電力變電設計中的無功補償技術應用分析

許媛

電力變電設計中的無功補償技術應用分析

許媛

（國網陜西省電力公司漢中供電公司）

無功補償就是通過并聯的方式將帶有容性及感性的兩種功率符合的裝置安裝在同一線路上。本文將以分析無功補償技術為切入點，就電力變電設計中如何有效應用無功補償技術進行探討，希望對于提高變電站的應用性有所幫助。

電力變電設計；無功補償技術；應用

在我國人民生活、生產用電增多的情況下，電網運行的安全性不斷降低。對此，應當加強電力變電建設，確保變電運行安全、合理、高效。但要想使電力變電設計科學、合理，就要加強無功補償技術的應用，如此才能使變電運用中無功補償可以通過自動化控制裝置和相關設備來為電進行無功補償，保證電網無功充足、功率因素符合要求，促使整個電網長期安全運行。所以，電力變電設計中有效應用無功補償技術是非常必要的。

1 無功補償技術及其分類

綜合當前我國變電站運行情況來看，無功補償設備已經成為變電站不可或缺的重要組成部分之一。因為切實有效的應用無功補償設備，可以最大限度的保證電流在變電站的損失最小，并且可以為變電站運行輸入功率，使得變電站可以安全、穩定、高效的運行。變電站中無功補償設備之所可以發揮作用，主要在于無功補償技術的有效應用，即通過并聯的方式將容性及感性兩種功率符合的裝置安裝在同一線路上，促使兩種負荷裝置可以作為一種能量轉換器來應用，從而實現兩者能量的相互轉換，促使無功補償設備可以輸出無功功率，支撐整個變電站安全、穩定、正常的運行。

1.1 有功功率

所謂有功功率就是電力系統工作過程中所涉及到的電阻消耗能源及其功率。有功功率的形成，主要是在交流電路正常運行的情況下，電路電源在一定周期內所發生變化的平均值的變動，相應的所產生功率的變化，就會消耗電能，此時需要無功補償設備為其進行有功功率補償，促使交流電路可以正常運行。

1.2 無功功率

無功補償設備無功功率的輸出，主要是在電流線路存在電容、電感而運行的情況下，利用電源輸出的能量，將其轉化成為某種能量，進而予以存儲。再在整個電路電源能量輸出不足的情況下，及時給予電源無功功率補償，促使電源恢復正常運行的狀態。

1.3 視在功率

視在功率就是在電力線路中存在的電流、電壓差距和這兩個部分所表現出來的乘機。所以利用無功補償設備設備所產生的視在功率的形成也可以支撐整個電力系統良好運行。

2 電力變電設計中的無功補償技術應用

變電站中無功補償設備的有效應用，可以促進變電站運行安全性、穩定性、高效性提高。因此，在電力變電設計中注意科學、合理的應用無功補償技術至關重要。以下筆者將相對詳細的分析電力變電設計中無功補償技術的應用。

2.1 調相機

調相機作為最早使無功補償應用到設備上的設施，其主要借助勵磁運行的作用來使得無功功率可以被系統所接受，進而讓無功電源發揮作用。那么，調相機是如何運用勵磁運行作用的呢？答案就是調相機裝置中安裝了可以自動調節勵磁運行的自動裝置，如此調相機就可以對自動裝置調節勵磁運行作用而輸出的無功功率進行適當的改變，使所產生的無功功率被電力系統所使用，進而促進整個電力系統良好的運行。因為是早期發明的無功補償設施，所以它的發明并不完美，存在很多缺點，如有功損耗大等問題，這使得此設施的應用存在一定的危險性。但目前此種無功補償設施依舊被生產使用。在電力變電設計中如若采用此設施就要對其存在的缺陷予以彌補，如此才能使其更加科學、合理、有效的應用。

2.2 電容器

目前，在我國電力系統中通過并聯電容器來實現無功補償是非常普遍的，并且非常實用。原因就在于電容器是并聯在系統中，通過提高容性負載來實現容性功率的輸出，進而滿足系統中線路及感性負荷對感性無功功率的要求，使其可以為電源進行無功功率補償，促使整個電力系統可以正常運行。另外，電容器安裝應用的投資費用少、安裝調試方便、運行中能損少、運行效率高等優點的存在也是使其廣泛應用的重點。所以，在電力變電設計中電容器的有效應用也是非常適合的，但在應用電容器時需要考慮無功功率補償程度的問題。因為電容器所提供的無功功率與相關節點電壓數值成正比關系，如若系統中節點電壓出現不同程度的降低，那么相應的電容器所提供的無功功率也會減少，這很可能使系統電壓無功功率補償效果不佳，影響電力系統的良好運行。

2.3 無功補償器

無功補償器作為第二代無功補償裝置，其應用的地方有輸電系統的波阻補償以及負載無功補償。目前比較具有代表性的無功補償器以固定電容器+晶閘管控制電抗器（FC+TCR）、晶閘管投切電容器（TSC）、晶閘投切電抗器（TCR）。其中以TCR（如圖1所示）這種無功補償器應用最為廣泛，其是通過控制晶閘管觸發角來使電抗器發揮作用，將接入系統的等效電納進行改變，從而使電抗器可以輸出感性無功功率，使整個系統具有充足的無功功率。所以，在電力變電設計中合理設計應用TCR很有必要。當然，應用設計TCR需要注意一個問題：如何避免晶閘管投切電抗器的晶閘管不被觸發導通？為了避免此問題的出現，設計者應當在設計應用TCR時，在半個電源周期時間內進行一次受控導通處理，進而使TCR得到有效的控制，促使補償動態系統可以有效應用。總之，在運用無功補償器時一定要根據無功補償器結構，對其進行科學、合理的設計應用，促使其可以相對規范的應用。

圖1 無功補償器的結構圖

2.4 靜止無功發生器

在我國科學技術水平有很大進步的情況下，電力系統中已經逐步運用靜止無功補償裝置，通過此種裝置來給電力系統進行自動化的無功功率補償，促使電力系統可以安全、高效、穩定的運行。當然，要想使靜止無功補償裝置可以切實有效的應用，需要設計者在電力變電設計中，根據靜止無功發生器實際情況來合理設計，以便其滿足系統運行需要，有效的應用。靜止無功發生器作為第三代無功補償裝置，其等效電路圖（如圖2所示），充分說明了其安裝應用具有一定的復雜性。所以在對靜止無功發生器進行設計應用時，需要對交流電流的電壓幅值進行分析，進而適當的調整靜止無功發生器，以使其輸出的無功功率可以支撐電壓相對穩定的運行，保證電壓幅值在限定的范圍內；需要以電力系統正常運行為標準，對靜止無功發生器運行所消耗的能量進行分析，進而以此為依據來優化設計靜止無功發生器，以達到降低靜止無功發生器能耗的目的；對SVG的應用過程進行分析，進而判斷靜止無功發生器應用到低壓系統或低壓系統中，可能存在的不足，以此為依據來合理連接交流電抗器，以此來保證靜止無功發生器無論是在低壓系統還是高壓系統均可以有效應用。

圖2 靜止無功發生器等效電路圖

3 結語

在我國用電量持續攀升的情況下，保證電力系統長期安全、穩定、高效的運行顯得尤為必要。而實現這一目的，就要在電力變電設計中，合理設計應用無功補償技術，以便無功補償技術可以切實有效的應用，使無功補償設備在變電站充分發揮作用，為電力系統及時的、有效的補償無功功率，以便整個電力系統可以正常的、穩定的、安全的、高效的運行。所以，在科學技術水平不斷提高的當下，電力變電設計中恰當的、合理的進行電容器、電抗器、無功補償器、靜止無功發生器的設計非常有意義的。

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1004-7344（2016）33-0107-02

2016-11-6