變電設(shè)計(jì)中無(wú)功補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)方式探析

胡玲華

摘要：在經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展過(guò)程中，電網(wǎng)建設(shè)與電網(wǎng)普及覆蓋面不斷擴(kuò)大，但是由于我國(guó)電網(wǎng)建設(shè)起步較晚，易出現(xiàn)供電不良、供電分布不均等現(xiàn)象，這對(duì)城市用電造成了一定的影響，而無(wú)功傳輸可以減少電網(wǎng)電壓輸送損耗，因此為了能夠更好的提高電網(wǎng)電能輸送量，為居民用電量提供有效保障，加強(qiáng)變電設(shè)計(jì)中無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)方式研究就顯得越發(fā)重要。在本文中筆者將對(duì)變電設(shè)計(jì)中無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)方式進(jìn)行深入分析。

關(guān)鍵詞：變電設(shè)計(jì);無(wú)功補(bǔ)償裝置;設(shè)計(jì)方式

1 無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹匾?/p>

無(wú)功補(bǔ)償主要是將具有感性功率負(fù)荷和容性功率負(fù)荷的裝置進(jìn)行有效地結(jié)合，使其在同一電路上進(jìn)行相互作用，能夠有效提高能量轉(zhuǎn)化的實(shí)際效果，增強(qiáng)電力運(yùn)行的整體效果。感性負(fù)荷工作將其所需要的一些無(wú)用功率通過(guò)可有容性負(fù)荷輸出的無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償。無(wú)功補(bǔ)償在實(shí)際的運(yùn)行中，主要是指將原來(lái)使用的無(wú)功功率進(jìn)行轉(zhuǎn)化，這些無(wú)功功率主要是通過(guò)變壓器或者電網(wǎng)進(jìn)行提供的，對(duì)于電力運(yùn)行具有重要影響，而在將其進(jìn)行轉(zhuǎn)化之后，能夠使其通過(guò)交流電力的電容器進(jìn)行提供。通常情況下，電流負(fù)荷為感性狀態(tài)，不論是工業(yè)負(fù)荷還是民用負(fù)荷，從電路運(yùn)行的實(shí)際情況來(lái)看，電感負(fù)載是需要大量無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償?shù)?。無(wú)功功率在電力系統(tǒng)的運(yùn)行當(dāng)中，主要有兩條補(bǔ)償路徑：一種是由補(bǔ)償電容器進(jìn)行提供的，另一種是由輸電系統(tǒng)進(jìn)行提供的。這兩種補(bǔ)償方式雖然不同，但是在實(shí)際的電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中，這兩種補(bǔ)償方式能夠起到良好的作用，發(fā)揮良好的效果，體現(xiàn)在電力系統(tǒng)當(dāng)中，主要是都能夠提供良好的無(wú)功功率。

2 無(wú)功補(bǔ)償在變電設(shè)計(jì)中的重要性

異步電動(dòng)機(jī)和變壓器等電力系統(tǒng)中非常常見(jiàn)的設(shè)備和普遍的用電設(shè)備都屬于感性負(fù)荷設(shè)備，這些設(shè)備在運(yùn)行的過(guò)程中需要無(wú)功功率的提供。無(wú)功電源主要可以分為發(fā)電機(jī)、靜電電容器、靜止補(bǔ)償器和同步調(diào)相機(jī)等。生產(chǎn)無(wú)功功率基本上是不需要任何能量的，但是無(wú)功功率在沿著電力系統(tǒng)的輸電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳播的過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生非常大的有功功率的消耗和電壓的損失。發(fā)電廠如果把這些無(wú)功功率直接提供給用戶的話，會(huì)因?yàn)檩旊娋€路上損耗大量的電能和電壓造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)發(fā)電企業(yè)發(fā)展產(chǎn)生不良的影響。為了避免這種情況的發(fā)生，最大程度上的減少無(wú)功功率在輸電線路輸送過(guò)程中的損耗，有效的增大配電設(shè)備的工作效率應(yīng)該采用“分級(jí)補(bǔ)償，就地平衡”的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備配置方式，對(duì)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行合理的配置。通過(guò)對(duì)于無(wú)功補(bǔ)償裝置合理的分配以及改變電網(wǎng)的無(wú)功潮流分布，可以極大程度的減少有功功率和電壓在電力輸送過(guò)程中的損耗，達(dá)到改善居民和企業(yè)用電質(zhì)量的目的，同時(shí)也能減少供電單位的經(jīng)濟(jì)損失。

3 變電設(shè)計(jì)中無(wú)功補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)方式

3.1 調(diào)相機(jī)設(shè)計(jì)

在進(jìn)行變電設(shè)計(jì)無(wú)功補(bǔ)償裝置設(shè)計(jì)時(shí)，調(diào)相機(jī)設(shè)計(jì)是以往最常使用的一種設(shè)計(jì)方式，具體而言，調(diào)相機(jī)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì)方式應(yīng)用過(guò)程中，主要是利用了同步調(diào)相機(jī)這一裝置設(shè)備，此種裝置設(shè)備與發(fā)電機(jī)的原理大致相同，是通過(guò)勵(lì)磁運(yùn)行作用讓電力系統(tǒng)中接收到無(wú)功功率，而當(dāng)欠勵(lì)磁運(yùn)行時(shí)，電力系統(tǒng)又可以將感性電磁再次傳輸出去，這樣就實(shí)現(xiàn)最佳的無(wú)功負(fù)荷運(yùn)行效果。因此在進(jìn)行調(diào)相機(jī)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì)時(shí)，重要的就是對(duì)勵(lì)磁運(yùn)行裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，從而實(shí)現(xiàn)同步調(diào)相機(jī)對(duì)裝置中無(wú)功功率電壓的吸收或者輸出，為電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供最大限度的保障。但是值得注意的是，在進(jìn)行調(diào)相機(jī)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì)時(shí)，由于同步調(diào)相機(jī)屬于旋轉(zhuǎn)式機(jī)械，在運(yùn)用的過(guò)程中有功損耗比較大，因此若是使用的同步調(diào)相機(jī)容量比較小，易造成成本方面的浪費(fèi)，因此在電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行需求量不斷增加的今天，利用調(diào)相機(jī)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì)還應(yīng)不斷進(jìn)行改進(jìn)。

3.2 電容器設(shè)計(jì)

在無(wú)功補(bǔ)償進(jìn)程當(dāng)中優(yōu)化運(yùn)用電容器裝置，其對(duì)應(yīng)原理主要為，在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)并聯(lián)，促使容性負(fù)載得以提升，而后從系統(tǒng)進(jìn)行容性功率的吸收以及輸出，使得線路與感性負(fù)荷針對(duì)感性無(wú)功功率所提出要求實(shí)現(xiàn)滿足，進(jìn)而獲取良好的無(wú)功補(bǔ)償成效?；陔娙萜鲬?yīng)用展開(kāi)無(wú)功補(bǔ)償，普遍僅僅需求相對(duì)較少的一次性運(yùn)行投資成本費(fèi)用，加之調(diào)試安裝相對(duì)便捷且實(shí)際產(chǎn)生損耗較低、工作運(yùn)行成效高，既可完成集中使用，又可進(jìn)行分散裝設(shè)?，F(xiàn)如今，縱觀我國(guó)整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行，已然基于并聯(lián)電容器使用受限約百分之九十的無(wú)功補(bǔ)償容量。但是，此類裝置進(jìn)行提供的無(wú)功功率以與對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)電壓數(shù)值的平方呈現(xiàn)正比關(guān)系，即為，若降低節(jié)點(diǎn)電壓，提升無(wú)功功率時(shí)，其進(jìn)行提供的系統(tǒng)無(wú)功功率隨之減少，由此可見(jiàn)，但就補(bǔ)償效果獲取來(lái)說(shuō)，在改變系統(tǒng)電壓的時(shí)候，此類裝置通常難以獲取良好補(bǔ)償成效。

3.3 電抗器設(shè)計(jì)

利用電抗器進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，電抗器設(shè)計(jì)主要就是將電抗器并聯(lián)在一起，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償效果，應(yīng)用此種設(shè)計(jì)方式可以增加感性無(wú)功功率，從而起到平衡電力系統(tǒng)容性無(wú)功功率與感性無(wú)功功率的作用，因此電抗器無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì)方式在一些輸送功率比較小，負(fù)荷比較輕的電網(wǎng)系統(tǒng)中，具有很好的無(wú)功補(bǔ)償效果，同時(shí)對(duì)于早期的電網(wǎng)系統(tǒng)以及一些新建的電網(wǎng)系統(tǒng)中，都可以進(jìn)行使用[5]。但是在應(yīng)用電抗器進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償設(shè)計(jì)時(shí)，若是導(dǎo)線中的電容性使容性充電功率提升，從而導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)中的感性無(wú)功功率降低，在進(jìn)行電抗器設(shè)計(jì)時(shí)，必須要保障電壓水平衡，維持系統(tǒng)中的無(wú)功平衡率，這樣才能防止電力系統(tǒng)內(nèi)部的電壓增大，從而對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行安全造成影響。

3.4 靜止無(wú)功發(fā)生器設(shè)計(jì)

在電力技術(shù)不斷進(jìn)步的條件下，電力系統(tǒng)開(kāi)始使用靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置，這種裝置使用的線路是自變換變流，其實(shí)質(zhì)就是靜止無(wú)功發(fā)生器（SVG），也被稱作靜止同步補(bǔ)償器，屬于第三代無(wú)功補(bǔ)償裝置。。因?yàn)镾VG使用的是全控制器件，可以隨便控制其交流上電壓的相位，即使交流上電壓的幅值會(huì)因?yàn)橹绷魃想妷悍涤绊?，但是還是可以在限定的范圍進(jìn)行控制。因此，能利用控制交流上電壓幅值以及相位進(jìn)而對(duì)其進(jìn)行改變，也就是說(shuō)，能完成交流上電流相位超過(guò)或落后電網(wǎng)電壓相位90°，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)輸出和吸收無(wú)功功率的效果。假如忽視無(wú)功發(fā)生器產(chǎn)生的損耗，那與系統(tǒng)就不存在有功交換，只有無(wú)功交換，直流上電容電壓也會(huì)維持不變。只有當(dāng)SCG啟動(dòng)的時(shí)候，吸收足夠的有功功率，然后對(duì)電容進(jìn)行充電，才會(huì)建立直流電壓。在正常運(yùn)行過(guò)程中，因?yàn)榇嬖趽p耗，電網(wǎng)電壓和電流矢量無(wú)法垂直，就要向電網(wǎng)吸收有功功率來(lái)補(bǔ)償SVG的損耗。

4 無(wú)功補(bǔ)償裝置發(fā)展前景分析

隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和電力系統(tǒng)的不斷更新，無(wú)功補(bǔ)償成為維護(hù)電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要舉措。系統(tǒng)的管理者與執(zhí)行者需要提高自身電力及其自動(dòng)化專業(yè)知識(shí)的儲(chǔ)備，專業(yè)素質(zhì)與自身實(shí)踐相結(jié)合，更好地發(fā)展無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)。無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)十分復(fù)雜，需對(duì)電流和電壓進(jìn)行同步嚴(yán)格控制。隨著電力市場(chǎng)的慢慢發(fā)展，無(wú)功補(bǔ)償已經(jīng)成為主要改革的方向，本著為人民服務(wù)又節(jié)省各種費(fèi)用，從如今的發(fā)展模式來(lái)看電力市場(chǎng)已經(jīng)發(fā)生了一些變化，再利用一些有利產(chǎn)品進(jìn)行市場(chǎng)開(kāi)發(fā)和擴(kuò)張，一系列的改變都是為以后的發(fā)展奠定一定的基礎(chǔ)，而引領(lǐng)整個(gè)市場(chǎng)發(fā)展的關(guān)鍵就在于優(yōu)點(diǎn)大于缺點(diǎn)的產(chǎn)品，那就是無(wú)功補(bǔ)償，是一款帶來(lái)許多效益的產(chǎn)品，既科學(xué)又實(shí)用、安全的系統(tǒng)，充分利用其多功能的利用價(jià)值全方位地服務(wù)群眾，并不斷地提高服務(wù)質(zhì)量，為整個(gè)電力服務(wù)行業(yè)增加動(dòng)力。同時(shí)減少電功率的損失量，降低運(yùn)行成本，保證電壓的穩(wěn)定，增加用電安全。

綜上所述，在城市化進(jìn)程快速發(fā)展的過(guò)程中，城市用電量需求不斷加大，因此易出現(xiàn)供電不良、供電分布不均現(xiàn)象，而無(wú)功傳輸可以減少電網(wǎng)電壓輸送損耗，為此能夠更好的推動(dòng)我國(guó)電力事業(yè)穩(wěn)健發(fā)展，加強(qiáng)變電設(shè)計(jì)中無(wú)功補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)方式研究至為重要。

參考文獻(xiàn)：

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