變電設計中無功補償裝置設計方式探討

王淑婷

摘要：變電設計中應用無功補償原理的主要目的是為了改善電網運行環境，最大限度地減少電網中輸電線路、變壓器等設備所造成的電壓損耗，達到提高電網供電質量與供電可靠性的目的，本文對變電設計中的無功補償進行分析。

關鍵詞：變電設計;無功補償;裝置;設計方式

一、無功補償的基本概念

1.1視在功率

視在功率主要值得是在電力線路中，電壓和電流之間存在的差距與兩者之間的乘積，通常在計算的過程中都是采用符號S表示，在計算的過程中通常都是有電流和電壓進行相乘得出的一種功率形式。

1.2有功功率

指的是在交流電路中，電源在一定周期內發生的順時功率變化和平均值變動現象，就目前的電力能源輸送情況分析而言，有功功率主要值得是其在工作中所負載電阻消耗的能源和功率。這種能源形勢通常以P來表示。

1.3無功功率

在一般情況下，電感或者電容在線路中的運行情況下，通過將電源能量將電能質量轉變成為相關能量儲存起來，然后在應用的過程中將其返還給電磁場或者電源，以供電源進行良好工作。這種交換過程中沒有受到其他環節的影響，也未曾發生過相關電能變動，因此在這個過程一般而言都是無功率值的過程，也被稱之為無功功率，用符號Q表示。

電力系統中常用并聯電容器的辦法來補償用電設備需要的無功功率，以此來提高功率因數，這被稱為電容無功補償法。通常我們用相位超前90的容性無功電流抵消一部分相位滯后90。的感性無功電流，或者說補償一部分無功電流（也就是說使ILIC）。并聯電容器以后，功率因數角比補償前的功率因數角減小了，功率因數C0S就增大了。但并不改變感性功率負載的有功功率。只是得到同樣的有功功率所需的視在功率減少了。就無功補償裝置而言，其在輸入的過程中通過將具體的功率符合裝置與感性功率負荷裝置并聯在一起，形成一個統一的電路形式，同時通過兩者之間的能量轉換來進行能源交接，這種方式通常被稱之為無功功率補償。

二、變電設計工作中無功補償的方式

在變電設計工作中，不可避免地會涉及無功補償問題。輸電線路、變壓器以及電力系統中的運行電路都需要無功電路的存在，這對于電力系統的正常運行具有重要意義。完全有用的功率是只存在于理論建設當中的，而在電力運行系統的實際工作當中，對于無功十分需要。變電設計工作當中，進行無功補償的方式主要有采用并聯電容器的分散安裝形式，在單臺電機處進行無功補償，在用戶車間的配電屏和配電變壓所進行無功補償等等。

三、變電設計中無功補償裝置的設計方式探析

3.1調相機設計

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

3.2電容器設計

電容器設計也是變電設計中無功補償裝置設計的一種常見方式，電容器無功補償設計，就是在電網中并聯電容器，從而實現容性負載提升，這樣電網系統在進行容性功率吸收或者輸出時，就可以更好的實現線路中感性負荷方面的無功要求，進而實現最佳的無功補償效果。同時利用電容器進行無功補償設計，投資費用比較少，并且調試方便，既可以集中式的進行使用，也可以分散性的進行設置，因此此種設計當時的靈活性是比較好的。由于電容器無功補償設計具有如此多的優勢，因此有數據調查顯示，在我國已經有90%的電網系統利用電容器設計進行無功補償。但是在利用電容器進行無功補償時，必須要保障無功功率與節點電壓數值之間呈現一種正比例關系，這樣才能減少電力系統之中電壓的損耗，若是在進行電容器無功補償設計時，無法滿足這一要求，實際補償效果也會受到一定的影響，這是現下應用電容器無功補償設計方式的一大難點，為此還需不斷的加強電容器無功補償設計方式方面的研究。

3.3電抗器設計

利用電抗器進行無功功率補償，電抗器設計主要就是將電抗器并聯在一起，從而實現無功補償效果，應用此種設計方式可以增加感性無功功率，從而起到平衡電力系統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計方式在一些輸送功率比較小，負荷比較輕的電網系統中，具有很好的無功補償效果，同時對于早期的電網系統以及一些新建的電網系統中，都可以進行使用。

3.4靜止無功發生器設計

在電網技術快速發展的過程中，在進行電路系統無功補償時，開始嘗試使用靜止無功發生器設計，此種設計方式主要是在線路之中加一個自變換電流，從而實現無功補償作用。在靜止無功發生器設計中，可以對交流電壓相位進行控制，但是卻不會受到交通電壓的幅值影響，通過完成交流上的相位，進行更好的無功功率輸出或者吸收，并且只有將SCG啟動時，才能對電容進行充電，進而建立直流電壓。而在正常運行過程中，因為會存在一定的消耗，電流失量無法垂直，因此可以利用SVG進行功率補償。但是由于此種設計方式，不能與電網直接進行連接，因此在將其應用到高壓系統之中，必須要利用串變壓器進行連接。

結束語：

我國電力系統始終處在良好的發展狀態之中，隨著社會經濟發展水平的不斷提高，電網建設規模逐漸擴大，但是我國的國情決定了變電站分布不均的現實情況。無功補償裝置，能夠有效提高電網電能的傳送質量，對于減少電網運行過程中的線路損耗問題起到良好的促進作用。在變電設計工作中做好無功補償裝置的設計工作，能夠有效維持電網運行的安全性和穩定性，同時在很大程度上還能夠促進社會經濟的發展，保障人們的生產生活。

參考文獻

[1]王林.簡析變電設計中無功補償裝置的設計方式.科技展望，2015（4）：84-85.