變電站無功補償技術探討

黎宇

摘 要：我國的經濟迅速發展的同時，各行各業對電的需求與日俱增，因此，如何采用更低的成本，將質量更好的電力輸送到目的地，是一個需要不斷優化的問題。目前而言，我國變電站不合理之處還有很多，比如電壓質量差、功率因數低等等。對于我國國內變電站的無功補償而言，存在著不合理的無功分配、較低的功率因數以及落后的技術等問題。本文闡述了無功補償的原則以及無功補償的目標，并對無功補償的技術應用進行分析。

關鍵詞：變電站；無功補償技術；策略

隨著我國經濟的迅速發展，我國經濟發展迅猛，卻帶來了越來越突出的用電矛盾。變電站，即通過一些設備調整電壓的場所，變電站作為輸送和配電的集結點存在于電力系統中。但是我國的變電站也存在著很多問題，如電壓質量差、功率因數過低、供電的半徑太長以及無功分配的不合理，配電系統中常常存在數量巨大的感性負電荷，致使系統中的無功功率消耗，線路中損失了大量的電壓，功率因數的降低，電能的損耗嚴重，設備的效率大大降低，此外，一部分沖擊性的無功負電荷，使電壓產生巨大波動，網損以及線損大大增加，因此供電的效率大大降低，不利于降低成本。

1 對于無功補償技術的了解認知

電力系統的輸出功率，由無功功率以及有功功率組成。無功功率是把電能轉變成為其他形式的能，這中間并不會直接消耗電能。但是電能與其他能在相互轉換的過程中能夠造成網損和線損，因此，無功功率的應用不利于長距離送電過程的效率，無功補償技術的產生，就是為了解決無功功率。就我國而言，通常采取10～220kV的線路進行輸電送電，無功補償裝置的各個容量的選擇，也是由電纜線路不同的出線情況而定。

2 無功補償技術的功能

在很多規模較大的工程里，采用的電機以及使用的變壓器通常是感性負荷，電網不僅負責輸送電力，并且還負責傳送無功功率。無功功率的本身并無真實消耗的功率，其產生還對整個系統造成了巨大影響。變電站通常采取無功輸出的容性電容器以及感性無功的負電荷并聯的方式，來降低在這個傳輸過程里的無功功率的大小，進而提高電能輸送的整體效率。它們的無功補償，能夠最大限度的減少在這個過程中生成的無功電流，從而最大可能的提高整個系統的安全程度以及節省時間，提高了效率。在這一整個過程中，無功補償技術起到的作用如下所示：（1）能夠提高電網的功率。（2）能夠降低電網在運行時的電流。（3）將變壓器和導線的功率損失降低。（4）提高電壓質量。（5）提高變壓器以及輸電線路的使用裕度。

3 建立變電站無功優化系統

隨著電力調度的自動化、智能化程度提高。變電站的設備在遙控方面功能的逐漸完善以及通道的可靠性逐漸增強的條件下建立的，基于SCADA系統的、擁有調度自動化的全局無功且電壓控制集中的系統，能夠及時的評估以及展現全部無功補償的設備其分布、工作情況和狀態，并且能夠選擇設備的最佳次序以及電網和電壓進行無功優化運行的最佳組合方式，從而保證了整個電網能夠穩定、安全以及經濟的運行，進而使得每個用戶在安全和充分利用的條件下使用電氣設備。

4 采取智能化的無功補償技術

4.1 無功補償的方法

在人們的日常生活中通常使用的家用電器，包括照明，家居設備以及用電量大的電子設備，大部分是采取兩相供電，這種現象導致的結果就是在電網中的三相失衡越來越突出的顯現出來，然而簡單的三相共補、同投、同切方式已經無法解決這種三相失衡的問題，但是如果全部改用為單項補償則大大增加經濟投資，沒有達到經濟性。因此，采取三相共補以及分項補償結合應用，就能有效的解決這個問題。

對于那些用電量大、負載變換量快以及工藝復雜、波動大的大型的鋼鐵、冶金等企業來說，采取穩態補償結合以及快速跟蹤結合使用的方法，能將無功補償的技術充分的應用出來，能夠顯著提高功率的因數，從而有效的降低損失，更加節能。同時能夠有利于更加充分的挖掘出來設備真實的工作容量，并大大提高設備的工作效率，不僅僅使產量、質量提高，而且能夠提高工作效益，有一舉兩得的作用。

無功補償的方式有就地補償、集中補償以及分組補償。（1）就地補償顧名思義是指在無功功率流量相對較大的地方，放置無功補償的設備，進行就地的補償。這種方法簡單快捷，但因為安裝地點不集中，使得不利于管理。（2）分組補償，是在配電壓器旁邊放置無功補償的電容器。（3）集中補償，是在變電站的輸配電路中高電壓一側，進行安裝無功功率被大量的遠程傳送，這個時候，就需要把無功補償，放置在變電站的周圍，同時要注意結合實際情況運用，以確保達到理想的效果。

4.2 智能化無功補償的策略

（1）采集線路中，電流信號以及三相電壓，觀察系統中的無功變化情況，采用無功率作為控制的物理條件，把用戶設定的功率作為投切參考的限量之后根據星角的結合程度進行智能投切。（2）首先設置過壓和欠壓的保護值，之后再設置高峰、低電壓的禁切電壓值和低谷、高電壓的禁投電壓值，并以無功功率作為投切門的限制值，采取科學合理的方法限制電壓的條件，從而擁有缺相自我保護功能，并應用智能控制的理論來設置電容的投切控制，從而實現投切的電容補償的自動化處理。（3）選擇電容器的組合方式時，要根據系統中三相的各個相的無功功率數值來進行。（4）依據“取平補齊”理論，實現智能化操作。

4.3 智能化無功補償的選擇

智能無功補償的計算及其選擇是復雜的，對于現代科技而言主要采取靜態容量的極值作為選擇依據。智能化進行無功補償容量，目的是使線路無功的功率達到平衡的效果。

5 變電站智能的無功補償系統的硬件設計

（1）MOC3016光電雙向晶閘管驅動器由輸入和輸出兩部分組成，其觸發晶閘管后的絕緣電壓能夠達到7500伏，且其內部使用過零檢測的電路能夠使電容器兩端的電壓輕易地隨著電網最大的電壓同時變化，有著減少過程中出現的沖擊電流的作用。（2）硬件的系統結構構成包括十六位工業單片機、儲存器、I/O接口、電量和溫度的測量、執行的機構等，電壓與電流互感器表達出電壓及電流的信號，并經過一系列轉換和計算后，傳達至控制系統，進而完成投切。（3）系統的軟件設計復雜，結構包括顯示、AD轉換、投切電容、通信、看門狗等等。

6 裝備有關設備

6.1 裝備有源濾波器

變電站在運行的過程中，有源濾波器發揮著重要的作用，一方面能夠生成和負序電流，另一方面還產生諧波的電流位反向的電流。如此一來，線路中電流相互抵消，就降低了線路中無功電流的數量。特別是當有源濾波器采用混合并聯型時，在進行線路無功補償時能夠很好的避免過補償的問題，同時機動性很強，反應快捷、靈敏，能夠非常快捷的感應和檢測到設備的諧振運動。這種補償方式能夠做到實際問題實際分析，并隨時調整方案，把LC與APF混合，并將無功補償給諧波，使得投資性價比非常高。

6.2 裝備固定濾波器等裝置

固定濾波器配合可調節性晶閘管電抗器的組合裝置，能夠有效的做到平衡變電站的負序電流，使線路中的無功功率與有功功率之間達到平衡，進而提高整體線路的功率因數。這套裝置能夠反應靈敏迅速，能夠隨機應變的調節整個變電系統正常運行，進一步增強了無功補償技術在整個變電站中的智能化和自動化程度。

6.3 裝備飽和可控電壓器等裝置

在變電站的高電壓一側的線路中，裝備飽和可控的電抗器以及固定濾波器這套裝置，就能夠通過調節以及控制電抗器等的飽和程度進而調整整個回路中的電流，從而使得整個系統中所有回路的電流被改變，能夠使回路中無功功率被平衡，整個系統回路的供電能力得到提升。

7 結語

無功補償技術的科學、合理運用，對無功補償的方案以及補償的容量進行適當的選擇，并配置使用和優化無功補償的設備，就能大大提高變電站內電壓的穩定程度，從而使得電壓、電網的質量得到保證，能夠使輸送點設備得到更好的利用，進而系統設備損壞率降低、有功網損減少，從而能量耗損大大降低，這對于電力系統而言，有著增強可持續發展的重要意義。

參考文獻

[1]金永旺.對無功補償技術在電氣自動化中的應用分析[J].科技致富向導，2012，（14）：349，370.

[2]張建平.淺談無功補償技術在電氣自動化中的應用[J].機電信息，2012，（6）：10-11.

[3]王少杰.高壓混合型有源電力濾波器關鍵技術在工業中的應用研究[D].湖南大學，2012.

（作者單位：廣西綠能電力勘察設計有限公司）