变电设计中无功补偿装置的设计方式探析

朱月风

372923198810033820

摘要：随着我国社会经济的快速发展，工业、农业的生产对电量的需求也在不断提高。由于受到地理环境、水力资源、燃料运输等多种因素的影响，造成发电厂位置分布不均衡。为了能够提高电力系统的整体稳定，必须要解决远距离输电的问题。无功补偿能够解决在电力系统中电压不稳、电力损耗、无功电流的影响，确保电力系统的稳定运行。本文对无功补偿装置在电力系统中的应用进行分析，详细说明电力系统无功补偿的重要作用，对无功补偿装置分类进行介绍，确保无功补偿的整体效果得到全面增强。

关键词：变电站；电压；功率因数；无功控制；综合控制

引言

随着电力需求的持续增加，这推动了电力系统的发展建设，也强调了对电力供应稳定性和质量的要求。因为需求增加，但依靠过去的人工调压方式难以满足用电需求，因此需要采取更先进的电压控制技术，其中电压无功控制技术（VQC）就是最常用的一种，在变电站中有广泛应用。动态无功补偿装置可以跟随系统中用电负荷功率的变化而实时的调整其无功的输出，极大提高了无功补偿的效率，对电力系统的稳定运行有着重要的意义。静止无功补偿器(简写SVC)即动态无功补偿装置的一种。

1 无功补偿的定义

电网输送的功率包括两部分：即有功功率和无功功率。直接消耗电能，把电能转变为机械能、热能、化学能或声能等，利用这些能做功的称为有功功率。不消耗电能，只是把电能转换为另一种形式的能，并且，这种能是在电网中与电能进行周期性转换，这部分功率称为无功功率，如电磁元件建立磁场所用的电能。无功功率作为电气设备能够做功的必备条件，对供电系统和负荷的运行是十分重要的。这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送是不合理的，通常也是不可能的，所以在电网的合理位置安装无功补偿装置是非常必要的。无功补偿装置作为电力供电系统中的一个至关重要的装置，主要是通过减少供电变压器和电力传输线路的损耗，从而在一定程度上可以提高整个电力系统的供电效率。

2 变电设计中无功补偿装置的设计方式探析

2.1 集中补偿技术

集中补偿技术是应用较多的无功补偿技术方式之一，一般在电气自动化设备中使用无功补偿技术时，首先就想到集中补偿技术。该方式主要是在母线上安装电容器，并适当调整功率因数，使变电站终端电压得到全面提升，从一定程度上对变压器无功损耗做出补偿。集中补偿技术的应用较为简单，无须投入过多精力、人力，其补偿设备在正常情况下能够按照变压器的负荷状态决定提供任何补偿，与人工力量比起来效率更高，可以让功率因数得到极大的提升。同时，集中补偿技术方式的显著优势在于补偿率较高，后续的管理与维护工作也非常简单，深受业内欢迎。

2.2 区域图控制

这是传统电力系统进行电压调节的方式，有“九区图”和“十七区图”两种。其中“九区图”更为传统，是将无功上下限划分成九个区域，然后以此为基础在无功越限的条件下投切电容器，在电压越限的情况下调节变压器分接头；相对来说该方法简单易操作，所以过去应用十分广泛；但缺点是其没有考虑无功和电压之间的影响关系，给出的无功和电压的控制界限是固定的，所以无法产生持续性的控制结果，不能实时跟踪无功电压的变化。而“十七区图”是以此为基础的衍生方式，解决了上述方式的部分弊端，特别是考虑到了电容器投切开关和分接头调节的相互影响，而且该方式操作下可以使无功功率极为接近临界值，在电压越限、无功越限或同时越限的情况下都能产生一定的控制效果，所以应用范围也有所扩展；但该方法的缺陷是过于依赖电力系统的运行，需要借助系统运行获得电压最大变化量、无功最大变化量，而这两个数值在设定时更多的是依赖过往经验，准确性不高。

2.3 分散补偿技术

分散补偿技术主要是在供配电线路之中使用，即在指定的位置上安装对应的电容器，不过安装位置和供电设备之间的距离较短。在安装环节，可以按照分级补偿原则明确补偿的具体位置。分散补偿可以细分为三种拥有各自特点的技术方式：1）跟踪补偿技术。无功补偿的投切装置直接被看成为一种保护的装置，以此连接母线与电容器。这一补偿技术的优势较为显著，不仅补偿效果很好，安全性、稳定性也较高，备受青睐；劣势也比较明显，即投资成本过大。2）随机补偿技术。先利用电动机、熔断设备将电容器并联，再通过相关装备来补偿。其优势主要有安装、维护和管理都比较简便，后期维护工作也不会有较大支出。3）随器补偿技术。这是面向配电变压器的一种补偿技术，在配电变压器发生空载无功现象时就可进行随器补偿。它的优势在于经济适用，劣势是存在的局限性较大。

2.4 低压集中无功补偿装置

在目前的配网工程中，低压集中无功补偿是最为常见的一种无功补偿技术，低压集中无功补偿装置一般安装在低压变电所的配电室中，利用微机控制系统自动化的进行电容器的补偿，可以达到提高功率因数，减少电能损耗，稳定电压的作用。低压集中无功补偿装置的应用优势在于安装补偿装置后可以提高功率因数，达到理想的节能降耗目的。但是由于配网工程分布比较分散，很难进行集中的安置，因此低压集中无功补偿装置一般仅适用于配电网比较集中的区域。

2.5 配电线路无功补偿装置

通过在配电网工程中应用无功补偿技术，可以确保配电网电压的稳定，提高配电网运行的效率，减少电能的损耗，达到节约电能，提高能效的目标。配电线路无功补偿装置安装于配电线路的杆塔上，主要可以分为固定补偿式无功补偿装置和自动补偿式无功补偿装置。其中，固定补偿式无功补偿装置的安装比较简单，成本较低，但后期的管理和维护工作相对比较复杂，这种无功补偿装置主要适用于配电线路无功负荷相对较小的情况；而自动补偿式无功补偿装置是结合配网工程实际的运行情况和配电线路的运行参数，自动化的对并联电容器组进行调控，从而达到自动补偿和减少能耗的目的，这种无功补偿装置的管理及维护相对比较简单，投资回报率高，比较适用与功率因数较低、运行负荷较重的长距离配电线路。

3 结束语

总而言之，随着时代的进步，在科学技术水平持续提升的今天，无功补偿技术的出现使得电气行业自动化有了质的飞越。在实践中只有真正了解电气自动化系统中的无功补偿技术应用，才能进行深入的探索和研究，从而真正掌握其实际应用途径，推动电气行业的可持续发展。

参考文献：

[1] 王丽娟.变电设计中无功补偿装置的设计方式探析[J].山东工业技术,2017(15):221.

[2] 王剑龙.简析变电设计中无功补偿装置的设计方式[J].通讯世界,2017(11):174-175.

[3] 汤少彦.变电设计中无功补偿装置的设计方式[J].中国新技术新产品,2016(15):70-71.

[4] 倪建洪.变电设计中无功补偿装置设计方式探讨[J].智能城市,2016,2(06):270+272.

[5] 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.