配電系統設計中無功補償設計探析

李英

丹陽中泰電力工程有限公司 江蘇 丹陽 212300

引言

對無功功率的適當補償是無功功率補償，主要是對無功進行更有效的補償。無功補償可以對供電系統的優化產生更積極的影響，可以大大改善電源網絡，相關的峰值、功率品質因數等，還可以大大降低箱式變壓器設備和電源的能耗、輸電線路的更新，也提高了機組的工作效率和供電效率。

1 無功補償設計重要性

變電站作為整個電力系統中的重要部分，地位非常重要，是確保電力輸送過程穩定的關鍵所在。在電力的傳輸過程中，由于系統設計問題，不可避免的總會出現電力損耗，造成了功率損失，浪費大量的能源，這時候就需要采取有效措施，減少能源損失，最大程度提高能源利用率。因此，在變電站中設置合理有效的無功補償設備非常有效。

而無功補償設備也開始滿足電力用戶的基本需求，中國電力公司設計輸電線路，實現資源的有效配置，保證輸電效果良好，減少輸電過程中的損耗。

2 無功補償的科學設計

（1）確保合理性。裝設相應的無功補償裝置，能提高系統的連續運行效率。同時，還可以提高與電能有關的各種設施的單位輸出功率，根據實際情況降低系統的電耗。一般來說，可采用的常用補償方法有集中法和分級補償法（如現場用戶端補償法）等。安裝無功補償設備的時，需要現場進行實地研究，通過分析得到最合理的無功補償方法，在變電站中應該主要考慮變壓器，設置有效的無功補償。在110kV輸配電線路中可分散安裝具有適當無功補償的電感組，以便減少系統配電線路對無功功率的需求。目前，客戶端負荷在運行過程中通過無功補償技術來滿足對無功的需求。對應的電站首先通過網絡將電能轉換為110kV，然后通過變電站將電能傳輸到高壓和低壓線路，在此期間，電能將在很長的距離上傳輸，因此應該綜合考慮無功補償裝置的安裝位置[1]。通常，110kV變電站可以自動控制無功功率，并將其與其他地區的系統運行結合起來，以提高電容器的相應開關容量。即使在電源的高峰時段，配電線路也可以保持約0.96的對應功率因數。在變電站中應用無功補償技術，完成補償過程，并調整相關的變壓器單元，以達到無功補償的效果[2]。

（2） 電容器。合理設置電容器元件的無功補償容量，不僅可以減少無功配電線的無功傳輸，而且可以通過減少線損來保證電源的質量和效率。將無功功率補償技術應用于電容器，可以通過將電容器與變壓器并聯連接來增加可變電容負載。這樣，電容器的功率輸出和吸收都能滿足變電站的設計要求，對變電站電路中的無功電流有很好的補償效果。為了將無功補償設計成功地應用到電容器上，在變電站設計過程中，必須增加無功補償設備的投資，規范安裝過程中的操作程序，避免線路中的無功損耗。無功補償裝置的安裝降低了對無功功率的需求。通過單獨或集中安裝電容器，可以合理地調整功率損耗。在中國的電力系統中，電容器和變壓器并聯進行無功補償。在變壓器設備使用時，會產生感性電流，使得功率因數降低，而電容器提供容性電流，抵消感性電流，使得功率因數提高。每組補償量需根據實際情況，并且明確地參考主變壓器的容量，嚴禁采用均勻分布的原則。

（3）設計電抗器。當長距離輸電線路出現輕載或空載時，線路的電容電流會引起電壓升高。此時，并聯電抗是提高電力系統感性無功功率的重要組成部分。并聯電抗器可以提高電力系統的感性功率，保證感性功率和容性無功功率的平衡，提高電力系統的無功功率，從而提高輸電效率。應用電抗器無功補償技術可以提高電壓穩定性，防止電壓引起的安全隱患[3]。

（4）調相機。將無功補償技術應用于調相機，使功率轉換設計更加科學、合理。在最初的應用中，根據勵磁原理對無功功率接收裝置進行了改進，使其能夠作為一個電源來源。如果勵磁不足，應用無功補償技術可以從電力系統吸收感性無功功率，從而發揮無功的補償作用。如果過勵磁，調相機可以向電力系統發出感性無功功率，從而發揮無功的補償作用。調相機能提高功率因數，改善電能質量，但由于設備本身的特點，其損耗比較大，發熱嚴重，因此需要研究其他更多的無功補償技術進行無功調節。

3 無功補償技術的設計

過去，聚合物電容器用于補償無功功率，以抑制諧波的不利影響。但是，這種補償方法的效果不明顯，不能有效地抑制諧波。電容器的容量處于不同水平。而且變電站無法實現精細化管理。目前一些電力公司開始選擇先進的補償技術，比如SVG補償技術，通過合理裝置設置可以有效提高無功補償設備性能，對于補償容量合理調節。

電力公司使用SVG無功補償技術，可以調節功率因素，降低傳輸線損耗，是電能傳輸效率提高，最大化應用無功補償技術。此前系統運行時，會消耗大量的無功功率，增加線損，不利于提高電能質量，增加電費和變壓器成本，無助于公司減少成本。之后SVG采用動態無功補償，可根據負載無功功率的變化實現動態無功補償，降低線損，提高功率利用率。另外，SVG可以實現動態諧波補償，提高電能質量。SVG采用以IGBT技術為代表的有源電力濾波器技術進行動態跟蹤，基本無功功率和各種諧波補償不受系統參數變化的影響，且無諧波放大的顧慮。

4 結束語

總的來說，在變電站的總體詳細設計中，需要對設計方法進行更深入的討論和深入分析，進行無功補償。本文都是關于開關站初步設計模式中無功補償設計方法分析，以確保在進行無功功率設計時選擇相應補償方法，并要注意組件容量和科學設定。在設計中，加強有源濾波器的安裝，有效利用靜態無功發電機裝置等設計方法，應引起相關電力行業工作者的關注，以促進了中國電力行業的持續發展。