調相機簡介

調相機是空載運行的同步電動機，通過改變其勵磁電流的大小，可以控制它是從系統(tǒng)中吸收無功功率還是輸出無功功率。在系統(tǒng)電壓偏低時，它過勵磁運行，成為無功電源，可向系統(tǒng)提供無功功率，將系統(tǒng)電壓調高；在系統(tǒng)電壓偏高時，它欠勵磁運行，成為無功負荷，從系統(tǒng)吸收無功功率，將系統(tǒng)電壓調低。調相機過勵磁和欠勵磁時的容量是不同的，其銘牌容量是指在過勵磁狀態(tài)時發(fā)出無功功率的最大值。

調相機欠勵磁運行時，由于端部漏磁增大，造成定子鐵芯端部過熱，同時受系統(tǒng)運行穩(wěn)定性的限制，因此勵磁電流不能太小，其吸收系統(tǒng)無功功率的最大容量不能很大，一般設計為輸出無功功率最大容量的0.5～0.65倍。調相機是傳統(tǒng)的動態(tài)無功補償裝置，由于其磁場繞組的時間常數(shù)較大，它的控制響應相對較慢。當無功功率的變化周期較長時（如1s以上），可以采用調相機來進行動態(tài)無功補償。當無功功率的變化周期較短時，調相機已不能滿足動態(tài)無功補償?shù)囊螅枰捎脛討B(tài)響應更快的靜止無功補償器或靜止無功發(fā)生器。

調相機一般裝設于樞紐變電站。采用調相機進行無功補償?shù)膬?yōu)點是調整無功負荷十分方便，通過改變勵磁電流的大小就可以平滑、連續(xù)地調節(jié)其無功出力；可雙向調節(jié)，既能吸收無功功率又能發(fā)出無功功率；滿載運行的調相機具有一定的過負荷能力，當因電力系統(tǒng)發(fā)生故障電壓急劇降低，使穩(wěn)定性受到威脅時，調相機可以過負荷運行一小段時間，使運行人員在這段時間內能夠進行相應的處理，避免電壓崩潰等嚴重事故的發(fā)生，對于保持電力系統(tǒng)穩(wěn)定的作用比電容器要好。

但是調相機屬于旋轉電機，設備投資較大，運行費用高，運行、維護工作量大，啟動、操作比較復雜，噪聲也較大；動態(tài)調節(jié)響應相對于靜止無功發(fā)生器和靜止無功補償器較慢，不適應太大或太小的補償，只能用于三相平衡時的補償，而且會增加系統(tǒng)短路容量；調相機及其附屬設備要消耗一部分電能，損耗大。隨著電力電容器制造技術的提高以及靜止無功發(fā)生器和靜止無功補償器的廣泛使用，目前調相機應用得越來越少，有逐漸被淘汰的趨勢。

調相機的作用

1、向系統(tǒng)輸送無功率；

2、改善功率因數(shù)；

3、降低網(wǎng)絡中的損耗；

4、對調整網(wǎng)絡電壓和提高電能質量有較好的作用。

調相機運行特性

電力系統(tǒng)事故后運行曲線按照時間尺度可劃分為次暫態(tài)過程、暫態(tài)過程、穩(wěn)態(tài)過程。對應于每段過程，調相機可分別發(fā)揮次暫態(tài)特性、暫態(tài)特性、穩(wěn)態(tài)特性，為系統(tǒng)提供動態(tài)無功支撐。

1）次暫態(tài)特性。調相機具備次暫態(tài)特性，在故障瞬間內電勢保持不變，可瞬時發(fā)出/吸收大量無功。調相機加裝于直流受端時，可瞬時發(fā)出大量無功，支撐電網(wǎng)電壓，尤其對于多直流饋入電網(wǎng)，可減少多回直流同時換相失敗幾率，提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平。調相機加裝于直流送端時，可瞬時吸收大量無功，抑制暫態(tài)過電壓，尤其對于新能源外送的直流送端，可抑制新能源大規(guī)模脫網(wǎng)，提高直流系統(tǒng)新能源輸送比例。

2）暫態(tài)特性。調相機具備暫態(tài)特性，即強勵特性，短時（1s）能夠發(fā)出額定容量2倍以上無功。調相機加裝于直流受端，當系統(tǒng)發(fā)生嚴重故障導致電壓大幅跌落時，調相機進入強勵狀態(tài)，為系統(tǒng)提供緊急無功電壓支撐，有助于直流功率和系統(tǒng)電壓迅速恢復，防止電壓崩潰。

3）穩(wěn)態(tài)特性。調相機具備穩(wěn)態(tài)特性，300Mvar調相機具備300Mvar遲相和150~200Mvar進相的持續(xù)運行能力。調相機加裝于直流送端時，可利用深度進相能力在直流閉鎖等故障后吸收系統(tǒng)多余無功，抑制送端系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)過電壓。調相機加裝于直流受端時，在交流系統(tǒng)故障清除后可能存在系統(tǒng)電壓無法恢復至穩(wěn)態(tài)電壓運行范圍內的情況，調相機進入遲相運行，改善系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)電壓水平。