變電設(shè)計中無功補償裝置的設(shè)計方式探析

胡玲華

摘要：在經(jīng)濟建設(shè)快速發(fā)展過程中，電網(wǎng)建設(shè)與電網(wǎng)普及覆蓋面不斷擴大，但是由于我國電網(wǎng)建設(shè)起步較晚，易出現(xiàn)供電不良、供電分布不均等現(xiàn)象，這對城市用電造成了一定的影響，而無功傳輸可以減少電網(wǎng)電壓輸送損耗，因此為了能夠更好的提高電網(wǎng)電能輸送量，為居民用電量提供有效保障，加強變電設(shè)計中無功補償裝置設(shè)計方式研究就顯得越發(fā)重要。在本文中筆者將對變電設(shè)計中無功補償裝置設(shè)計方式進行深入分析。

關(guān)鍵詞：變電設(shè)計;無功補償裝置;設(shè)計方式

1 無功補償?shù)闹匾?/p>

無功補償主要是將具有感性功率負荷和容性功率負荷的裝置進行有效地結(jié)合，使其在同一電路上進行相互作用，能夠有效提高能量轉(zhuǎn)化的實際效果，增強電力運行的整體效果。感性負荷工作將其所需要的一些無用功率通過可有容性負荷輸出的無功功率進行補償。無功補償在實際的運行中，主要是指將原來使用的無功功率進行轉(zhuǎn)化，這些無功功率主要是通過變壓器或者電網(wǎng)進行提供的，對于電力運行具有重要影響，而在將其進行轉(zhuǎn)化之后，能夠使其通過交流電力的電容器進行提供。通常情況下，電流負荷為感性狀態(tài)，不論是工業(yè)負荷還是民用負荷，從電路運行的實際情況來看，電感負載是需要大量無功功率進行補償?shù)摹o功功率在電力系統(tǒng)的運行當中，主要有兩條補償路徑：一種是由補償電容器進行提供的，另一種是由輸電系統(tǒng)進行提供的。這兩種補償方式雖然不同，但是在實際的電力系統(tǒng)運行過程當中，這兩種補償方式能夠起到良好的作用，發(fā)揮良好的效果，體現(xiàn)在電力系統(tǒng)當中，主要是都能夠提供良好的無功功率。

2 無功補償在變電設(shè)計中的重要性

異步電動機和變壓器等電力系統(tǒng)中非常常見的設(shè)備和普遍的用電設(shè)備都屬于感性負荷設(shè)備，這些設(shè)備在運行的過程中需要無功功率的提供。無功電源主要可以分為發(fā)電機、靜電電容器、靜止補償器和同步調(diào)相機等。生產(chǎn)無功功率基本上是不需要任何能量的，但是無功功率在沿著電力系統(tǒng)的輸電網(wǎng)絡(luò)進行傳播的過程中就會產(chǎn)生非常大的有功功率的消耗和電壓的損失。發(fā)電廠如果把這些無功功率直接提供給用戶的話，會因為輸電線路上損耗大量的電能和電壓造成巨大的經(jīng)濟損失，對發(fā)電企業(yè)發(fā)展產(chǎn)生不良的影響。為了避免這種情況的發(fā)生，最大程度上的減少無功功率在輸電線路輸送過程中的損耗，有效的增大配電設(shè)備的工作效率應(yīng)該采用“分級補償，就地平衡”的無功補償設(shè)備配置方式，對無功補償設(shè)備進行合理的配置。通過對于無功補償裝置合理的分配以及改變電網(wǎng)的無功潮流分布，可以極大程度的減少有功功率和電壓在電力輸送過程中的損耗，達到改善居民和企業(yè)用電質(zhì)量的目的，同時也能減少供電單位的經(jīng)濟損失。

3 變電設(shè)計中無功補償裝置的設(shè)計方式

3.1 調(diào)相機設(shè)計

在進行變電設(shè)計無功補償裝置設(shè)計時，調(diào)相機設(shè)計是以往最常使用的一種設(shè)計方式，具體而言，調(diào)相機無功補償設(shè)計方式應(yīng)用過程中，主要是利用了同步調(diào)相機這一裝置設(shè)備，此種裝置設(shè)備與發(fā)電機的原理大致相同，是通過勵磁運行作用讓電力系統(tǒng)中接收到無功功率，而當欠勵磁運行時，電力系統(tǒng)又可以將感性電磁再次傳輸出去，這樣就實現(xiàn)最佳的無功負荷運行效果。因此在進行調(diào)相機無功補償設(shè)計時，重要的就是對勵磁運行裝置進行調(diào)節(jié)控制，從而實現(xiàn)同步調(diào)相機對裝置中無功功率電壓的吸收或者輸出，為電力系統(tǒng)的安全運行提供最大限度的保障。但是值得注意的是，在進行調(diào)相機無功補償設(shè)計時，由于同步調(diào)相機屬于旋轉(zhuǎn)式機械，在運用的過程中有功損耗比較大，因此若是使用的同步調(diào)相機容量比較小，易造成成本方面的浪費，因此在電網(wǎng)系統(tǒng)運行需求量不斷增加的今天，利用調(diào)相機進行無功補償設(shè)計還應(yīng)不斷進行改進。

3.2 電容器設(shè)計

在無功補償進程當中優(yōu)化運用電容器裝置，其對應(yīng)原理主要為，在系統(tǒng)中實現(xiàn)并聯(lián)，促使容性負載得以提升，而后從系統(tǒng)進行容性功率的吸收以及輸出，使得線路與感性負荷針對感性無功功率所提出要求實現(xiàn)滿足，進而獲取良好的無功補償成效。基于電容器應(yīng)用展開無功補償，普遍僅僅需求相對較少的一次性運行投資成本費用，加之調(diào)試安裝相對便捷且實際產(chǎn)生損耗較低、工作運行成效高，既可完成集中使用，又可進行分散裝設(shè)。現(xiàn)如今，縱觀我國整個電力系統(tǒng)運行，已然基于并聯(lián)電容器使用受限約百分之九十的無功補償容量。但是，此類裝置進行提供的無功功率以與對應(yīng)節(jié)點電壓數(shù)值的平方呈現(xiàn)正比關(guān)系，即為，若降低節(jié)點電壓，提升無功功率時，其進行提供的系統(tǒng)無功功率隨之減少，由此可見，但就補償效果獲取來說，在改變系統(tǒng)電壓的時候，此類裝置通常難以獲取良好補償成效。

3.3 電抗器設(shè)計

利用電抗器進行無功功率補償，電抗器設(shè)計主要就是將電抗器并聯(lián)在一起，從而實現(xiàn)無功補償效果，應(yīng)用此種設(shè)計方式可以增加感性無功功率，從而起到平衡電力系統(tǒng)容性無功功率與感性無功功率的作用，因此電抗器無功補償設(shè)計方式在一些輸送功率比較小，負荷比較輕的電網(wǎng)系統(tǒng)中，具有很好的無功補償效果，同時對于早期的電網(wǎng)系統(tǒng)以及一些新建的電網(wǎng)系統(tǒng)中，都可以進行使用[5]。但是在應(yīng)用電抗器進行無功補償設(shè)計時，若是導(dǎo)線中的電容性使容性充電功率提升，從而導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)中的感性無功功率降低，在進行電抗器設(shè)計時，必須要保障電壓水平衡，維持系統(tǒng)中的無功平衡率，這樣才能防止電力系統(tǒng)內(nèi)部的電壓增大，從而對電力系統(tǒng)的運行安全造成影響。

3.4 靜止無功發(fā)生器設(shè)計

在電力技術(shù)不斷進步的條件下，電力系統(tǒng)開始使用靜止無功補償裝置，這種裝置使用的線路是自變換變流，其實質(zhì)就是靜止無功發(fā)生器（SVG），也被稱作靜止同步補償器，屬于第三代無功補償裝置。。因為SVG使用的是全控制器件，可以隨便控制其交流上電壓的相位，即使交流上電壓的幅值會因為直流上電壓幅值影響，但是還是可以在限定的范圍進行控制。因此，能利用控制交流上電壓幅值以及相位進而對其進行改變，也就是說，能完成交流上電流相位超過或落后電網(wǎng)電壓相位90°，進而實現(xiàn)輸出和吸收無功功率的效果。假如忽視無功發(fā)生器產(chǎn)生的損耗，那與系統(tǒng)就不存在有功交換，只有無功交換，直流上電容電壓也會維持不變。只有當SCG啟動的時候，吸收足夠的有功功率，然后對電容進行充電，才會建立直流電壓。在正常運行過程中，因為存在損耗，電網(wǎng)電壓和電流矢量無法垂直，就要向電網(wǎng)吸收有功功率來補償SVG的損耗。

4 無功補償裝置發(fā)展前景分析

隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展和電力系統(tǒng)的不斷更新，無功補償成為維護電力系統(tǒng)正常運行的重要舉措。系統(tǒng)的管理者與執(zhí)行者需要提高自身電力及其自動化專業(yè)知識的儲備，專業(yè)素質(zhì)與自身實踐相結(jié)合，更好地發(fā)展無功補償技術(shù)。無功補償技術(shù)十分復(fù)雜，需對電流和電壓進行同步嚴格控制。隨著電力市場的慢慢發(fā)展，無功補償已經(jīng)成為主要改革的方向，本著為人民服務(wù)又節(jié)省各種費用，從如今的發(fā)展模式來看電力市場已經(jīng)發(fā)生了一些變化，再利用一些有利產(chǎn)品進行市場開發(fā)和擴張，一系列的改變都是為以后的發(fā)展奠定一定的基礎(chǔ)，而引領(lǐng)整個市場發(fā)展的關(guān)鍵就在于優(yōu)點大于缺點的產(chǎn)品，那就是無功補償，是一款帶來許多效益的產(chǎn)品，既科學(xué)又實用、安全的系統(tǒng)，充分利用其多功能的利用價值全方位地服務(wù)群眾，并不斷地提高服務(wù)質(zhì)量，為整個電力服務(wù)行業(yè)增加動力。同時減少電功率的損失量，降低運行成本，保證電壓的穩(wěn)定，增加用電安全。

綜上所述，在城市化進程快速發(fā)展的過程中，城市用電量需求不斷加大，因此易出現(xiàn)供電不良、供電分布不均現(xiàn)象，而無功傳輸可以減少電網(wǎng)電壓輸送損耗，為此能夠更好的推動我國電力事業(yè)穩(wěn)健發(fā)展，加強變電設(shè)計中無功補償裝置的設(shè)計方式研究至為重要。

參考文獻：

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

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