變電設計中無功補償裝置的設計方式探析

宋圻

摘要：無功補償技術能夠直接通過自動化控制裝置的運行，來使得電流本身能夠在變壓器中大幅度降低相應的損失率，最大限度的確保相應的使用電量能夠最大限度的保障自身的充足性，進而使得相關功率得以充足的工藝，避免變電站運行以及輸電線路中的耗損能夠大幅度降低，最大限度的確保用電得以穩定。本文對變電設計中無功補償裝置的設計方式進行了探討。

關鍵詞：變電設計；無功補償；設計方式

中圖分類號：S611文獻標識碼： A

一、無功補償的基本概念

無功補償也被稱之為無功功率補償，在供電系統中，對于電網功率因數有著良好的提高作用，同時對降低供電變壓器及輸送線路中的先損耗和提高供電效率，改善供電環境都是十分重要的。一般而言，在配電系統中，無功補償裝置是一個不可缺少的基礎裝置，有著十分重要的地位與作用。在變電工作中，合理的無功補償裝置不但可以最大限度的降低線路造成的電能損耗，同時對于提高供電質量，供電穩定性有著重要意義。反之，如果在工作中電力系統中無功補償裝置的選擇不當，極容易造成供電系統中電壓出現大幅度變動，甚至是帶來嚴重的諧波隱患和現象。目前常見的無功補償主要可以分為視在功率、有功功率和無功功率三種。

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。

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。

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、應用無功補償應該注意的幾點

1、防止電力系統產生諧振

對于供電線路中有諧波源的，要增設電抗器，盡量把諧波的影響降下來，防止諧振現象發生帶來的電容器損壞。

2、控制無功功率補償因數的范圍

不要強求高補償度，那樣會帶來無謂的損失。根據實踐，功率因數從0.8提高到0.9，在實際效果上，與把功率因數從0.9提高到1.0，補償容量是差不多的。具體實施起來，應該根據投資與實際功效綜合來考慮。

3、防止過分補償

在采用單臺電動機使用地補償的情況中，過分補償會導致線路磁場產生自勵產生電壓，向系統輸送無功，使系統電壓升高，容易引起設備損壞。

4、防止電容器補償容量過大

防止電壓過大。電容器的補償容量不可過大，否則，易引起電網電壓的升高、電容器自身的損壞。實際電壓值不得超過額定電壓的1.1倍。

總之，無功補償所采取的原則是“全面規劃，合理布局，分級補償，就地平衡”，在以電力電容器為主要的無功補償裝置的時候，要堅持平衡原則作為設計的主要原則，一些低壓的無功負荷則需要低壓的電容器對其進行補償，而高壓的無功負荷需要通過高壓電容器進行適當的補償。

三、變電設計中無功補償分析

1、無功補償容量配置分析

變電站中電容器裝置的安裝投運能夠降低無功功率的線路傳遞，減少線路損耗，節能降損下，促進電能質量改善和輸變電設備效率的提高，服務于有限電能效益最大化的實現。但就變電站實際運行來看，存在因投上電容器后電壓過高或過補電容器投不上的情況，從而得退下電容器，這樣，不但基建投資增加了，且應有作用未得到發揮。

相關技術導則中有如下規定：電壓等級≤220KV的變電站，應當結合需要，來進行無功補償設備的配置，并按照主變壓器容量來確定其電容。因此，在進行變壓器低壓側無功補償時，可做出如下考慮：

（1）輕負荷情況下，配電網倒送無功會增加功率損耗，不具備經濟性，故應當加以避免；

（2）越高的功率因數，單位補償容量的降損效果就會降低，出于對節能效果最大化的考慮，提高功率因數至0.95較為科學、合理。故在配置無功補償容量時，就可定為約0.125倍數的變壓器容量。

2、無功補償的方式分析

在以提高自然功率因數的方法進行處理后，仍然無法滿足要求的時候，可以通過無功補償裝置完成目的，多采用并聯電力電容器。如果10或35kV的高壓電，單位的功率因數在0.9以上，或低壓供電單位的功率因數在0.85以上，以并聯電力電容器做為無功補償。容量比較大且負荷平衡、使用頻率較高的用電設備的無功計算負荷大于100Kvar時，可在設備附近就地補償。

從理論上來說，要想進行無功補償，簡而言之就是就地無功，即無功需要在哪里，就在哪里進行補償，使得整個系統都是沒有無功的流動的。但是我們深知，這在現實電網系統中是不可能實現的。因此又理論聯系實際我們得出如下幾個可行的無功補償方式：

（1）在變電所中的母線集中，裝上并聯電容器（組）；

（2）在高壓配電線和低壓配電線中，分散地裝上并聯電容器（組）；

（3）在配電變壓器的低壓一側以及用戶的車間配電屏分別裝上并聯電容器。

在設計中的變壓器臺數和容量、電動機選擇要合適，降低線路的感抗，同時也可以通過同步電動機與空歇工作制的設備選用的聯合，進而達到用電單位中自然功率的因素逐漸提升。

3、無功功率補償所能達到的效果

（1）保持較高的功率因數?？梢宰畲蟪潭壬蠝p少壓降，改善各級供電系統電壓質量，提高供電系統的經濟性、穩定性及可靠性。

（2）減低電力系統中的電能的損失以及功率的損耗。

（3）改善用戶端的電能的質量，并降低輸電線路中的電壓損失。

（4）提高設備利用率，從而節省投資。較高的功率因數可以，提高設備利用率，使設備保持穩定工況運行，減少故障頻率。同時可以減少系統損耗，提高線路的供電能力，從而節省投資。

（5）減少能耗和發電費用，降低了生產的成本。

結束語

在如今社會不斷發展以及電力系統持續更新的情況下，無功補償已經成為了對于電力系統帶來穩定性影響的關鍵所在。無功功率本身所表現出補償技術實際上極為復雜，不僅對于電流有著較為嚴格的要求，還對于硬件的相關性能進行了把關。系統的相關管理者、執行者都需要在這一過程中極大的提升相關專業知識儲備量，進而是確保無功補償技術能夠得到更好的發展，這對于提升國家經濟體系發展力度來說，起到了至關重要的作用。

參考文獻

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