變電設計中無功補償裝置的設計方式探析

江門電力設計院有限公司 張 藝

隨著社會的發展，人們對生活用電的需求逐漸增加。電壓是當今衡量電能質量的重要質量指標。電壓對于電路的整體操作很有著很重要的意義。通過正確對電壓值進行管理和控制，可以有效減少出現線路損壞的現象，在很大程度上能夠確保電網的穩定運行，并為居民提供充足的電力。無功電的強度是決定電壓質量的重要因素，通過適當地對無功電力進行管理和控制，可以有效地提高用電水平。通過正確實施變電設計中無功補償裝置的設計方式，可以增加電網的使用效果，節省有限的電能源，并促進能源優化分配。

隨著經濟的快速發展，電力優化分配現象和電網覆蓋范圍越來愈廣泛。但是，由于我國的電網建設逐漸被推遲，因此因電力供應不足而導致電力供應不均的發展趨勢越來越大。當然，這會對城市用電造成一定的影響，但這樣可以減少電力的傳輸損耗。目前，針對通過增加能源系統的電力供應以有效保護居民的正常用電量這個問題進行了深入討論，總結出，需要加強對無功補償裝置設計方式的研究。

1 變電設計中無功補償在電力系統中的重要作用

電力系統中無功補償的主要目標是減少有效功率和電壓的損耗，以及通過有效的局部補償來改善供電條件和供電質量。無功補償在電力系統中的重要作用主要表現在以下幾個方面：首先，在供電過程中，無功補償可以有效減少電壓設備、傳輸電線和電源線中帶來的電力損耗和浪費，也可以提高供電效果并減少金錢的浪費。其次，它可以有效地提高供電的功率因數，提高供電效率，并減少在供電過程中出現的電壓損耗。第三，可以減少成本。降低能源供應成本，能夠促進我國電力工業的穩定健康發展。因此，變電設計的設計師必須制造一定的計劃，并且對無功補償裝置的設計需要引起人員足夠的注意。

2 變電設計中無功補償的概述及設計原理分析

根據國家電力部的規定，功率因數為0.9或更高的用戶被定義為高電壓用戶，且如今的低電壓用戶的功率也在0.85至0.9之間徘徊。從這些數據可以看出，在我國，用戶的用電功率非常高。由于城市的經濟發展越來越來昌盛以及城市用戶的不斷增加，我國城市開始無法承受超負荷的用電功率和電力供應不足，從而導致電力供應不均。無功功率可通過提高電網的功率因數，減少在電壓傳輸過程中的電壓損耗，因此使用無功補償概念的目的是通過增加功率因數來改善用電現狀。此外，無功補償還包含許多技術，例如腔室設計、電容器設計、電抗器設計以及發電機的靜態設計。無功補償的設計方式的原理允許其安裝并連接到電路系統設備，以平衡電力系統的容性無功功率。無功補償被注入到線路中，這也稱為無功補償方法。無功功率在電力系統的運行工作是由兩個方法組成的。這兩種補償方式會根據電力系統的實際運行而有所不同，但是兩種補償方式都在各自的領域發揮著獨特并有效的作用，這也反映在電力系統運作過程中。首先，無功補償的補償方式是由電力系統的特定條件決定的。根據無功補償的基本原理，它可以為電力系統運行過程中后續工作的順利進行提供基本條件。

3 變電設計中無功補償裝置的設計方式探析

3.1 變電設計中無功補償裝置的調相機設計

變電設計中無功補償裝置的調相機設計是過去使用的最為廣泛的設計方式。特別是，無功補償設計裝置調相機應用程序主要用于將相機與設備和生成器同步。所有無功功率都通過勵磁作用被電氣系統接收，當勵磁作用消失時，電力系統可以將感應電磁場重新傳輸出去，以獲得最高無功功率。因此，在設計電力系統的無功補償結構時，重要的是配置和控制驅動的控制設備，以使電壓吸收或設備正確輸出或與同步電氣系統執行，最大限度保證電力系統的安全運行。但是，由于同步調相機是旋轉的機器，所以無功補調相機的投影會在使用過程中會造成很大的功率損耗。因此，在相機的同步能力相對受限的情況下，很容易損耗功率和資金。隨著操作系統的不斷應用，無功補償設置的調相機的使用需要得到進一步改進。

3.2 變電設計中無功補償裝置的電容器設計

電容器設計也是一種典型的變電設計中的無功補償裝置設計方法。電容器無功補償設計項目將電容器與市電進行并聯，以增加其負載能力，從而使主電力系統可以更有效地提供或輸出功率。感性線路提供最佳的無功補償，同時，在無功補償設計中使用電容器的投資成本相對較低，并且容易清潔，而且它可以集中使用，也可以分散使用，這些性能都非常好。由于無功補償的電容器設計具有許多優點，根據數據顯示，我國90%的主要電力系統都使用無功補償的電容器設計，但是，在使用前必須檢查電容器中無功補償和節點電壓數值是否存在正比例關系，以減少電力系統中的電壓損耗。如果它未達到此要求，其效率也肯定會受到一定程度的影響。在使用無功補償設計的電容器時，這是一個大問題，因此，有必要進一步加強對變電設計中無功補償裝置的電容器的研究。水冷式高壓動態無功補償裝置如圖1所示。

圖1 水冷式高壓動態無功補償裝置

3.3 變電設計中無功補償裝置的電抗器設計

電抗器的設計主要用于電抗性負載。基本上將電抗器并聯以獲得無功補償效果，使用此設計方式，可以提高感應無功功率利用率，以使感應電功率與電力系統的容性功率出現平衡。無功補償設計方式注重減少在傳輸過程中損耗過多電壓。但是，如果在無功補償中使用電抗器設計，則當負載容量隨線路容量增加而主電源系統感應的電抗性降低時，可以保證電抗器內的電壓平衡。電抗器內的平衡反應可以防止電力系統內部電壓的升高，從而保持電力系統的穩定運行。

3.4 變電設計中無功補償裝置的靜止無功發生器設計

隨著電網技術的飛速發展，當引入無功補償裝置系統時，靜止無功發生器的設計開始受到檢測。這種設計主要用于在線路上增加轉換電流以提高無功補償效果，當使用靜止的無功發生器時，則可以實現控制交流電壓但不影響循環電壓的幅度。通過完成相位交流，可以獲得最佳的無功功率。由于在操作期間消耗了一定的電量，因此無法測量實際的損失。這樣，可以使用靜止無功發生器設計方式來彌補這一缺點。但是，由于這種設計方式不能直接連接到電源，因此在高壓系統中使用時必須將其連接到電源變壓器。

4 變電設計中應用無功補償應該注意的問題

4.1 防止電力系統產生諧振

居民的日常生活中的使用電情況直接取決于電力系統是否穩定。此外，電網問題不僅明顯影響人們的正常生活，而且還可能阻礙某些項目的完成。但是，由于電力系統的總體覆蓋范圍較大，并且在成本、修護和操作方面存在問題，因此無法預估損失，即使能夠控制空間，但也存在無法避免的人員問題。鑒于當前情況，有必要采取某些措施以避免出現更為嚴重的后果，通過增加有線設備的數量并控制其質量的方式，可以減少風險的發生。另外，有必要定時檢查和更新電氣設備，可避免由于電力系統中的諧振而損壞電容器，并在出現問題時立即檢查和升級電力設備。

4.2 控制無功功率補償因素的范圍

許多人認為無功功率補償的增加是非常有益的，但事實并非如此。對于傳輸線系統，引入高水平的補償雖是有益的，但會導致總損失中可以節省的份額增加。例如，我們說功率因數可被調整為0.7，但當功率因數增加到0.8時與功率因數調整到0.1無功補償是差不多的，所以這樣增加無功功率補償只會浪費投資成本。

4.3 防止過分補償

電流是在電力系統的電路中得到控制的，但電流本身就很難控制。如果過程有問題，就會引發“多諾米骨牌效應”。該效應出現是由其固有特性決定的，尤其是在傳輸過程中，先前連接中的問題是下一步問題的原因，通常這些問題會導致電力設備損壞。但是如果我們假設在電力工作中使用其他設備，則線性磁場本身將因負載而產生磁場電壓，同時產生能量，但這很容易損壞電力設備。

結語：隨著我國社會經濟發展水平的不斷提高，我國的電力系統一直保持良好的發展狀態，并且電網的覆蓋規模也在逐漸地增加。但是，我國的用電狀況表明我國仍存在電力分配不均的現象。無功補償裝置在有效改善電網質量和傳輸效率以及減少電網運行過程中的損失方面起著重要作用。通過在變電設計中很好地設計無功補償裝置，可以有效地維護電網的穩定性和安全性，也可以促進社會和經濟發展并可以維護人們正常的用電生活。