配電系統(tǒng)設(shè)計中無功補償設(shè)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(dāng)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(tǒng)的優(yōu)化產(chǎn)生更積極的影響，可以大大改善電源網(wǎng)絡(luò)，相關(guān)的峰值、功率品質(zhì)因數(shù)等，還可以大大降低箱式變壓器設(shè)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(shè)計重要性

變電站作為整個電力系統(tǒng)中的重要部分，地位非常重要，是確保電力輸送過程穩(wěn)定的關(guān)鍵所在。在電力的傳輸過程中，由于系統(tǒng)設(shè)計問題，不可避免的總會出現(xiàn)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(shè)置合理有效的無功補償設(shè)備非常有效。

而無功補償設(shè)備也開始滿足電力用戶的基本需求，中國電力公司設(shè)計輸電線路，實現(xiàn)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?shù)目茖W(xué)設(shè)計

（1）確保合理性。裝設(shè)相應(yīng)的無功補償裝置，能提高系統(tǒng)的連續(xù)運行效率。同時，還可以提高與電能有關(guān)的各種設(shè)施的單位輸出功率，根據(jù)實際情況降低系統(tǒng)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(xiàn)場用戶端補償法）等。安裝無功補償設(shè)備的時，需要現(xiàn)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(yīng)該主要考慮變壓器，設(shè)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(dāng)無功補償?shù)碾姼薪M，以便減少系統(tǒng)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(shù)來滿足對無功的需求。對應(yīng)的電站首先通過網(wǎng)絡(luò)將電能轉(zhuǎn)換為110kV，然后通過變電站將電能傳輸?shù)礁邏汉偷蛪壕€路，在此期間，電能將在很長的距離上傳輸，因此應(yīng)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(qū)的系統(tǒng)運行結(jié)合起來，以提高電容器的相應(yīng)開關(guān)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(yīng)功率因數(shù)。在變電站中應(yīng)用無功補償技術(shù)，完成補償過程，并調(diào)整相關(guān)的變壓器單元，以達到無功補償?shù)男Ч鸞2]。

（2） 電容器。合理設(shè)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(zhì)量和效率。將無功功率補償技術(shù)應(yīng)用于電容器，可以通過將電容器與變壓器并聯(lián)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(shè)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(shè)計成功地應(yīng)用到電容器上，在變電站設(shè)計過程中，必須增加無功補償設(shè)備的投資，規(guī)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(diào)整功率損耗。在中國的電力系統(tǒng)中，電容器和變壓器并聯(lián)進行無功補償。在變壓器設(shè)備使用時，會產(chǎn)生感性電流，使得功率因數(shù)降低，而電容器提供容性電流，抵消感性電流，使得功率因數(shù)提高。每組補償量需根據(jù)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(shè)計電抗器。當(dāng)長距離輸電線路出現(xiàn)輕載或空載時，線路的電容電流會引起電壓升高。此時，并聯(lián)電抗是提高電力系統(tǒng)感性無功功率的重要組成部分。并聯(lián)電抗器可以提高電力系統(tǒng)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(tǒng)的無功功率，從而提高輸電效率。應(yīng)用電抗器無功補償技術(shù)可以提高電壓穩(wěn)定性，防止電壓引起的安全隱患[3]。

（4）調(diào)相機。將無功補償技術(shù)應(yīng)用于調(diào)相機，使功率轉(zhuǎn)換設(shè)計更加科學(xué)、合理。在最初的應(yīng)用中，根據(jù)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(yīng)用無功補償技術(shù)可以從電力系統(tǒng)吸收感性無功功率，從而發(fā)揮無功的補償作用。如果過勵磁，調(diào)相機可以向電力系統(tǒng)發(fā)出感性無功功率，從而發(fā)揮無功的補償作用。調(diào)相機能提高功率因數(shù)，改善電能質(zhì)量，但由于設(shè)備本身的特點，其損耗比較大，發(fā)熱嚴重，因此需要研究其他更多的無功補償技術(shù)進行無功調(diào)節(jié)。

3 無功補償技術(shù)的設(shè)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(xiàn)精細化管理。目前一些電力公司開始選擇先進的補償技術(shù)，比如SVG補償技術(shù)，通過合理裝置設(shè)置可以有效提高無功補償設(shè)備性能，對于補償容量合理調(diào)節(jié)。

電力公司使用SVG無功補償技術(shù)，可以調(diào)節(jié)功率因素，降低傳輸線損耗，是電能傳輸效率提高，最大化應(yīng)用無功補償技術(shù)。此前系統(tǒng)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(zhì)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(tài)無功補償，可根據(jù)負載無功功率的變化實現(xiàn)動態(tài)無功補償，降低線損，提高功率利用率。另外，SVG可以實現(xiàn)動態(tài)諧波補償，提高電能質(zhì)量。SVG采用以IGBT技術(shù)為代表的有源電力濾波器技術(shù)進行動態(tài)跟蹤，基本無功功率和各種諧波補償不受系統(tǒng)參數(shù)變化的影響，且無諧波放大的顧慮。

4 結(jié)束語

總的來說，在變電站的總體詳細設(shè)計中，需要對設(shè)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(guān)于開關(guān)站初步設(shè)計模式中無功補償設(shè)計方法分析，以確保在進行無功功率設(shè)計時選擇相應(yīng)補償方法，并要注意組件容量和科學(xué)設(shè)定。在設(shè)計中，加強有源濾波器的安裝，有效利用靜態(tài)無功發(fā)電機裝置等設(shè)計方法，應(yīng)引起相關(guān)電力行業(yè)工作者的關(guān)注，以促進了中國電力行業(yè)的持續(xù)發(fā)展。