（1.南方电网超高压输电公司贵阳局贵州省贵阳市550003；
2南方电网贵州电网公司凯里供电局工程师556000）
摘要：换流站在高压交直流系统中占举足轻重的地位，而无功控制则是换流站的重要内容，其中无功消耗、平衡和补偿都非常重要。联系了一些具体实例说明直流换流站的无功控制，分析无功控制系统中的定无功与定电压的控制方式，和在选择控制方式时的注意问题并总结出无功功率控制的运行状态，并提出了一些运行中控制系统的问题的建议。
关键词：高压直流输电；换流站；无功控制系统
现在南方电网的“西电东送”项目中包含了各种复杂的电网，送电规模极大、容量全国最高，下文将以其中的一些典型的情况来阐述高压直流输电换流站的无功控制系统的运作。在输电系统中，换流器的波动会影响交流电压，所以想要提高换流器的安全性，最重要的就是无功控制。整流器与逆变器都有无功功率，其大小是和产生的功率、还有无功功率控制的方式有关系。如果在额定功率内运行，换流器的无功功率几乎占额定功率的一半，所以换流站需要大量的无功功率补偿；但是如果以一个较低的功率运行时，换流站内过剩的无功功率会使得所在的交流系统中电压升高，所以要控制好无功功率的补偿容量。
一、无功控制系统概述
无功控制的工作原理基本上是通过调整换流站的补偿容量来控制其与交流系统之间交换的无功功率，有利于交流系统无功功率的平衡；或者用控制交流电压来控制换流站母线电压保持在一个合适的范围里面，可以让弱受端交流系统保持电压稳定。无功控制系统分为自动模式与手动模式，它们分别应用于不同的情况下。自动模式下滤波器可以使用由无功功率控制投切的自动控制模式；也可以使用手动控制，由工作人员来投退。
现在换流站无功功率补偿装置基本有三种：1.机械投切的电容器与电抗器，因为滤波的要求，电容器是必需的，在下文中会提到；2.静止无功补偿装置，可以应用的领域并不多，因为其在控制系统的影响上有一些明显的缺点；3.调相机。一般用于远方电站向负荷中心的电网送电的受端换流站中。
上面说到要调整交流系统的无功功率补偿来控制无功功率，也就是交流系统的无功补偿能力，它会受到交流系统的电网接线方式、负荷水平、无功补偿设备这些参数的变化的影响。为换流站根据计算出的直流系统无功功率选择合适的无功功率补偿装置，有着巨大的经济意义。比如说在大型电站附近的会留在有着直流输电的大负荷运作时，交流系统与无功补偿可以提供容性的无功功率；如果换流站中是小负荷的直流系统，可以利用放电机的进相能力来吸取换流站多余的无功补偿容量。这样可以优化变电设备与控制保护设备，降低整个换流站的造价。
二、无功消耗、平衡和补偿
（一）无功消耗
无功消耗的多少与直流传输的功率成正比，但是它与触发角成反比。有一个较小的触发角，也就是说功率因数偏大对平衡换流站的消耗非常有利的。但也有特殊情况，比如传输功率下降，无功功率会过剩，就需要加大触发角来降低功率因数增加吸收的无功功率。
（二）无功平衡
无功功率平衡可由能量守恒定理推导，这里指的是换流站与交流系统之间的无功功率平衡。换流站会在交流系统参与的无功功率为负时，从其中吸收功率；换流站会在交流系统参与的无功功率为正时，会提供功率给系统。其中容性无功功率补偿装置产生的无功功率，减去由并联电抗器吸收的无功功率之差，为交流系统参与的无功功率。
（三）无功补偿
在不同的情况下，不同换流站中的交流系统产生无功功率的能力会有很大的不同。不仅要充分利用交流系统本身的无功补偿能力，还要与无功功率补偿装置相互配合，以达到最优处理效果与经济利益最大化。无功功率补偿装置与除法角的大小使无功功率控制维护系统的正常运行，而交流系统的无功补偿能力可以通过程序算出。开机方式、电网灌断方式还有水平年都要根据实际情况，按照相关规定来选择。
三、交流滤波器的投切控制
首先需要对交流滤波器分组，考虑到交流系统的投切最大容量、因调谐与故障计算出的最少滤波器组数与不能出现单组容量太大等因素，要合理选择分组数与组容量。一般情况下会留在的感性无功功率补偿组数为1至2组，容性的有8至12组。小组交流滤波器的投切控制是需要首要考虑的，上文提到无功控制属于直流站控，所以滤波器的投切此时是由直流站控控制。那么小组的交流滤波器投切首先要维持母线电压处于规定的范围内，然后计算调谐效果来组合滤波器小组，最后要使得整个换流站的无功功率在合适的范围内。我国对于电网有这样的要求：投切无功滤波器小组时，电压变化率不可以超过1.5%；投切无功大组滤波器时，电压变化率一般不可以超过5%；在工程的实际运行中大组一般只有切除而没有投入；一般只有在直流系统出现一些问题时才会切除无功大组滤波器。
四、注意事项
无功控制系统虽然作用极大，整体设计也比较完备，对于换流站的意义重大。但是由于交流滤波器的投切，会影响到调节母线电压值的范围或者维持换流站的无功功率在正常范围内等等各种复杂的因素，无功控制系统仍不能尽善尽美的做好每一点。所以在换流站的平时运行维护要注意以下几点：1.若换流站在大型电厂旁进行直流系统的大负荷工作时，可以考虑应用交流系统的无功电源的方法，来减少无功补偿设备，节约换流站的设备成本，同时这样做也可以降低甩负荷过电压水平；2.一般来说控制系统是以自动模式运行的，若交流滤波器在直流系统中还正在处于热备用阶段与自动模式时，是不可以使用无功控制的手动模式的；3.在换流站工作时，工作人员要随时查看交流滤波器的数据、状态，不要出现无功功率控制失控导致直流系统强行停运；4.交流滤波器有可能会因为无功控制系统在手动模式下或者没有在“热备用”和“选择”状态时不能自动投退；5.当需要进行手动操作交流滤波器的时候，得先设置滤波器到不选择时才可以操作；6.要注意的是，当滤波器出现不正常的投退或者持续投退时，要立即进行检查分析。
五、结束语
换流站的无功控制系统对整个电网的正常运行有着巨大的意义，不论是正常运行时还是保护系统时都发挥的很多的作用。本文分析了无功控制中各种功率之间的关系，总结了控制系统的一些注意事项，在实际运行时要根据实际情况来选择合适的方式分析问题。
参考文献：
[1]穆子龙，李兴源，金小明等.云广特高压直流送端谐波不稳定问题研究[J].电网技术.2008，32（20）.
[2]李兴源.高压直流输电系统的运行与控制[M]北京：科学出版社，1998.
[3]刘宝宋，殷威扬，杨志栋，等.特高压直流输电系统主回路参数研究[J].高电压技术，2007，33（1）.
[4]戴国安，周君文，王亚非.特高压直流无功控制策略研究电力系统保护与控制.2008，36（14）.
[5]李勇，罗隆福，尚荣艳.新型直流输电系统阀侧绕组无功补偿特性分析[J].电力系统自动化.2007，31（8）.
[6]韩民晓，文俊，徐永海.高压直流输电原理与运行[M].北京：机械工业出版社.2008.
[7]杜忠明.贵广第二回直流输电工程换流站无功补偿的研究[J].电网技术.2006，30（10）.
[8]史秋娟.特高压直流输电无功补偿及其控制策略的研究[D].华北电力大学.2008，1.
[9]Siemens.ACfilterandDCfilterstudyreport：performanceandrating.Germany，Siemens，2006.