简析变电设计中无功补偿装置的设计方式

简析变电设计中无功补偿装置的设计方式

发表时间：2018-02-08T15:52:08.367Z 来源：《防护工程》2017年第29期作者：孙超

[导读] 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。

国网冀北电力有限公司秦皇岛供电公司河北省秦皇岛市 066000

摘要：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。本文就变电设计中无功补偿装置的设计方式进行分析。

关键词：变电设计；无功补偿装置；设计方式

在经济建设快速发展过程中，电网建设与电网普及覆盖面不断扩大，但是由于我国电网建设起步较晚，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越发重要。

1 变电设计中进行无功补偿的必要性

电力传输系统中最常见的用电设备有变压器、异步电动机、输电线路等，大部分设备都是属于感性负荷性质的元件，在运行的过程中应该要向这些设备提供相应的无功功率，无功电源主要有发电机、静电电容器、静止补偿器等，无功功率的产生一般不会产生太多的能耗，但是无功功率在传输的过程中会产生电压以及功率的损耗。如果是由发电企业直接向用户提供无功功率，则会导致输电线路以及变压器因为输送大量的无功功率造成能量损耗，对经济效益是一种损耗。因此在电能的传输过程中，为了最大限度地减少无功功率在传输过程中的损耗，提高输电、配电设备的功率，应该要加强无功补偿设备的配置，按照分级补偿和就地平衡的原则进行合理的布局。合理地布置无功功率的补偿容量，改变电力网的无功潮流分布，可以减少电能传输网络中的有功功率的损耗以及电压的损耗。从而对用户端使用的电能的质量进行改进。在进行无功补偿装置的设置过程中，应该要根据电网的电压、系统的稳定性、无功平衡等多方面的要素，对补偿装置的设置地点、补偿装置的容量、种类形式等进行确认。电气的安装过程中，应该要从安装地点的自然环境、各种装置的接线方式、布置形式等方面出发，避免装置引起的操作过电压和谐振过电压对电能产生影响。

2 无功补偿的概念和原理

在供电系统中，所谓的无功补偿是对无功功率补偿的简称，主要功能是提高供电效率，降低输电线路损耗以及供电变压器，提高电网的功率因数，改善供电环境。所以，无功补偿在电力系统中占据着不可缺少的地位。对无功补偿装置进行合理的配置，可以提高供电质量，减少电网损失，假如选择不合适的电网，就可能导致电压不断波动，谐波不断增大等诸多问题。在电网输出的功率中，包括了无功功率和有功功率两部分，无功功率不可以直接消耗电能，把电能转化成另一种形式的能，而这种能是电气设备做功不可缺少的条件，与此同时，它还可以实现和电能的周期性转换；有功功率主要是直接消耗电能，把它转化成其他形式的能，比如化学能、热能等，并且利用这些能做功。

所说的无功补偿的原理指的是，把具有感性功率负荷的装置和具有容性功率负荷的装置在同一个电路上实现并联，使能量可以在两种负荷之间可以相互流通，进而利用容性负荷输出的无功功率，对感性负荷所需要的无功功率进行补偿。从实质方面分析，就是用交流电容器代替原来的变压器或者电网，进而提供相应的无功功率。

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。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。

3.3 无功补偿器（SVC）设计

无功补偿器是第二代无功补偿装置，通常而言是指静止无功补偿器，其应用范围有输电系统的负载无功补偿以及波阻补偿。具有代表性的有晶闸管投切电抗器（TCR）、晶闸管控制电抗器+固定电容器（TCR+FC）、晶闸管投切电容器（TSC）。实现无功补偿的原理就是通过控制晶闸管触发角，来改变接入系统的等效电纳，从而实现调节系统中无功功率的输出的目的。但是该种装置尚存在问题：由于晶管具备班控的特点，一旦被触发导通，则只有等到流经它的电流不超过维持电流之后才能够关断，因此在半个电源周期时间范围内，反并联