摘要：新时期，特高压直流技术迅猛发展，加之清洁能源的深度开发，电网特性变化较为明显，频繁出现电压支撑不足、无功储备降低等多种问题，无法保证大电网运行的安全性与稳定性，这就要求电网具备较高的无功补偿能力。本文以维护电力系统稳定运行为研究目标，重点阐述了调相机结构原理、技术优势，并简单论述了调相机技术的实践运用情况，希望对相关工作有所帮助。

关键词：调相机；新技术；电力系统

引言：

基于可持续化发展战略理念下，国家为保护生态环境，解决化石能源日渐匮乏的问题，逐渐注重对新能源的研发与利用，随着研发工作的持续深入，新能源得到广泛运用。但也出现强直弱交的问题，故而需要灵活运用电力系统调相机技术，充分发挥技术优势，发挥无功补偿设备的功能。

1调相机的结构与原理

调相机属于一种作用于电动机状态的同步机，不具备调速系统与机械负载，不可自行启动，结构组成包含变压器、调相机本体、冷却系统、励磁系统、启动系统。

（1）变压器。调相机运行期间，变压器可提供20KV的额定电压。

（2）调相机本体。包含隐极机、凸极机量化两种。隐极机进相范围小，冷却方式复杂，极对数6-10；凸极机冷却方式相对简单化，进相范围大，但制作工艺呈现复杂化特征，故而应优先选择隐极式调相机。

（3）冷却系统。空气冷却系统运用较为广泛，结构简单化，便于技术人员维修与保养，多运用于中型或小型调相机。系统运行原理为：采取间接方式将水当作冷却介质，以此冷却调相机风冷器，采用闭式循环冷却方式。

（4）励磁系统。励磁系统与同步发电机存在诸多相同点，包含自并励、交流两种。考虑到电力系统对调节需求、容量方面的要求，现代大型发电机组多采用自并励方式，对电网电压变化感知灵敏，强化调相机无功能力[1]。

（5）启动系统。包含自启动、静止变频器启动、拖动启动、液压耦合几种。自启动方式运用较为广泛，又分成阻尼绕组和变压器降压启动；静止变频启动的电流小，从静止状态转变成额定转速期间运行状态平稳；拖动启动则需搭配启动电机，再由离合器分开；液压耦合则应装置耦合器。

2调相机技术的优势与缺点

查阅相关资料可知，调相机技术优势较为显著，主要体现于以下几点：

其一，次暂态特征。一旦出现运行故障，调相机可第一时间吸收或发出瞬时无功，避免出现工频过电压等问题，保证电网电压的稳定性。

其二，系统电压对无功输出与过载能力的影响小，调相机可快速发出无功功率，数值大于额定容量的2倍。针对运行阶段存在的问题，提供无功支撑。

其三，进相能力良好。根据相关调查结果显示，最大进相能力为调相机额定容量的2/3。

其四，实现长期稳定运行。与传统模式下同步电机技术相比较，调相机具有较强的抗干扰能力，可实现长期稳定运行。

其五，使用时间长，体积小。就目前状况而言，调相机使用时间约为30年，与同类型设备相比较，占地面积约为其他设备的1/3。

同时，调相机技术也具有一定缺点，需要在实践运用期间做好预防措施。技术缺点包括：出现运行故障时，调相机会向电力系统输送短路电流，不宜运用于存在短路电流的电网；针对旋转设备展开运行维护期间，操作流程过于复杂化，功率损耗不得大于1.5%。

3电力系统中调相机技术的实践运用

3.1大容量调相机实践应用

正常情况下，高压直流接受端主要设置于负荷中心位置，但极易发生多馈入情况，由于无功支撑缺乏，出现低电压问题，一旦电压起伏跌落现象明显，造成换相失败。在调相机次暂态性的作用下，故障形成瞬间电势不变，同时吸收并输出无功功率。

而高压直流输送端建于新能源较为集中的区域，近区交流、直流闭锁、换相失败等故障形成，导致送端过电压。通过发挥调相机进相运用的优势，短时间内吸收无功，更好地抑制暂态过电压，以此避免新能源脱网，还能合理优化新能源输送比例[2]。

3.2分布式调相机技术的实践运用

以某大型光伏项目为例，地处西藏芒康县，周边地势较为平坦，采取高支架设计方案，运用调相机过程中能结合工程实际情况选择相关设备与布置方式，充分发挥调相机的作用。

设备选择：分布式调相机系统由变压器、润滑油、变频启动、开关设备、监控等系统构成，本次选择隐极机形式的调相机，不会占用较大的空间且便于搬运。现阶段，对于50Mvar级调相机来说，主机选用空气冷却系统，将转子两端风扇作为驱动机，带动风路良性循环。经系统化调查研究决定，该工程每个升压站共设置4组50Mvar级调相机，设备参数为：设有变频启动装置，进线电压35KV；配置自并励励磁系统与启动励磁；一台变压器，容量60MVA。

布置方式：考虑到该项目建设地点海拔高，加之日间与晚间温差大，为确保变频启动系统、润滑油等多个辅助系统稳定运行，采取户内厂房式的布置方式，以此实现长期稳定运行，降低后期维护任务量。厂房一层布置调相机组设备，直流励磁母线上进线，变压器选择电缆出线的模式。对于封闭类母线，需在厂房外部设置钢架起到支撑母线的作用，厂房内部则选择吊装方式。同时，配置防火安全系统，依据整体运行需求针对墙体、门窗、屋面等区域进行防火处理。

辅助系统：分布式调相机应用过程中，应配置经济性良好、结构简单的辅助系统，提升调相机运行的经济性、可靠性、安全性。设计辅助系统时，应根据项目实际需求，在不影响调相机运行的基础上，科学化降低备用容量、辅助设备数量，优化运转工艺环节，减少不必要的工质损失与能源损耗，还能间接减少项目初期资金投入，以及系统后期维护成本。不仅如此，设计辅助系统压力、温度、速度等有关参数时，参考国家有关设计规范，为调相机稳定运行保驾护航。

总结：

总而言之，在时代快速发展背景下，新能源行业得到快速发展，其中在电力系统中调相机技术引起社会广泛重视，该项新技术具有寿命长、稳定性良好、无功率调节强等多样化的优势，综合利用价值高。电网公司进行战略规划时，初步确定在多个地区电网或特高压直流工程中增设调相机，最大程度上避免多回直流换相失败情况的出现，提升电力系统运行的稳定性，满足人们用电需求。

参考文献：

[1]金萍，杨贵，王焰.5G技术在电力系统新能源接入中的应用研究[J].湖北电力，2023，47（1）：112-117.

[2]耿泉峰，李晶，郝文超.面向新型电力系统的跨台区光伏用电负荷研究——评《新能源发电建模与并网仿真技术》[J].中国有色冶金，2023，52（4）：152-152.