关于变电设计中的无功补偿探讨

关于变电设计中的无功补偿探讨

冯培青

（深圳市达能电力技术有限公司广东深圳518000）

摘要：随着我国社会经济以及科学技术的迅猛发展，在电气领域内的应用需求也逐渐增多。为了巩固电力安全以及平稳的输送基础，需要对变电站的电网设计进行更为严格的质量控制。在这个过程中，无功补偿受到了越来越多的青睐，发挥着越来越重要的作用。

关键词：变电设计；无功补偿

我国电力工业一直保持稳定发展的状态，尤其是步入21世纪以后，国家电网的建设规模与覆盖面积不断扩大，电网发展逐渐显现出强劲势头。但在发展背后，由于我国地理环境、国民经济发展环境、水资源环境等条件的限制，使得国内电厂建设陷入分布不均、供电不良的困境。为了解决这一问题，克服电网供电不良的困难，就必须采取措施，提高电网中电能的输送质量，为减少电网线路损耗、维持电网运行稳定、提高人民用电质量提供有力保障。鉴于无功功率传送对电网电压、电能质量以及功率损耗有着严重影响，因此对变电设计中的无功补偿进行探讨便显得尤为重要。

一、变电设计中无功补偿的重要性

变电设计中的无功补偿的主要目的就在于减少电网中的电压损耗和有功功率的损耗，通过局部有效补偿去改善供电环境和提高供电质量。在变电设计中要想有效的运用无功补偿方式，就必须要根据实际情况考虑到装置系统的使用的稳定性、电网的承载能力和测量电压和电流的大小以及无功功率和有功功率的合理分配，合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少网络的损耗，使电网质量提高。目反，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等负面影响。变电设计中无功补偿的重要性主要体现在，①在供电过程中，减少供电设备和运输线路的损耗和电能损失，提高供电设备的供电能力，从而减小设备容量节省投资。②可以提高供电的功率因素，减少供电过程中电压流失提高对电能的利用率。③可以减少工业用电和生活用电的电费开支，降低生产成本，促进我国电网的发展。总而言之，在变电设计中无功补偿的合理应用，对我国电力事业的发展有着不可忽视的作用。

二、变电设计中无功补偿的分类

从我国目前变电设计中无功补偿的实施实践来看，现存在无功补偿主要包含以下三类，即视在功率、有功功率和无功功率。

①视在功率主要是指在电力线路中，电压与电流之间存在差距与两者之间的乘积。在一般的计算过程中，大多都用符号S来表示，是一种以电压与电流相乘的形式表现的功率。②是有功功率。主要是指交流电路中发生的一种平均值变动现象，因为电源在一定的周期里，会产生一定的瞬时功率变化，随之而产生的是平均值的变化。从我国目前的电力能源输送实践来看，在工作中负载的电阻消耗的能源以及功率就称为有功功率。这种能源主要以P的形式进行表现。③无功功率。在通常情况下，电感以及电容在线路中进行运行的过程中，能够通过电源能量将电能质量转换为相关的能量，并且进行能量的储存。这样，在进行能量应用的过程中，这部分储存的能量能够实现向电磁场以及电源的返还，以实现电源工作开展的支撑。在这个交换的过程中，其他的环节并没有施加影响，相关的电能变动也没有发生，所以一般情况下，整个过程都处于无功率值的状态，所以称之为无功功率，用符号Q来表示。

三、变电设计中的无功补偿

1在安装要求

变电设计中引入无功补偿，或者说利用无功补偿方式来进行变电设计，配置补偿装置时，需要考虑的首要因素是该装置系统的稳定性能、电网实际电压大小、无功平衡和有功分配等等，以这些因素条件作安装依据，合理选择无功补偿装置的安装位置、布线方式以及控制保护方式，并结合装置安装地点的地理条件，选择合适的、正确的安装方式。这些装置大部分都安装在架空的线路上，都要配置低压的避雷器，放置雷击现象的出现。另外，其它工艺技术，在经门板的二次线应用绝缘扎带捆绑，防止损坏绝缘层。线路中的一次、二次电缆在经过金属孔的时候，要套上橡胶衬套，能够防止线路出现损伤。

2装置运行技术要求

线路中无功补偿保护功能，在过压保护这方面，电网电压超过1.2倍电容器额定电压时应予以切除，总时间不超过60s。通过参数设置亦可实现欠压保护。关于失压保护，装置在断电后控制开关自动断开，保证在再通电时各电容器组处于分断状态。断电后自检复归，并重新投切电容器，防止电压的骤然升高。在线路短路保护这方面主要是由快速熔断器和塑壳开关实现的。缺相保护。当相电压低于65%额定值时，视为断相，由控制器切除输出回路。另外，在谐波保护这方面，压或电流谐波超过电压或电流谐波畸变率上限值（可设定）后，控制器发出指令将各电容器组逐组退出。由无功补偿控制器实现电容器组的循环投切，即先投先切，以平均使用电容器组，延长其使用寿命。熔断器的额定电流推荐选择为电容器额定电流1.5～2.0倍，可满足大部分使用负荷要求。如果线路中的电压不第一400V，保证电容器电容容量能充分输出，实现对线路的补偿。

3设计原则

变电站电容器无功补偿装置是作为电力系统的重要节能设备存在的，是维持电网电压的关键设备，需要较大的投资，在电力生产与电能传输中，无功的合理分配和补偿是摆在设计人员而前的艰巨任务。遵循“不能过补，只能欠补”的原则，结合国家变压器设计标准，总结出如下几点变电无功补偿容量配置的主要原则：①变电无功补偿容量应当以线路参数、主变负载系数、主变参数为依据，来实施理论性的计算；②以“不能过补，只能欠补”为前提，来避免无功倒流，且理论计算值必须大于实际的补偿容量；③电容器每组的补偿量应当以相应主变容量为依据来加以确定，不适合平均分配，从而为随负荷情况投退或随主变投停相应电容量提供便利。

4装置的散热功能设计

由于进行无功补偿的都是在户外进行，保护电容器的时候会产生很大的热量，要满足设备的散热要求。可以在箱子的顶部，设计一个散热通道。在，控制器的零线和地线接法设计的时候，要把两者分开，因为进行三相负荷不平衡时，会产生零电位漂移，如果零线和地线设计时短接会影响计量的准确性。关于接地要求这方接地螺丝的大小不要小于12平方毫米，要设立一个明显的接地标志，接地线可使用不小于10平方毫米，这种线的特点是双塑线，外套为PVC套管，接到接地极。接地电阻应小于10Ω。

5变压器低压侧无功补偿

变压器低压侧无功补偿时，可做出如下考虑：一方面，轻负荷情况下，配电网倒送无功会增加功率损耗，不具备经济性，故应当加以避免；另一方面，越高的功率因数，单位补偿容量的降损效果就会降低，出于对节能效果最大化的考虑，提高功率因数至0.95较为科学、合理。故在配置无功补偿容量时，就可定为约0.125倍数的变压器容量。

结语

随着国家经济的发展和电力系统的不断更新，无功补偿成为维护电力系统正常运行的重要举措。无功补偿技术十分复杂，不仅对电流有严格的要求，同时对硬件的性能也有严格的把关。系统的管理者与执行者需要提高自身电力及其自动化专业知识的储备，专业素质与自身实践相结合，更好的发展无功补偿技术。只有又好又快发展无功补偿在变电站中的设计，才能使电力系统稳定快速发展，为人们的日常生活提供便利，并且提高国家经济与机械工业发展，甚至对国家高端产业都有着不可磨灭的积极影响。

参考文献

[1]李新龙.基于变电设计中的无功补偿分析[J].科技与企业，2014

[2]余健敏.电力变电设计中的无功补偿技术探讨[J].中国高新技术企业，2015