变电设计中无功补偿装置的设计方式探析

高忠国

辽宁邮电规划设计院有限公司 辽宁省沈阳市 110179

摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，变电设计工作越来越受到重视。在变电设计中，无功补偿装置发挥着重要的作用。无功补偿装置因其自身优点被越来越多的变电站工程项目应用。变压器都利用了电磁感应原理，将电能转化为机械能。但是在两种能量的转化过程中需要依靠交变磁场来实现响应的转化目的，也就是说电能和机械能不能直接进行转换。本文将对无功补偿设计进行研究，并重点从无功补偿电容器和无功补偿发生器两方面对无功补偿装置进行论述。

关键词：变电设计；无功补偿；设计

引言

低压无功功率补偿系统装置，对电压有着较强的灵敏性，如果操作不合理，会引发诸多问题，不仅会损坏电气元件，而且严重时会破坏整个配电系统，甚至是引发一些安全事故，表明应重视该装置应用的重要性和必要性。通常情况下，低压无功补偿设置，在稳定和提升供电电压质量上发挥重要作用，再加上配电网面积和规模较大，面临的负荷情况繁琐复杂，为避免出现线路损失、能耗加大等情况，应重视无功功率补偿装置的选型与应用，这有着重要的现实意义。

1无功补偿装置的工作原理

电网的功率输出有两种：一种是有功功率，通过电能的损耗进行热能、动能、声能等的能量转换，也就是通过电能的消耗进行能量的转换；另外一种则是无功功率，这种功率不进行电能的损耗，而是直接进行形式的转变，但是这是变电炉进行工作的重要基础。由于这一部分的能是在电网里和电能定期转变的，所以称这一部分的功率为无功功率。无功补偿的工作原理主要是将容性与感性功率负荷的两种装置在同一电路中进行并联，实现两种装置之间的负荷交换。通过这种方式，感性负荷通过容性负荷的无功功率进行补偿。通过无功补偿装置，能够对提升电网里有功功率的占比比率，降低发电以及供电设施的容量，减少资金投入，减少无功的消耗具有重要意义。在最为接近负载的位置进行运转所需的无功功率的补偿，通过无功功率的供给，扩大系统的容量，提升电能使用效率，减少对变压器的负载与压力，降低对于变压器以及电路的消耗，减少电量的浪费与损耗，对于提高电量使用质量，提高用电装置的工作环境，减少设备使用中的故障发生率以及降低对变压器等装置因损坏形成的更换或维修投入，合计进行经济分配具有重要的意义。

2变电设计中无功补偿的概述及设计原理分析

根据国家电力部的规定，功率因数为0.9或更高的用户被定义为高电压用户，且如今的低电压用户的功率也在0.85至0.9之间徘徊。从这些数据可以看出，在我国，用户的用电功率非常高。由于城市的经济发展越来越来昌盛以及城市用户的不断增加，我国城市开始无法承受超负荷的用电功率和电力供应不足，从而导致电力供应不均。无功功率可通过提高电网的功率因数，减少在电压传输过程中的电压损耗，因此使用无功补偿概念的目的是通过增加功率因数来改善用电现状。此外，无功补偿还包含许多技术，例如腔室设计、电容器设计、电抗器设计以及发电机的静态设计。无功补偿的设计方式的原理允许其安装并连接到电路系统设备，以平衡电力系统的容性无功功率。无功补偿被注入到线路中，这也称为无功补偿方法。无功功率在电力系统的运行工作是由两个方法组成的。这两种补偿方式会根据电力系统的实际运行而有所不同，但是两种补偿方式都在各自的领域发挥着独特并有效的作用，这也反映在电力系统运作过程中。

3变电设计中无功补偿装置的设计方式探析

3.1低压自动无功补偿装置设计综述

在变电站的低压一侧进行自动无功补偿装置的安装，不仅能够提高变电站的功率参数值，让其在较高数值范围内运行，还能够保障无功电流可以不通过短网以及变压器，进而减少对短网及一次侧的无功损耗。相比于中压无功补偿方式，具有较强的能源节约以及效果提升的作用。但是相对于其他两种方式，需要进行较高的资金投入。传统的低压无功补偿设备需要依照不同的补偿容量进行相应的电容器投切，非常容易造成补偿设备里边的继电器以及熔断器因为频繁更换而烧坏，进而导致补偿容量的降低。所以经常需要大量的人力进行检修与维修工作，造成一定程度的工作效率不高。但是通过采用自动化的方式，在低压无功补偿装置中添加动态补偿的设施，避免在设备工作过程中频繁的投切行为，既能够满足补偿容量的需求，达到无功功率补偿的作用，还能够在一定程度上提高有关部件的使用寿命。

3.2无功功率补偿柜柜体的选型设计

在对无功功率补偿柜柜体的选型设计上，应严格遵循无功功率补偿原则，即为全面规划、合理布局和分级补偿，既要促进配电网安全运行，又要符合分线、分站变电站，还要满足总无功需求。采用多种补偿方式时，应以降损和调压相结合，以降损为主、兼顾调压，确定低压集中补偿、电动机定补，合理设计无功功率补偿装置。对于电容器和电抗器的设置，两者要隔离开来，除了确保每个柜体之间留有一定距离，也要熔断器隔离电缆、母排等器件。与此同时，要合理使用强制通风系统，结合电容器经验法则，控制运行温度范围为40~45℃。很多无功功率补偿装置需要较高通风条件，前后端需设置进风口，同时，要增加抽风扇形成风道，为避免风扇意外跌落，要加以稳固后，添加配套的恒温调节器、报警装置等，第一时间内检测出跳闸、风口堵塞等问题。当然，柜子选型设计时要遵循安全原则，规范操作电容器的装配，加用安全防护板，距离柜子顶部180~200mm，便于通风和散热。

3.3无功功率的人工补偿装置

（1）高压集中补偿电容器的安装位置是高压电容器室中，而且直接和高压母线连接。（2）低压集中补偿电容器的安装位置是低压容器中，而且直接和低压母线进行连接。一般选择放电电阻以及指示灯作为放电口。（3）低压分散补偿电容器的安装位置是与低压配电箱连接在一起，还有另外一种连接方式就是和用电设备进行并联。该装置主要是通过用电设备的绕组来完成放电。

3.4变电设计中无功补偿装置的静止无功发生器设计

随着电网技术的飞速发展，当引入无功补偿装置系统时，静止无功发生器的设计开始受到检测。这种设计主要用于在线路上增加转换电流以提高无功补偿效果，当使用静止的无功发生器时，则可以实现控制交流电压但不影响循环电压的幅度。通过完成相位交流，可以获得最佳的无功功率。由于在操作期间消耗了一定的电量，因此无法测量实际的损失。这样，可以使用静止无功发生器设计方式来弥补这一缺点。但是，由于这种设计方式不能直接连接到电源，因此在高压系统中使用时必须将其连接到电源变压器。

结语

综上所述，在科学、合理的范围内进行无功补偿装置的使用，对提升变电企业的用电质量，减少电能消耗，抑制谐波具有重要的意义。本文通过分析当前变电炉的用电系统以及无功功率的需求，发现进行低压无功补偿装置的使用，对解决电能损耗，提升无功补偿效果最好。并且详细阐述了自动无功补偿装置的设计，对其应用效果进行了阐述，能够得到良好的无功补偿效果。

参考文献

［1］高三策．SVG无功补偿装置的设计与实现［D］．东北农业大学，2019．

[2]潘友权.低压YTSVC型动态补偿装置在化纤行业中的应用[J].电子技术与软件工程,2019,No.165(19):232-233.

[3]李品斌,戚桂东,莫启海.低压无功功率补偿装置在无线发射台的应用[J].视听,2020,No.155(03):72-73.

[4]齐赫男,陈健.探究低压成套无功功率补偿装置检测的若干问题[J].百科论坛电子杂志,2020,000(004):829.