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中吸收無功功率還是輸出無功功率。在系統電壓偏低時，它過勵磁運行，成為無功電源，可向系統提供無功功率，將系統電壓調高；在系統電壓偏高時，它欠勵磁運行，成為無功負荷，從系統吸收無功功率，將系統電壓調低。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時發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，同時受系統運行穩定性的限制，因此勵磁電流不能太小，其吸收系統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。調相機是傳統的動態無功補償裝置，由于其磁場繞組的時間常數較大，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無功補償的要求，需要采用動態響應更快的靜止無功補償器或靜止無功發生器。

調相機一般裝設于樞紐變電站。采用調相機進行無功補償的優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、連續地調節其無功出力；可雙向調節，既能吸收無功功率又能發出無功功率；滿載運行的調相機具有一定的過負荷能力，當因電力系統發生故障電壓急劇降低，使穩定性受到威脅時，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生，對于保持電力系統穩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；動態調節響應相對于靜止無功發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、向系統輸送無功率；

2、改善功率因數；

3、降低網絡中的損耗；

4、對調整網絡電壓和提高電能質量有較好的作用。

調相機運行特性

電力系統事故后運行曲線按照時間尺度可劃分為次暫態過程、暫態過程、穩態過程。對應于每段過程，調相機可分別發揮次暫態特性、暫態特性、穩態特性，為系統提供動態無功支撐。

1）次暫態特性。調相機具備次暫態特性，在故障瞬間內電勢保持不變，可瞬時發出/吸收大量無功。調相機加裝于直流受端時，可瞬時發出大量無功，支撐電網電壓，尤其對于多直流饋入電網，可減少多回直流同時換相失敗幾率，提高電網安全穩定水平。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，可抑制新能源大規模脫網，提高直流系統新能源輸送比例。

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

3）穩態特性。調相機具備穩態特性，300Mvar調相機具備300Mvar遲相和150~200Mvar進相的持續運行能力。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多余無功，抑制送端系統穩態過電壓。調相機加裝于直流受端時，在交流系統故障清除后可能存在系統電壓無法恢復至穩態電壓運行范圍內的情況，調相機進入遲相運行，改善系統穩態電壓水平。