摘要：当前，我国经济的快速发展，加大了电能的消耗。输电线路的里程在不断延伸，也给线路的维护管理带来了很大的挑战。本文将围绕直流换流无功补偿的相关内容进行分析，以供参考。
关键词：电网结构；直流换流；无功补偿；容量；影响
1.前言
当前，大容量、远距离的输电方式已经成为无功电网的发展趋势。直流输电技术是大容量、远距离输电的重要方式。
2.电网结构稳定性判断标准
2.1如果其中一个组件无故障地断开连接，则电源系统必须保持稳定，而其他组件不得超过规定的事故过载和耐压要求。它必须具有出色的抗干扰能力并符合相关的安全性和稳定性标准。
2.2符合分层和分区原则。根据电压等级将其分为几层，并构建一个相当坚固的主干网，以避免和消除严重影响电网安全性和稳定性的各种电压等级的电磁环网。加强主干网和接收系统的电源供应，建立直连最高电压电网的电源，为电厂增加电源支持，改变电网结构，增加传输的灵活性。适当分配外部动力传输，以避免电源之间直接接触和过多的动力集中。每个外部电源的传输容量不应超过接收系统的容量。
2.3在互连电源系统时，交流联络线的电压电平必须与主网络的最高电压匹配。如果互连的电网失去大量电力，或者任一侧出现严重的单个故障，则联络线将保持稳定并超过事故过载能力规定；断开连接线后，必须保持每个系统的安全稳定运行。系统之间的通信连接线不应形成弱联系的环形网络，应考虑断开之一回路，其余的接触线可保持稳定运行并具有指定的最大功率。在交流连接计划较弱的情况下，需要仔细检查对电网安全性和稳定性的影响，并且只有在有合理的技术和经济论证的情况下才能使用。
3.换流站无功分组
必须将换流站无功功率补偿设备切换为组的形式，以适应不同的直流运行模式。有两种方法可以在换流站对无功功率进行分组。一种是将每个组直接连接到换流站的交换总线，另一种是将几个组分成更大的组，然后将它们连接到换流站的交换总线。现有的DC项目通常使用后者。无效的分组电容必须满足系统瞬态电压变化和稳态电压调节要求。实际上，它仅删除大型组，并且没有输入。如果发生故障，通常可以删除一个较大的组。
当瞬态电压波动达到一定水平时，会改变换流站的控制方式或引起换向故障，影响直流系统的正常运行。稳态电压波动的要求是确保主要在无功功率切换或无功功率调节期间产生的电压波动不会引起换流变压器自调节分接头不必要的频繁移动。根据电源系统设计法规和直流系统设计经验的要求切换换流站无功功率组时，换流站的交流母线电压变化率必须满足以下条件。
（1）当删除一个大的组时，瞬态电压的变化率小于或等于5％。
（2）切换组时，稳定电压变化率为1％或更低，瞬态电压变化率为1.5％或更低。
4.交流系统的无功补偿能力
交流系统无功补偿功能是指交流系统参与换流站无功平衡的功能。此功能受诸如交流系统负载水平，发电机输出，电网电压控制方法，无功功率补偿器切换以及电网连接模式更改等条件的影响。因此，AC系统在各种条件下向转换器站提供无功功率的能力是完全不同的。交流系统无功补偿功能的完全和合理使用对于换流站的无功平衡和投资经济性至关重要。
另一方面，在大型水力发电厂或火力发电厂附近的高压DC传输换流站中，当DC传输负载很重时，AC系统可以提供一些电容性无功功率。另一方面，直流系统的负载较小，这时，可以利用放电机的超前能力吸收转??换站的过剩无功补偿能力。交流系统无功补偿功能减少了安装在换流站中的无功补偿器，降低了直流系统关闭时的负载切换过电压水平，减少了无功补偿器，降低换流站降低成本。
此外，无功功率控制可切换无功功率补偿设备，并根据与交流系统的无功功率交换值调整触发角度的大小，以保持系统在正常电压下运行。交流系统的无功补偿能力可以通过通用潮流程序来计算。
对于各种直流输电运行方式，应根据有关规定和准则，结合项目调试和电网开发的实际情况，合理选择启动方式，电气网关断开方式和水平年。转换器总线电压电平的选择对无功功率支持容量的大小有重大影响。在交流系统的某些条件下，换流站的母线电压越低，交流系统的无功补偿能力就越高，否则则越弱。
5.换流站无功补偿
整流站通常位于大型发电厂附近。交流系统可以吸收并提供大量的无功功率。交流系统的无功补偿功能必须结合使用，必须根据无功需求和滤波要求正确安装无功补偿装置。由于逆变器主要位于负载中心，因此交流系统的无功补偿能力较弱，参与无功交换的能力相对有限，一般采用无功平衡补偿原理。对于用于异步连接的背对背高压直流输电系统，与连接的交流系统的无功交换为零，因此所有消耗的无功功率均由无功补偿装置提供。无功功率补偿器通常安装在换流站的交流总线上，以提供所需的无功功率。
换流站中安装了三种主要类型的无功补偿装置。第一种是同步调相机。主要安装在交流电网系统连接较弱的换流站。同步调相机可提高换流站短路率，增加惯性矩，改善换流条件，减少过压并提高交流系统稳定性。缺点是占地面积大，操作不可靠以及维护工作量大。第二类是机械投切电容器，电抗器和交流滤波器。优点是无功补偿能力大，投资少，调整速度慢，调整平稳，操作频繁等缺点。为了抑制交流侧的谐波并补偿无功功率，有必要安装一个具有相应容量的交流滤波器，最小的滤波电容器容量约占整流容量的30％。第三类是静态无功功率补偿设备（SVC）。它通常包括晶闸管控制电抗器（TCR），晶闸管开关电容器（TSC）或固定电容器（FC）。调节速度快，可以抑制直流单级。
事故引起的换流站交流母线上的暂时过电压是平衡电网无功功率和稳定电网电压的有效方法，但具有投资大，谐波高等缺点。此外，尽管STATCOM是基于非功能动态平滑补偿而开发的，但它在直流输电中的应用仍在研究中，需要进一步研究。
在电力系统的过渡状态下，电压波动范围较大。如果电压太低，则由无功功率补偿装置提供的无功功率将减小。此时，根据实际无功功率需求添加无功补偿装置组。当电压高时，输送的无功功率也会增加，但是此时，根据实际的无功功率需求，将这组无功功率补偿设备关闭，从而保持电压和无功功率的稳定性。无功补偿器类型的选择主要取决于系统的强度。根据电网的强度，如果短路比大于3，则仅考虑电容器，电抗器和交流滤波器。如果短路比小于3，则应考虑安装其他无功功率补偿设备。
6.无功分组方案的确定
高压直流输电具有多种工作模式，功率调节快速稳定，并且输电功率变化很大。为了适应直流输电的不同工作模式和不同的输电功率变化，并同时满足换流站交流母线电压变化的需要，换流站无功补偿装置应进行组切换操作。无功补偿器的切换会引起交流母线电压的变化根据中国电网的技术规定，切换无功功率组时的电压变化率一般不超过1.5％。电压变化率通常小于5％。在项目的实际运营中，大组只是被关闭，没有任何投资。通常，当直流系统发生故障时，只会切断一组或多组无功功率。通常，无功补偿装置分为3至5个无功功率组，每个较大的组包含3至5个无功功率组或AC滤波器组。分组时，还应仔细考虑谐波的影响，并且应将不同类型的滤波器尽可能均匀地分配给不同的无功功率组。
确定转换站无功功率分组计划是一个连续的优化过程。根据无功功率组和无功功率组的公式，首先根据系统运行方式的变化估算无功功率组的容量和无功功率组的容量。设备配置的滤波性能以及大的无功功率组和合理的组匹配进一步优化了无功功率分组能力，并最终优化了换流站的配置。
7.结束语
综上所述，保证电网输电系统的平衡稳定是非常重要的。要想充分发挥无功补偿的能力，降低无功补偿的容量，就要尽量降低无功功率消耗，并根据调节触发角和抽头调节无功损耗，保证无功功率的平衡稳定。
参考文献
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