浅论变电站无功补偿设备及运行维护策略

浅论变电站无功补偿设备及运行维护策略

发表时间：2018-08-15T11:51:36.287Z 来源：《基层建设》2018年第19期作者：徐跃丹

[导读] 摘要：变电站内无功补偿装置正常运行及正确投切是保证电网系统及设备安全稳定运行的关键。

广东电网有限责任公司揭阳供电局广东揭阳 522000

摘要：变电站内无功补偿装置正常运行及正确投切是保证电网系统及设备安全稳定运行的关键。文章主要分析了变电站无功补偿设备及运行维护措施，以供参考。

关键词：变电站；无功补偿；运行维护

引言

变电站无功补偿的主要作用是补偿主变压器无功损耗以及输电线路输送容量较大时电网的无功缺额，适当补偿部分线路及间隔负荷侧的无功损耗。合理配置无功补偿设备，调整系统电压在合格范围内，科学合理配置无功补偿设备，确保电网潮流分布合理，对于系统安全、经济运行，向用户提高可靠、优质的电能有着重要的意义。

1无功补偿概述

无功补偿的基本原理是能量的交换，感性负载吸收无功功率，容性负载发出无功功率，无功功率相互抵消。一般都是在具有感性负载的电路中加入无功补偿装置，来提高功率因数。假设补偿前功率因数为，补偿后功率因数为，电路有功功率为P不变，根据有功功率、无功功率和视在功率三角形原理，则补偿容量。对于无功补偿的分类，有多种不同的分类方法。例如：根据调节速度和性质，可以分为静态补偿和动态补偿；根据投切方式的差异，分为延时投切、瞬时投切和混合投切；根据不同的安装位置，分为集中补偿、分散补偿和就地补偿[1]。目前来看，经典的静止无功补偿器（SVC）已经发展较成熟。而静止无功发生器（SVG），因为其需要更加复杂的控制方式但具有更加良好的性能，也在逐渐发展中。静止同步补偿器（STATCOM）是当今新型的无功补偿装置，并联在电路中可以吸收或发出无功功率以改善电网性能，但其控制策略尤其复杂，更重要的是价格较贵，所以其实际应用还较少。

2变电站无功补偿设备

2.1调相机

调相机能够将无功补偿应用于电力设备中，应用原理与空载运行状态的同步发动机类似，通过应用励磁运转，能够保证系统接收到无功功率，充分体现无功电源应用优势。当系统处于欠励磁运行状态时，能够将理性功率传输至调相机，进而实现无功负荷。当励磁运转时，设备可以自动调理，此时，同步调相机能够根据设备电压，对无功功率进行改变，通过调理电压，保证系统运行质量。同步调相机属于旋转机械设备，因此，有功损耗比较大，另外，如果同步调相机的采纳容量比较小，就会造成单位容量运行成本增加。现如今，无功抵偿设备仅仅被应用于生产运行中，随着科学水平的提升，其操作技能也会不断提高，能够有效促进操作功能的改善。

2.2并联电容器

在无功补偿中应用电容器，能够获得较高的经济效益，不仅应用成本比较低，而且设备调试运行方式简单，损耗较低，可以实现集中应用或者分散应用。现如今，在我国电力系统中，90%的无功补偿容量均采用电容器来实现。但是，需要注意的是，电容器所提供的无功功率与其所对应的节点电压数值平方成正比关系，因此，如果节点电压比较低，则很难提升无功功率。目前，500kV变电站并联电容器型式类别有组架式和集合式两种，每组电容器分相布置并采用双星型接线，双星型同相并接后再串联电抗器，通过35kV断路器并接在主变压器变低侧 35kV单母线。主要用于：在无功功率需求较大导致站内母线电压下降时，根据电压控制要求投入并联电容器，向220kV电网和主变压器集中补偿无功功率，维持电压水平；而电压水平较高时则退出运行[2]。

2.3并联电抗器

在无功补偿设备中，并联电抗器是十分重要的内容，其应用优势在于通过增加理性无功功率，能够促进电力系统中冗余容性无功功率的平衡，当电力系统负荷较轻，运送功率比较小时，其能够发挥十分重要的作用。导线中的电容性的作用在于保障输电线路容性充电功率逾越理性无功功率，为了确保电力系统电压平衡，必须保证系统的无功平衡，避免造成电压升高，影响系统运行稳定性。

2.4无功补偿器

无功抵偿器又被称为停止无功抵偿器，其作用在于应用输电系统的波阻抵偿以及负载无功抵偿。无功补偿器（SVC）的类型有很多种，包括晶闸管操控电抗器（FC+TCR）、晶闸管投切电容器（TSC）、晶闸管投切电抗器（TCR）等等，比如在TCR结构的应用中，其能够通过操控晶闸管触发角，改变接入系统的等效电纳，进而调理系统中的无功功率[3]。但是，需要注意的是，在这一结构形式的实际应用中，由于晶闸管具有班控的特性，如果被触发导通，则只有当流经的电流低于保持电流时，才能够受控导通一次，容易出现操作滞后的问题，这样就会对无功补偿效果造成不良影响。

2.5静止无功发生器

停止无功发作器（SVG）属于第三代无功抵偿设备，通过应用全操作器材，能够对交流上的电压相位进行调控，如果交流电压的幅值会由于直流上电压幅值影响，依然能够保证一定限制范围内的操作稳定性，进而完成输出和吸收无功功率的作用。

3变电站无功补偿设备及运行维护

3.1合理明确无功补偿容量

通过以上的分析了解到，无功补偿技术虽然在应用的过程中具有较强的应用优势，但也会受到实际因素的影响而出现应用不合理的现象。因此，在无功补偿技术应用的过程中，应根据电气自动化系统的实际情况来明确无功补偿的容量。例如，根据安装片区的实际情况来明确变电站无功补偿容量，在无功调节方面，变电站具有较强的能力，保证功率因数在用电高峰的负荷达到0.98，根据实际运行参数设计无功补偿容量。每一个片区的无功补偿容量有所不同，而且受到电气自动化系统片区的实际运行情况不同，也会使得每个地区的无功补偿容量存在很大的差异，这也是无功补偿技术应用过程中重点需要思考的问题。另外，在变低侧符合以及变压器负荷无功补偿的过程中，可以由变电站无功补偿，并结合实际情况合理设计无功补偿的容量，从而有效避免无功倒送的现象。

3.2加强对电能损耗和功率的重视

无功补偿负荷电流通过变压器和线路时会产生电能损耗和功率，因此在配电网中应该对此加强重视，电网需要的功率和功率因数两者呈现此升彼降的趋势，也就是说功率因数较低的话，那么电网所需的功率就会较多，而这时就会造成较大的电能损耗。因此，安装无功补