變電站無功補償設備運行維護策略研討

武海霖

摘 要：在電力系統中，變電站中含有大量的非線性電力電子裝置，電力系統中無功和諧波的問題也逐漸明顯。大量大功率的電力電子設備運行時，會消耗大量的有功功率，還要吸收大量的無功功率，會導致電力系統出現電壓波動、三相不平衡等現象。諧波的產生會降低電網供電的電能質量，還會在很大程度上降低電網的安全性和可靠性。因此，無功補償以及諧波治理措施就顯得尤為重要，無功補償裝置應運而生，在提高電網供電電能的質量以及可靠性有著重要意義。目前，主要使用的是無功補償的方式，這樣不僅可以減少電能的損耗，同時也減少了相應的成本，更好的提升了電能傳輸的質量。此外，要對無功補償設備的運行、維護管理進行重點關注，如果沒有得到相應的維護，不僅達不到無功補償，還降低了能耗，電力系統會對電能的傳輸造成干擾。以下將對變電站無功補償設備的運行維護策略進行分析，更好的促進變電站無功補償設備安全穩定運行。

關鍵詞：變電站;無功補償;運行維護策略

目前，隨著我國經濟的迅猛發展，各個行業對電力都有著強大的需求，對供電、配電質量也有了較高的要求。然而，我國電力時期的發展相對比較晚，雖然發展的相對比較快，但是在其中還是存在一些問題。例如，變電站中經常會存在供電電壓質量較差、功率的因數比較低及不合理的分配無功功率等情況。因此，我們要對運行中出現的問題，研究出有效的維護策略并對此加以完善，避免會出現安全問題。

1 無功補償概念

1.1 無功補償原理

無功補償主要是利用在負荷端配置適當的無功電源，為負載提供無功功率，減少無功功率在電力系統中的流動，降低輸送過程中因無功功率造成的電能損耗，提高輸送效率。例如，通過對電容等設備的相關設置，進而提高電網穩定運行水平。無功補償的主要原理是：在電路中通過利用電容和電感產生感應電動勢、電容電場以及電感磁場，使一段時間內從電源吸收來的電能與電源返回電量相等。同時，電能在傳遞的過程中，平均的功率等于零，即能量消耗是零。因此，為建立感應磁通以及交變磁場，所需要的電功率就叫做“無功功率”。

1.2 無功補償技術

一般來說，無功功率的分配要保證電力系統無功電源消耗的無功功率大于負載設備的無功功率與電網無功功率損耗的總和。在電力系統中，無功功率缺少就要在就近進行補償，保證電網安全穩定運行。安裝無功補償設備主要是為了在電網中減少無功功率的消耗，提高電網功率因數，提升供電效率，改善供電環境，保證電網安全穩定運行。

2 變電站無功補償設備裝置

2.1 同步調相機

同步調相機工作原理與空載同步發電機比較類似，主要是使用在早期的變電站無功補償裝置中。在電力系統中，如果處于過勵磁運行的現象，同步調相機可能會被看做是一個提供無功功率的無功電源，使系統的電壓維持在制定的范圍之內;電力系統處于欠勵磁的現象，那么同步調相機就是一個多余的負載設施，這樣可以使系統的電壓比較穩定。同步調相機的特點有損耗量較大、工作噪聲大、設備的體積也較大，這些特征給系統的運行及維護造成不便。

2.2 靜止補償器

靜止補償器目前是最常用的無功補償設備，主要分為靜止無功補償和靜止同步補償兩種類別。靜止無功補償器是通過并聯電容器和電抗器，可控硅晶閘管是電抗器的控制開關，對無功功率的具體方向及大小進行有效的調整，更好的提升系統中運行的速度，硅晶閘管自身存在了一定的不足，那就是不能從實際的角度來解決諧波震蕩問題，甚至會造成整個系統出現不穩定的現象。靜止同步補償主要使用的是新型的晶體管，對可控性的開關加以實現，對諧波震蕩現象加以改善，提升系統的穩定性。

2.3 濾波器和電容器

最早的無功補償技術是依靠并聯電容器和LC濾波器，就有結構簡單、經濟方便等優點，不僅能無功功率補償，對抑制諧波也有一定的作用，所以這種無功補償技術在國內外得到了廣泛應用。但是，隨著變電站設備電壓等級的提高，電容器和LC濾波器會受電網阻抗性的影響，設備之間經常會出現并聯諧振的情況，盡管可以對諧波進行控制，但是諧波電流比較大，電容容易被擊穿。同時，無功功率補償也不能實現連續調節，倘若電網電壓出現陡升或陡降，通過并聯電容的電流也會隨之發生改變，導致無功功率的補償不穩定。因此，這種補償方式現在僅主要適用于靜態無功功率補償。

3 變電站無功補償設備運行維護策略研究

3.1 對電流、溫度及電壓嚴格的監測

為了了解好變電站無功補償設備的運行狀況，就需要對電壓、電流及溫度等參數進行及時的監控，同時對其準確的測量，做到問題早發現早處理，這些監測具有重要的意義。為了避免出現小誤差，導致大問題，就要學會防患未然，在問題發生之前就要做好監測工作，特別是對于設備老化、電壓過高等問題進行重點關注，同時做好監測工作，將可以控制的方面進行準確的控制，這樣才可以降低事故發生的風險，這樣才可以在穩定的情況下，有效的實現電力系統的效益，實現無功補償的意義，促進變電站工作的順利進行。

3.2 健全設備管理制度，明確管理人員責任

管理水平和設備質量的提升離不開健全的管理制度。從設備的采購、安裝、維護等方面要建立健全管理制度，將工作制度化、標準化。定期檢查設備運行狀況，切實做好設備運行、維修記錄，跟蹤好設備運行狀況，尤其對投運較早的設備要重點檢查。在平時的維護檢查過程中要多總結經驗，盡量使維護工作標準化，流程明確化。另外，要切實落實設備責任制，明確各無功設備對應管理人員，明確管理責任和義務，完善相應考核制度，調度設備管理人員積極性，提高無功補償設備的管理維護水平。

3.3 無功補償裝置的諧波保護

無功補償設備在靜止補償器中，晶閘管會消耗功率，進而產生諧波。諧波會產生畸變電流，會增加電力系統中設備的附加損耗，甚至引起電力系統中過電壓或過電流，對電力系統的安全穩定運行構成威脅。因此，就需要制定相應一系列減少諧波的措施。減少諧波首先要及時發現諧波，這就需要敏感度較高的傳感器，及早發現諧波的發生時間，及時采取應對措施。可以在無功補償設備中的電容和電感安裝適當的熔絲進行保護，倘若設備出現故障，可以根據熔絲熔斷狀況找出線索，進行維修，這樣也減少了電力設備故障的時間。因此，控制諧波最主要的措施就是安裝合適的傳感器，對出現的諧波數量及種類進行及時的監控，這樣可以及時的發現電網中出現不健康的設備，并采用相應的措施，將諧波的危害降至最低。另外，由于受到諧波的干擾，容易出現電壓不穩的現象，使電能質量下降，降低電氣設備使用壽命甚至損壞設備，情況嚴重也會影響電網安全引發事故。所以也要加強對高低壓保護的重視，做好相應保護，做好監控，及時檢查，避免出現此類問題。

3.4 無功設備運行、維護的開展要規范

3.4.1 常規巡視

測井被喻為地質家的“眼睛”，是認識和識別油氣層的重要手段。換句話說，就是通過聲、電、核磁等技術手段與地層進行對話，聽懂地層深處的語言—測井曲線。

3.4.2 特殊巡視

特殊巡視主要從以下幾個方面進行：（1）對溫度監測要進行加強，保證環境溫度可以滿足無功設備的正常運行;（2）如果遇到天氣特殊的情況，比如雷電、大霧等天氣過后，要對放電裝置的運行情況進行重點檢查;（3）檢查接地系統時，要對是否存在異常諧波進行重點檢查;（4）如果出現其他突發狀況，如果有必要應該增加巡查的次數。

4 結束語

在電力系統中，無功補償作為確保系統安全穩定運行的重要手段，對減少低壓線損、確保持續穩定供電起著重要作用。因此，無功補償裝置的穩定運行就顯得尤為重要，所以要對無功補償設備的運行維護加以重視，不斷提高無功補償設備運行維護管理水平。