变电设计中无功补偿装置的设计方式研究

陈跃洋

（深圳中广核工程设计有限公司广东深圳518000）

摘要：随着经济建设的不断加快，电网建设与电网普及覆盖面也在不断扩大，但是，由于我国电网建设起步较晚，容易出现供电不良、供电分布不均等现象，这对城市用电造成了一定的影响，而无功传输可以减少电网电压输送损耗，因此，为了能够更好的提高电网电能输送量，为居民用电量提供有效保障，加强变电设计中无功补偿装置设计方式研究就显得十分重要。

关键词：变电设计；无功补偿装置；设计方式

1分析无功补偿的原理

电力网络输出功率涵盖有无功功率以及有功功率两部分内容，其中，无功功率即指不直接针对电能进行消耗，能够电能转化成另外形式的能，此类能为电气设备做功必要条件，同时，在整个电力网络中，其能够完成跟电能相互间的周期性转换；有功功率则是通过电能的直接消耗，使之转化为其他形式的能，例如机械能以及热能、化学能等类型，基于这些可以完成做功。需要注意的是，无功补偿基本原理在于，在相同电路上，使得拥有感性功率负荷的装置以及具备有荣性功率负荷的装置进行并联，便于能量能够在两类负荷相互间实现流通，进而基于容性负荷所进行输出的无功功率运用，补偿感性负荷实际所需无功功率，立足实质性角度来看，即指通过交流电力容器针对本来的电力网络或者是变压器展开有效代替，进而完成对所需无功功率的合理提供。

2分析无功补偿在变电设计中的重要性

异步电动机和变压器等电力系统中常见的设备和普遍的用电设备都属于感性负荷设备，这些设备在运行的过程中需要无功功率的提供。无功电源主要可以分为发电机、静电电容器、静止补偿器以及同步调相机等。生产无功功率基本上是不需要任何能量的，但是，无功功率在沿着电力系统的输电网络进行传播的过程中就会产生非常大的有功功率的消耗和电压的损失。发电厂如果把这些无功功率直接提供给用户的话，会因为输电线路上损耗大量的电能和电压造成巨大的经济损失。为了避免这种情况的发生，最大程度上的减少无功功率在输电线路输送过程中的损耗，有效增大配电设备的工作效率，应该采用“分级补偿，就地平衡”的无功补偿设备配置方式，对无功补偿设备进行合理的配置。通过对于无功补偿装置合理的分配以及改变电网的无功潮流分布，可以极大程度的减少有功功率和电压在电力输送过程中的损耗，达到改善居民和企业用电质量的目的，同时也能减少供电单位的经济损失。在无功补偿装置设置的过程中，应该具体的从电网电压、有功分配、调相调压、有功分派、限制谐波电压、系统稳定性、暂时过电压和潜供电流等方面来考虑无功补偿装置的地点设置问题、控制方式问题、接线形式问题，以及保护措施和技术条件等问题。

3变电设计中无功补偿装置的设计方式

3.1调相机设计

在进行变电设计无功补偿装置设计时，调相机设计是以往最常使用的一种设计方式，具体而言，调相机无功补偿设计方式应用过程中，主要是利用了同步调相机这一装置设备，此种装置设备与发电机的原理大致相同，是通过励磁运行作用让电力系统中接收到无功功率，而当欠励磁运行时，电力系统又可以将感性电磁再次传输出去，这样就实现最佳的无功负荷运行效果。因此，在进行调相机无功补偿设计时，重要的就是对励磁运行装置进行调节控制，从而实现同步调相机对装置中无功功率电压的吸收或者输出，为电力系统的安全运行提供最大限度的保障。但是需要注意的是，在进行调相机无功补偿设计时，由于同步调相机属于旋转式机械，在运用的过程中有功损耗比较大，因此，如果是使用的同步调相机容量比较小，容易造成成本方面的浪费，因此，在电网系统运行需求量不断增加的今天，利用调相机进行无功补偿设计还应不断进行改进。

3.2电容器设计

电容器在无功补偿的运用，其作用原理就是并联在系统中，提高容性负载，然后再向系统吸收和输出容性功率，达到线路以及感性负荷对感性无功功率的要求，从而实现无功补偿的效果。通过电容器来无功补偿，不仅只需要较少的一次性投资与运行费用，而且安装调试方便、损耗低、效率高，不仅能够集中使用，也能分散装设。目前，我国电力系统中通过并联电容器实现了大概90%的无功补偿容量。然而，这种装置提供的无功功率和相关的节点电压数值的平方是正比关系，也就是说如果节点电压降低，要提高无功功率的时候，其提供系统的无功功率却会减少。这就意味着，就补偿效果而言，系统电压改变的时候，这种装置的补偿效果并不理想。

3.3电抗器设计

利用电抗器进行无功功率补偿，电抗器设计主要就是将电抗器并联在一起，从而实现无功补偿效果，应用此种设计方式可以增加感性无功功率，从而起到平衡电力系统容性无功功率与感性无功功率的作用，因此，电抗器无功补偿设计方式在一些输送功率比较小，负荷比较轻的电网系统中，具有很好的无功补偿效果，同时对于早期的电网系统以及一些新建的电网系统中，都可以进行使用。但是在应用电抗器进行无功补偿设计时，如果导线中的电容性使容性充电功率提升，从而导致电网系统中的感性无功功率降低，在进行电抗器设计时，必须要保障电压水平衡，维持系统中的无功平衡率，这样才能防止电力系统内部的电压增大，从而对电力系统的运行安全造成影响。

3.4无功补偿器设计

无功补偿器，也就是静止无功补偿器，属于第二代无功补偿装置，其应用的地方有输电系统的波阻补偿以及负载无功补偿。其实际代表有固定电容器+晶闸管控制电抗器（FC+TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）、晶闸管投切电抗器（TCR）。TCR结构（见图1）的无功补偿器其无功补偿的原理是利用控制晶闸管触发角，将接入系统的等效电纳进行改变，从而使系统中无功功率的输出得到调节。但是这种装置存在一个问题：因为晶闸管具有班控的特性，如果被触发导通，那么只有等其流经的电流低于维持电流之后才会关断，所以，每半个电源周期的时间之内，反并联晶闸管对仅可以受控导通一次，这就意味着，TCR理论上难免会出现控制滞后，这对补偿系统的动态响应性能有着一定的影响。

4结语

总之，在进行变电设计时，优化运用无功补偿技术显得十分重要。在日常电力实践中，为全面确保电力网络安全稳定运行，实现电路运输以及电气设备损耗的显著降低，强化电能利用，则需正确采取有效的无功补偿方式措施，相关电力设计技术人员需给予重点关注，旨在推动电力行业可持续稳步发展。

参考文献

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[2]聂宁.变电设计中无功补偿装置的设计方式探析[J].通讯世界,2015(05):124-125.

[3]杨琳.变电设计中无功补偿装置的设计方式探析[J].通讯世界,2014(15):118-119.

[4]王林.简析变电设计中无功补偿装置的设计方式[J].科技展望,2015(04).

作者介绍：

陈跃洋（1987.07.09-）；男；江苏盐城；汉；本科；工程师；输变电设计；中高压无功补偿；深圳中广核工程设计有限公司。