变电站无功补偿的重要性

翟立军

宁夏石嘴山供电局，宁夏石嘴山 753000

现在电力部门面临着一个重要的问题除了安全运行之外，如何更加经济的运行电力系统也成了电力部门最实际的问题，这也是因为经济飞速发展，各个行业快速成长，用电量也在猛增，电网系统的经济运行就逐步成了现在受重视的问题，如何使得电网消耗最低，提高整体电力系统运行的经济性就成了现代电力部门最主要的研究方向了。最主要的手段就是对电力系统进行无功功率优化和无功功率补偿，这也是电力系统施行经济运行最主要的两个组成部分，这两个措施要是实施到位，能够对无功电源进行合理的配置和补偿无功负荷，就能够保持电压稳定和整个电力系统的稳定，也能够有效地降低电网损耗，使得电力系统实现安全经济的运行模式。

1 无功补偿在变电站中的作用

功率可分为两个组成部分，一个是有功功率，另一个是无功功率，有功功率是能使得我们日常设备正常运行所需要的电功率，这是日常设备要想转化成人们所需的能量就需要有功功率来完成，比如说机械能、光能、热能等；无功功率就是用来辅助我们用电设备工作时消耗的电能，主要是在建立磁场上面，设备的机能转换都需要建立磁场才可以进行传递和转化，它们的运行消耗的就是无功功率，要知道无功功率不存在设备就不能正常运行，但是也要认识到，无功功率也是要消耗很多能量的，这是我们不想看到的，因为无功功率消耗太多的话会直接影响到电压的质量，进而使得设备转化能力下降，电能的消耗也会随之增加，所以说解决的关键问题就在于无功功率上。之后人们研究发现，日常设备中消耗的大量无功功率可以由电容性设备来进行平衡和补偿，那么就在需要用电的设备中安装电容组和控制装置这些无功补偿装置来进行无功无功率补偿，这样就可以平衡掉设备所需要的无功功率了，无功功率就在系统中没有了传送，也就能提高电压的质量了，这样降低电能消耗的目标也就达到了。

2 我国电力系统无功补偿的现状

现在电力部门也在随着经济的发展不断地进步，在进步的同时也给我们带来了巨大地挑战，电网建设快速发展，随之增加还有我们的电力负荷，它的增加也表示着电力对无功需求也会大幅度的上升，这也就表示着无功功率会出现大量存在不平衡的状态，下面是我国在电力系统需要对无功补偿采取几种方法措施：

1）同步调相机：这个主要是指设备在没有动力也没有机械负载的情况下运行的、能够提供或者吸收无功功率的同步电机，主要的作用就是改善电网的功率因数，保持电压的平衡和正常，同步调相机在早起是属于无功补偿装置中比较典型的代表，因为这种方式在进行无功功率补偿的时候响应有点慢，加上运行维护都比较复杂，大部分都是高压侧集中补偿，所以目前来说这种方式还是比较少使用的；2）并补装置：在无偿功率补偿装置中，并联电容装置目前来说应用比较广泛的一种方式，也对提高功率因数好降低电网线路算好，提高电压质量是非常有帮助的，在电网中，并联电容器等补偿设备安装后，可以相对减少电网电源向感性负荷提供的无功功率，但是电容的补偿只是固定的无功补偿，归根结底还是电容补偿方式仍然是一种有级的无功功率的调节，并不能实现平滑无级的无功调节；3）并联电抗器：现在所用的并联电抗器的容量一般是固定的，它可以补偿线路里的容性充电电流，吸收容性负荷，就是限制电压升高保持电压稳定，用来保证整个线路的稳定可靠运行。

上面所说的几种无偿功率补偿方式运行工作中都有一定的作用，能够取得一定的效果，但是在实际情况中还是会出现一些问题，下面主要是介绍的容易出现的问题：

1）补偿方式问题：现在的电力部门在对无偿功率进行补偿的时候往往出发点就是错误的，不注意及时的向系统倒送无功功率，单纯的只注意到补偿功率因素，这样是不对的，应该从降低电网电能损耗为出发点；2）谐波问题：谐波的存在会对电能的转化、传输等发面造成困难，使得电能利用效率降低，也会使电容器设备发生过热或者振动噪音过大的情况，会对电容器设备的使用寿命产生影响，甚至有可能发生故障或者烧毁等现象，这是非常危险的，同时由于电容器对谐波的作用也是非常大的，也会使系统的谐波干扰更加的严重；3）无功倒送问题：无功倒送在电力系统中时严禁存在的，尤其是在电力负荷处于低谷的时候，如果实施无功倒送可能会使得电压偏高，所以是不允许存在的；4）电压调节方式的补偿设备带来的问题：在电力系统中一部分无功补偿设备是根据电压来确定无功投切量的，线路电压中的波动主要是因为无功功率的变化引起的，但是线路的电压水平主要是由整体的电力系统来决定的，所以就有可能会出现无功过补或者欠补的情况出现。

3 变电站无功补偿工程

3.1 各变电所补偿容量

变电所无功补偿的设计容量，直接影响着投资基础建设，也在很大程度上影响着电力系统在运营时候对优化潮流和电压的调整要求标准。

3.2 各变电所现状

现在各变电所还存在很客观和主观的问题，比如说变电所控制设备的相对落后和薄弱，这有可能会引起一些故障问题出现，或者控制设备的开关维护不当，应该对设备定期的进行检修，要做好预防性的措施，另外就是管理人员的职能要充分发挥其作用，对于各项制度规定要严格遵守，对变电所的安全运行管理一定要负起责任。

3.3 无功补偿装置

1）无功补偿装置选型设计。高压无功补偿功率的装置是由几组TBB型无功补偿器来组成的，它主要是用专门的真空断路器来控制无功功率自动补偿器的投入或者退出的。电容器的控制、保护装置布置在主控室的线路保护屏。电流互感器、抗涌流或抗谐波的干式空芯（或干式铁芯）电抗器、电容器，安装在10kV母线侧，布置在10kV电容间隔；2）技术性能。（1）对电压无功综合控制：①实现电压优先；②无功自动补偿；（2）电力系统运行记录和电压检测功能都是有工作记录的，可以随时自动的调出内存，能够查看打印出电压值已经各段出现的时间，补偿柜投切次数等数值，把当月或者上月的记录报表做出一个统计；（3）过负荷能力：①保护装置设备可以在1.1倍额定电压下长期正常的运行，在1.15倍额定电压下每24小时中运行30分钟，在1.2倍额定电压下每月中运行2次每次5分钟，在1.3倍额定电压下每月中运行2次每次1分钟；②电容器能在有效值为1.3倍额定电流下连续运行。

4 无功补偿的效益

1）节省企业电费开支。这也是从合理有效地利用电能出发的，无功补偿的使用不但能减少初次费用，而且也对运行之后的基本电费也能相对降低；2）降低系统的能耗。补偿前后线路传送的有功功率不变，P= IUCOSφ，由于COSφ提高，补偿后的电压U2稍大于补偿前电压U1，为分析问题方便，可认为U2≈U1从而导出I1COSφ1=I2COSφ2。即I1/I2= COSφ2/ COSφ1，这样线损 P减少的百分数为：ΔP%=（1-I2/I1）×100%=（1- COSφ1/ COSφ2）× 100%当功率因数从0.70～0.85提高到0.95时，由上式可求得有功损耗将降低20%～45%；3）改善电压质量。

三相异步电动机通过就地补偿后，由于电流的下降，功率因数的提高，从而增加了变压器的容量。

5 结论

现在很多企业都很重视无功补偿的措施，这是因为无功补偿是简单有效地提高功率因数的一种方法，是一项投资较少、效益最快的降低消耗的措施，并联补偿电容器的原理也非常的简单方便，运行起来也非常的经济，也能够分组投切保证电力系统电压的合格稳定和功率因数的稳定，现在我国很多地区的电网包括农网功率因数都偏低，采用无功补偿电容器进行合适的补偿，对于降低电网电能消耗，提高电压质量，获得更大的经济效益是非常有帮助的。

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