基于變電站無功補償控制與電壓調節研究

常慧兵 梁斌

摘 要：就目前看來，我國的各級變電站中，裝配了一定體積的電容器件并大面積的增加了有載電壓變電器的使用，提高供電的質量其關鍵之處在于科學有效的控制電容器件，防止變壓器加負載過后線損減小，提高電容器利用率以及輸電變電的轉化效率。隨著科學技術的進步，電力工作人員在變電運行中，不斷地進行無功補償操作以及調節電壓操作。本文將著重對變電站無功補償控制和電壓的調節方式進行介紹。

關鍵詞：變電站;無功補償;電壓調節

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.152

無功補償控制與電壓調節之間運用互相配合、分工明確進行控制的設計思想，輸入并輸出控制模塊插件過后，使用電量變送器、可編程計算機控制器，運用科學發達的數據處理技術以及控制技術并加以面向對象的設計思想，綜合考慮電容器前后電壓的變化趨勢，把零功率的缺額放在中心，作為主要的控制變量，與母線電壓相統一進行控制，最后被成功開發出來的無功補償控制儀器，其具有的特點是：數據準確、可靠性高、控制性強。

1 無功補償控制以及電壓調節的方法

1.1 對容量進行補償平衡無功功率

為了確保系統的電壓質量和系統的無功功率之間達到平衡的狀態，首先應該使系統的電壓值達到正常的水平閾值，在正常的操作運行下，電源使得用電裝置產生無功功率，當然也包括有功功率，如果出現無功功率滿足不了基本的用電需求的情況，用電裝置沒有足夠的無功功率將無法設立正常符合要求的電磁場，最后導致用電裝置在既定的狀態下不能正常工作，兩端電壓值不斷下降，最終導致用電裝置無法被啟動運行。無功功率保持在一定的范圍之內可以平衡容量缺失的缺點，當出現無功功率達不到要求的時候，這時無功功率將達到一種平衡的狀態，造成該平衡狀態的原因是系統的電壓閾值減小，這時無功功率控制器件啟動調節電壓的功能，從而實現降低系統全部的無功功率需求達到容量補償平衡狀態。

1.2 電源充足時平衡無功功率

當系統電源的無功功率處于飽和狀態時，此時系統將在較高的電壓環境下運行，如果電源供電不足，說明在此系統下電壓的運行效率將會很低，為了在額定電壓下實現無功功率恒定不變，在實際情況中，運行時可使用補償設備實現即時補償、就地補償。不但可以達到線損消耗量最少，還能對電壓的質量進行加工改進，經過相關技術人員多次的試驗改進，發現當所加負荷量增大時，電壓也會隨之進行大幅度的波動變化，如果只是簡單地利用無功功率補償進行控制，往往無法解決電壓在質量方面存在的問題，這時需要設置電壓和無功功率作為控制變量，使用“九區圖”的算法進行控制，該方法為投切電容器和切換變壓器設置了獨立的開關檔位，使得無功功率Q以及電壓U達到理想值，把無功功率、電壓所在平面劃分為九個區域，所以稱為九區圖法。

2 靜止無功補償裝置（SVC）的技術特點及應用分析

經過近30年的發展，SVC裝置廣泛應用于大容量的動態無功補償設備中，世界各地普遍使用它作為電力系統的動態無功支撐，使用靜止無功補償裝置可用于支持電力系統進行動態無功作用，提高系統的輸送電量，使電網可以在安全的環境下被穩定運行，動態無功補償中常使用SVC裝置，它具有快速補償功率、穩定系統電壓并增大輸電量的特點，尤其是當系統產生較為嚴重的電路故障時，靜止無功補償裝置能迅速定位到故障點，及時增大系統的阻尼系數，防止電路故障造成發電系統功率震蕩，從而提高系統的瞬時穩定性。如果把它和電壓自動控制系統、電容器等無功補償裝置結合使用，將充分利用現存的補償裝置最大化的提高電力系統的穩定性能。

（1）突增負荷造成靜態無功補償裝置響應不完全，造成系統功率不足電壓陷入惡性循環最終陷入癱瘓，運用靜止無功補償裝置將杜絕此種現象發生。

（2）動態支持局域網的電壓，將短路造成的低電壓電荷損失量降至最低。

（3）當沒有及時安裝人工投切無功裝置，動態負荷造成電壓無規律變化時，可以動態調節電壓值，確保電壓的質量。

（4）能平衡電荷量，擴大瞬時穩定的值域區間，增大功率震蕩的阻尼系數。

3 電容器的兩種內部過電壓保護方式的比較

3.1 電容器組中性點串阻尼電阻的過電壓保護方式

這種方式可以抑制極地過電壓，但無法有效地保護極間過電壓，斷路器在穩定運行時，中性點連接接地電阻的效果和普通接法的效果一樣。

3.2 放電間隙串電阻和電抗器并聯的過電壓保護方式

用這種方式抑制極地過電壓，將產生很好的效果，如果選擇了恰當的材料將大大增強電路的保護作用。

4 控制調控，對結果進行分析

無功補償可實現電壓質量改進、裝備壽命延長的功能，計算電壓損失的方法為：傳輸做的有功功率乘于通電電阻值加上傳輸做的無功功率乘于通電電阻值與線路的額定電壓相除所得到的數值即為電壓損失值，在添加了補償設備后，計算通路電壓的方法為：傳輸做的有功功率乘于通電電阻值加上傳輸做的無功功率減去補償設備容量再乘通電電阻值與電路的額定電壓相除所得到的數值即為通路電壓值。經過數據比對可發現，通路電壓值小于電壓損失值，即添加了補償設備后，將減小電壓損失，大幅度提高各器件的穩定運行性以及安全可靠性。補償設備的容量乘于通電電阻值和電路的額定電壓相除等于電壓損失值和通路電壓的差值，距離電路尾部越近，添加的補償設備運行性能更為優異，原因在于電路尾部，其電抗最大，添加補償設備可以減少電量的損失，達到節能的效果。

5 結語

綜上所述，社會的飛快進步和發展，對電力部門以及相關工作人員的要求會更高，技術工程師需不斷更新技術知識，研究傳送電能以及生產電力時的電壓調節、無功補償、分配能量等操作，滿足各個階層、各種用戶對電量的各種需求，保證質量，使設備能正常工作，穩定電壓，使電力系統運行平穩。無功功率影響電壓的變化，它的作用強大，有了它，變壓器、電動機才能正常工作，所以，電壓調動和無功補償控制操作就顯得尤為關鍵。

參考文獻：

[1]劉鑫.變電站電壓無功控制應用研究[J].云南電力技術，2016（05）.

[2]陳遠新.500kV變電站無人值班自動化控制研究[J].今日科苑， 2008（04）.