变电设计中无功补偿装置设计方式探讨

吴跃

（国网蒙东呼伦贝尔供电公司经济技术研究所内蒙古省呼伦贝尔市021000）

摘要：变电设计中应用无功补偿原理的主要目的是为了改善电网运行环境，最大限度地减少电网中输电线路、变压器等设备所造成的电压损耗，达到提高电网供电质量与供电可靠性的目的，本文对变电设计中的无功补偿进行分析，

关键词：变电设计；无功补偿；装置；设计方式

前言：随着社会发展，人们生产生活中对于电能的要求越来越高，衡量电能质量的一个重要指标是电压。电压对于电路的整体运行情况具有重要意义，做好电压的控制和管理工作，将能够有效减少线路损失的问题，在很大程度上保证了电网的稳定运行，为人们提供良好的电力资源做出重要贡献。无功电力是影响电压质量的一个重要因素，做好无功电力的控制和管理工作，能够有效提高整体的供电水平。做好变电设计工作中无功补偿装置的设计工作，能够有效提高电网运行的整体效果，节约有限的电力资源，促进电力资源的优化配置。

一、无功补偿的基本概念

视在功率

视在功率主要值得是在电力线路中，电压和电流之间存在的差距与两者之间的乘积，通常在计算的过程中都是采用符号S表示，在计算的过程中通常都是有电流和电压进行相乘得出的一种功率形式。

1.2有功功率

指的是在交流电路中，电源在一定周期内发生的顺时功率变化和平均值变动现象，就目前的电力能源输送情况分析而言，有功功率主要值得是其在工作中所负载电阻消耗的能源和功率。这种能源形势通常以P来表示。

1.3无功功率

在一般情况下，电感或者电容在线路中的运行情况下，通过将电源能量将电能质量转变成为相关能量储存起来，然后在应用的过程中将其返还给电磁场或者电源，以供电源进行良好工作。这种交换过程中没有受到其他环节的影响，也未曾发生过相关电能变动，因此在这个过程一般而言都是无功率值的过程，也被称之为无功功率，用符号Q表示。

电力系统中常用并联电容器的办法来补偿用电设备需要的无功功率，以此来提高功率因数，这被称为电容无功补偿法。通常我们用相位超前90的容性无功电流抵消一部分相位滞后90。的感性无功电流，或者说补偿一部分无功电流（也就是说使ILIC）。并联电容器以后，功率因数角比补偿前的功率因数角减小了，功率因数C0S就增大了。但并不改变感性功率负载的有功功率。只是得到同样的有功功率所需的视在功率减少了。就无功补偿装置而言，其在输入的过程中通过将具体的功率符合装置与感性功率负荷装置并联在一起，形成一个统一的电路形式，同时通过两者之间的能量转换来进行能源交接，这种方式通常被称之为无功功率补偿。

二、变电设计工作中无功补偿的方式

在变电设计工作中，不可避免地会涉及无功补偿问题。输电线路、变压器以及电力系统中的运行电路都需要无功电路的存在，这对于电力系统的正常运行具有重要意义。完全有用的功率是只存在于理论建设当中的，而在电力运行系统的实际工作当中，对于无功十分需要。变电设计工作当中，进行无功补偿的方式主要有采用并联电容器的分散安装形式，在单台电机处进行无功补偿，在用户车间的配电屏和配电变压所进行无功补偿等等。无功补偿主要存在于电路运行系统当中的一些关键环节，这对于电力运行系统起着至关重要的影响作用。通过无功补偿，能够在很大程度上促进电力运行效果。无功补偿能够在提高运行效率，减缓机械设备的磨损，增强电力运行的安全性方面都发挥重要作用。

三、变电设计中无功补偿装置的设计方式探析

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[2]。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。但是值得注意的是，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，因此若是使用的同步调相机容量比较小，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

电容器设计也是变电设计中无功补偿装置设计的一种常见方式，电容器无功补偿设计，就是在电网中并联电容器，从而实现容性负载提升，这样电网系统在进行容性功率吸收或者输出时，就可以更好的实现线路中感性负荷方面的无功要求，进而实现最佳的无功补偿效果。同时利用电容器进行无功补偿设计，投资费用比较少，并且调试方便，既可以集中式的进行使用，也可以分散性的进行设置，因此此种设计当时的灵活性是比较好的。由于电容器无功补偿设计具有如此多的优势，因此有数据调查显示，在我国已经有90%的电网系统利用电容器设计进行无功补偿[3]。但是在利用电容器进行无功补偿时，必须要保障无功功率与节点电压数值之间呈现一种正比例关系，这样才能减少电力系统之中电压的损耗，若是在进行电容器无功补偿设计时，无法满足这一要求，实际补偿效果也会受到一定的影响，这是现下应用电容器无功补偿设计方式的一大难点，为此还需不断的加强电容器无功补偿设计方式方面的研究[4]。

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[5]。但是在应用电抗器进行无功补偿设计时，若是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静止无功发生器设计

在电网技术快速发展的过程中，在进行电路系统无功补偿时，开始尝试使用静止无功发生器设计，此种设计方式主要是在线路之中加一个自变换电流，从而实现无功补偿作用。在静止无功发生器设计中，可以对交流电压相位进行控制，但是却不会受到交通电压的幅值影响，通过完成交流上的相位，进行更好的无功功率输出或者吸收，并且只有将SCG启动时，才能对电容进行充电，进而建立直流电压。而在正常运行过程中，因为会存在一定的消耗，电流失量无法垂直，因此可以利用SVG进行功率补偿。但是由于此种设计方式，不能与电网直接进行连接，因此在将其应用到高压系统之中，必须要利用串变压器进行连接。

结束语：

我国电力系统始终处在良好的发展状态之中，随着社会经济发展水平的不断提高，电网建设规模逐渐扩大，但是我国的国情决定了变电站分布不均的现实情况。无功补偿装置，能够有效提高电网电能的传送质量，对于减少电网运行过程中的线路损耗问题起到良好的促进作用。在变电设计工作中做好无功补偿装置的设计工作，能够有效维持电网运行的安全性和稳定性，同时在很大程度上还能够促进社会经济的发展，保障人们的生产生活。

参考文献：

[1]王林.简析变电设计中无功补偿装置的设计方式.科技展望，2015（4）：84-85.

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

[3]聂宁.变电设计中无功补偿装置的设计方式探析.通讯世界，2015（5）：124.