合起來導(dǎo)致了無功的大量存在。在電力系統(tǒng)中，電壓和頻率是衡量電能質(zhì)量的兩個最重要的指標。為確保電力系統(tǒng)的正常運行，供電電壓和頻率必須穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)。頻率的控制與有功功率的控制密切相關(guān)，而電壓控制的重要方法之一就是對電力系統(tǒng)的無功功率進行控制。

靜止無功補償?shù)臍v史

　　將電容器與網(wǎng)絡(luò)感性負荷并聯(lián)是補償無功功率的傳統(tǒng)方法，在國內(nèi)外獲得了廣泛的應(yīng)用。并聯(lián)電容器補償無功功率具有結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟方便等優(yōu)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(xiàn)對無功功率的動態(tài)補償。隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，要求對無功功率進行動態(tài)補償，從而產(chǎn)生了同步調(diào)相機。它是專門用來產(chǎn)生無功功率的同步電動機，在過勵磁或欠勵磁的情況下，能夠分別發(fā)出不同大小的容性或感性無功功率。由于它是旋轉(zhuǎn)電動機，運行中的損耗和噪聲都比較大，運行維護復(fù)雜，響應(yīng)速度慢，難以滿足快速動態(tài)補償?shù)囊�求�?/p>

　　20世紀70年代以來，同步調(diào)相機開始逐漸補靜止無功補償裝置所取代。早期的靜止無功補償裝置是飽和電抗器型的。飽和電抗器比之同步調(diào)相機具有靜止、響應(yīng)速度快等優(yōu)點，但其鐵心需磁化到飽和狀態(tài)，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(diào)節(jié)以補償負荷的不平衡，所以未能占據(jù)主流。

　　電力電子技術(shù)的發(fā)展及其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，將晶閘管的靜止無功補償裝置推上了無功補償?shù)奈枧_，并逐漸占據(jù)了靜止無功補償裝置的主導(dǎo)地位，于是靜止無功補償裝置（SVC）成了專門使用晶閘管的靜止無功補償裝置。靜止無功補償裝置主要包括晶閘管摧投切電抗器（TCR）和晶閘管投切電容器（TSC）�，F(xiàn)就在農(nóng)網(wǎng)改造中應(yīng)用最廣泛的TSC技術(shù)性能做一下介紹。
晶閘管投切電容器（TSC）

控制方式

　　根據(jù)控制物理量的不同可分為功率因數(shù)控制、無功功率控制和多參量綜合控制。功率因數(shù)控制是指根據(jù)預(yù)先設(shè)定的整定功率因數(shù)cosφ，由檢測到的電網(wǎng)實際功率因數(shù)控制所需的補償電容容量。電容器組投入后，只有當(dāng)cosφmin＜cosφ0＜cosφmax，且電壓不超過允許值時，能運行于穩(wěn)定區(qū)。無功功率控制是指根據(jù)測得的電壓、電流和功率因數(shù)等參數(shù)，計算出應(yīng)該投入的電容容量，然后在電容組合方式中選出一種最接近但又不會過補償?shù)慕M合方式，電容器投切一次到位。如果計算值小于最小一組電容器的容量（下限值），則應(yīng)保持補償狀態(tài)不變。只有當(dāng)所需容量大于或等于下限值時，才執(zhí)行要相應(yīng)的投切。從控制策略來看，采用功率因數(shù)控制直接明了，但輕載時容易產(chǎn)生投切震蕩，重載時又不易達到充分補償；而采用無功功率控制，由于檢測和控制目標都是同一物理量，技術(shù)上合理，但檢測難度稍大。但僅根據(jù)某一物理量進行控制都有其不足，現(xiàn)階段廣泛采用多參量綜合控制，即以功率因數(shù)控制為基礎(chǔ)，以無功功率控制避免投切振蕩，電網(wǎng)電壓上限值和負載電流下限值作為控制電容器組投切的約束條件，實現(xiàn)電容器組的智能綜合控制。高效率微處理芯片的使用為實現(xiàn)多變量綜合控制提供了可能性。比較合理的補償應(yīng)做到最大限度地利用補償設(shè)備提高電網(wǎng)的功率因數(shù)、不發(fā)生過補償、無投切振蕩和無沖擊投切。

投切方式

　　20世紀70年代的補償柜都是采用機械式交流接觸器，至今仍有沿用。但由于接觸器三相觸頭不能分別進行控制，要通則幾乎一起接通，要斷則幾乎一起斷開，無法選擇最合適相位角投入和切除電容，這樣會產(chǎn)生不同的沖擊電流。由于沖擊電流大，限制了一次投入的電容值，不得不把一次投入的電容值化整為零，分幾次投入，這將降低補償?shù)臏蚀_性和減慢響應(yīng)的速度，而且常會引起接觸器觸頭燒焊現(xiàn)象，使接觸器斷不開，影響正常工作，實際使用時不得不對觸頭經(jīng)常進行維護和更換，這影響了整個裝置工作的可靠性和工作壽命，也降低了工作的準確性和動作響應(yīng)速度。

　　現(xiàn)在普遍采用單片機控制大功率晶閘管來投切電容，由于具有過零檢測、過零觸發(fā)的優(yōu)點，響應(yīng)速度快，合閘涌流小，無操作過電壓，無電弧重燃，從而基本上解決了以往投切時交流接觸器經(jīng)常拉弧至于燒結(jié)而損壞的不良情況。開關(guān)器件可選擇晶閘管和二極管反并聯(lián)，也可選擇兩個晶閘管反并聯(lián)方式。采用晶閘管與二極管反并聯(lián)方式，只要電容器在電源峰值時投入，晶閘管在電流過零時自動切斷，無論電容器的投或切，都不會產(chǎn)生沖擊電流和過電壓，控制簡便，電容器無需放電即可重新投入，從而實現(xiàn)電容器的頻繁投切，但晶閘管承受的最大反向電壓為電源電壓峰值的兩倍。而采取兩個晶閘管反并聯(lián)方式，在晶閘管關(guān)斷時，如果電容器殘壓能迅速放掉，那晶閘管所承受的最大反向電壓為電源電壓的峰值。兩種方式相比，晶閘管反并聯(lián)方式可靠性更高，即使損壞一個晶閘管，也不會導(dǎo)致電容器誤投入，響應(yīng)速度也比晶閘管和二極管反并聯(lián)方式快，但投資較大，控制更復(fù)雜。

補償策略

　　目前可分為三相共補和三相分補兩種。三相共補是根據(jù)三相總的無功需求來投切電容器組，電容器接法為三角形。三相分補則是根據(jù)每相各自的無功需求投切電容器組，電容器接法為星形。
三相共補廣泛采用兩組晶閘管作為控制器件。為了提高運行的可靠性，防止電容器和晶閘管損壞，晶閘管投入時必須要有過零檢測，即只有當(dāng)晶閘管兩端的電壓等于零時晶閘管才導(dǎo)通。實際上電壓絕對過零很難做到，會存在電流的暫態(tài)過程，但只要線路電參數(shù)配合合理，這個過程持續(xù)時間不長，并很快過渡到穩(wěn)定狀態(tài)。值得注意的是，當(dāng)晶閘管切除后，晶閘管和電容器均存在著很高的殘壓，這對晶閘管和電容器的耐壓也提出了更高的要求。如果器件選擇不當(dāng)或保護不夠，常常會造成晶閘管和電容器燒毀。三相共補適用于三相負載較平衡的場合，三相分補對于三相負載不平衡的場合則能做到真正的三相無功平衡。把三相共補和三相分補相結(jié)合，便實現(xiàn)補償綜合方案—混補，可以用于任何負載。先在三角形接法的電容器組中選擇三相共同需要的補償容量，進行共補，然后在星形接法的電容器組合中選擇單相電容器補償剩余不平衡狀況，既避免了過補或欠補現(xiàn)象的出現(xiàn)，又節(jié)省了補償電容的容量，降低了成本，具有很好的經(jīng)濟性。

發(fā)展趨勢

　　隨著電力電子技術(shù)的日新月異以及各門學(xué)科的交叉影響，靜止無功補償?shù)陌l(fā)展趨勢主要有以下幾點：
　 （1）在城網(wǎng)改造中，運行單位往往需要在配電變壓器的低壓側(cè)同時加裝無功補償控制器和配電綜合測試儀，因此提出了無功補償控制器和配電綜合測試儀的一體化的問題。
　 （2）快速準確地檢測系統(tǒng)的無功參數(shù)，提高動態(tài)響應(yīng)時間，快速投切電容器，以滿足工作條件較惡劣的情況（如大的沖擊負荷或負荷波動較頻繁的場合）。隨著計算機數(shù)字控制技術(shù)和智能控制理論的發(fā)展，可以在無功補償中引入一些先進的控制方法，如模糊控制等。
　 （3）目前無功補償技術(shù)還主要用于低壓系統(tǒng)。高壓系統(tǒng)由于受到晶閘管耐壓水平的限制，是通過變壓器接入的，如用于電氣化鐵道牽引變電所等。研制高壓動態(tài)無功補償?shù)难b置則具有重要意義，關(guān)鍵問題是要解決補償裝置晶閘管和二極管的耐壓，即多個晶閘管元件串聯(lián)及均壓、觸發(fā)控制的同步性等。
　 （4）由單一的無功功率補償?shù)骄哂袨V波以及抑制諧波的功能。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展和電力電子產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，供電系統(tǒng)或負荷中含有大量諧波。研制開發(fā)兼有無功補償與電力濾波器雙重優(yōu)點的晶閘管開關(guān)濾波器，將成為改善系統(tǒng)功率因數(shù)、抑制諧波、穩(wěn)定系統(tǒng)電壓、改善電能質(zhì)量的有效手段。