變電設計中無功補償裝置的設計方式探析

李紅勝

【摘 ?要】我國電力工業在現階段發展速度較快，能夠在很大程度上提升經濟社會的發展水平。但在我國電力工業整體發展狀況來看，由于地理環境、經濟以及水資源在發展規模方面存在較大差別，從而電廠的分布不均衡。為保證順利開展電力工作，應將相關無功補償裝置的工作有效完成，在這樣的方式之下，可以將穩定運行電力系統的性能有效提高。本文首先簡要介紹無功補償以及其設計原理，主要分析設計無功補償裝置的方法。

【關鍵詞】變電設計;無功補償;裝置;設計方式

引言

現階段我國經濟建設發展速度加快，電網隨之不斷的普及和擴大面積，但是因為我國建設電網的時間較晚，極易出現不良供電和不均衡分布供電的情況，會在一定程度對城市用電造成影響，無功傳輸可以有效減少電網輸送中損耗的電壓，為了有效提升電網輸送電能的量，保證滿足用戶用電需求，則應該重視設計變電中設計無功補償裝置的方法。

1 變電設計中無功補償及其設計原理

根據電力部門的相關規定，當用戶的功率因素到達0.9及0.9以上時被劃分為高壓用戶，低壓用戶在現階段的功率應在0.85～0.9間，從這一條件可以知道我國用電有著比較大的功率，城市化進程不斷深入，用電用戶的數量不斷增多，大功率負荷的要求電力系統無法進行滿足，進而將會產生不良供電以及不均衡分布供電的情況，無功功率補償指的是無功補償，電網系統開展無功補償，能夠提升電網的功率因數，將輸送中損耗電壓的情況減少，電功率會因此得到提升，優化用電環境和條件。現階段有很多的無功補償方法，例如設計調相機、設計電抗器、設計電容器以及設計靜止無功的發生器，這些方法設計無功補償的原理，即為在電路系統之中安裝一定的裝置，使電力系統之中的容性無功功率和感性無功功率得到均衡，可無功補償線路，也可叫作無功補償法。

2 變電設計中設計無功補償裝置的方式

2.1設計調相機

同步調相機是最早應用大無功補償的設備，空載運行同步電動機原理與調相機原理類似，指的是利用勵磁作用時系統收到無功功率，無功電源因此將作用發揮出來;在欠勵磁運行期間，系統向其傳輸感性功率，并展現出無功負荷效果。在這一裝置之中對于運行勵磁可設置自動調節裝置，同步調相機在這樣的情況下能夠根據這一裝置產生電壓，從而改變吸收或是輸出無功功率，進而可調節電壓確保有穩定的系統。但是，同步調相機是一種旋轉機械，具有較大的功損耗，大約在容量的1.6～5.4%。若是同步調相機有較小的采用容量時，則其單位容量費用將比大容量的要高很多。現階段，這類無功補償裝置更多的應用在生產之中，并且在不斷發展控制技術的情況下，能夠有效地改善、優化其控制性能。

2.2設計電容器

在無功補償中應用電容器，其原理是在系統中并聯，將容性負載提升，接著系統對容性功率進行吸收和輸出，滿足線路與感性負荷在感性無功功率方面的要求，進而將無功補償效果實現。利用電容器進行無功補償，其投資成本低、運行費用少，并且容易進行安裝調試、具有較低損耗和較高效率，不只能夠集中進行使用，并且裝設較為分散。目前我國電力系統并聯電容器可實現大約90%的無功補償容量。但是，這類裝置無功功率的提供與相關點電壓的數值平方呈現正比關系，即為若是降低節點電壓，那么在無功功率提高時，不會減少向系統提供的無功功率。換言之，對于補償效果來說，改變系統電壓時，這一裝置將達不到理想的補償效果。

2.3設計電抗器

并聯電抗器是無功補償裝置的關鍵組成部分，其發揮出的主要作用是將感性無功功率增加，可以使電力系統余下的容性無功功率進行平衡，對于電力系統較小的輸送功率以及輕負荷起到的效果較為良好。在這樣的情況下，電力系統在初期和后期都十分重要。在電力系統中有上述兩類情況出現時，將會降低輸電線路中的感性無功功率，然而在導線中的電容性存在目的是使輸電線路容性功率大于感性無功功率，為確保有平衡的系統電壓水平，系統則應保持無功平衡，否則會加大電力系統的電壓，也會在一定程度上威脅運行安全性。

2.4無功補償器

靜止無功補償器也被稱作無功補償器，是第二代的無功補償裝置，主要應用在輸電系統負載無功補償以及波阻補償中。主要類型有固定電容器結合晶閘管控制電抗器、晶閘管投切以及晶閘管投切電容器。晶閘管投切電抗器的無功補償原理是通過對晶閘管觸發角的控制，改變系統中接入的等效電納，進而調節系統中輸出的無功功率。但這一裝置有一個問題存在著：由于晶閘管的特性為班控，若是導通被觸發，只有其中電流流經小于維持電流后自行關斷，因此，每半個電源周期內，能夠受控導通并聯晶閘管一次，也指的是晶閘管投切電的抗器會產生控制滯后情況，這將會影響補償系統在動態響應方面的性能。

2.5靜止無功發生器

隨著電力技術的發展，靜止無功補償裝置開始應用到電力系統之中，這一裝置應用線路為自變換變流，實質為靜止無功發生器，也叫做靜止同步補償器，是無功補償裝置的第三代。由于這一發生器應用的為全控制器件，能夠對交流上電壓相位進行控制，即便直流上電壓幅值會影響到交流電壓幅值，但可以在一定范圍內來控制。針對這樣的情況，可通過對交流上電壓幅值與相位進行控制來改變，換言之，達到交流上電流的相位大于或小于電網電壓相位90°這一情況，從而滿足無功功率輸出與吸收的效果。如果不重視無功發生器出現的損耗，則和系統將不會出現有功交換，只存在無功交換，將保持著直流上的電容電壓。在啟動SCG時，有功功率充足的吸收，接著對電容進行充電，進而建立出直流電壓。運行正常的情況下，由于損耗問題，電流矢量以及電網電壓無法垂直，則應吸收電網有功功率來對靜止無功發生器產生損耗進行補償。由于全控型器件費用較高，因此這一發生器在低壓系統中應用時，能夠使用交流電抗器連接電網，在高壓系統進行應用時，運用串聯變壓器在電網上連接。

3 結束語

城市化進程在現階段不斷推進，用電量因此加大，從而容易產生不良供電和不均勻分布供電情況，無功傳輸能夠將電網輸送電壓的損耗情況較少，為促進我國電力事業健康、可持續發展，應該重視研究變電設計中設計無功補償裝置的方式。

參考文獻：

[1]湯少彥.變電設計中無功補償裝置的設計方式[J].中國新技術新產品，2016（15）：70-71.

[2]聶寧.變電設計中無功補償裝置的設計方式探析[J].通訊世界，2015（05）：124-125.

[3]楊琳.變電設計中無功補償裝置的設計方式探析[J].通訊世界，2014（15）：118-119.

（作者單位：婁底星源電力勘測設計有限責任公司）