变电设计中无功补偿装置的设计方式探析

宋圻

摘要：无功补偿技术能够直接通过自动化控制装置的运行，来使得电流本身能够在变压器中大幅度降低相应的损失率，最大限度的确保相应的使用电量能够最大限度的保障自身的充足性，进而使得相关功率得以充足的工艺，避免变电站运行以及输电线路中的耗损能够大幅度降低，最大限度的确保用电得以稳定。本文对变电设计中无功补偿装置的设计方式进行了探讨。

关键词：变电设计；无功补偿；设计方式

中图分类号：S611文献标识码： A

一、无功补偿的基本概念

无功补偿也被称之为无功功率补偿，在供电系统中，对于电网功率因数有着良好的提高作用，同时对降低供电变压器及输送线路中的先损耗和提高供电效率，改善供电环境都是十分重要的。一般而言，在配电系统中，无功补偿装置是一个不可缺少的基础装置，有着十分重要的地位与作用。在变电工作中，合理的无功补偿装置不但可以最大限度的降低线路造成的电能损耗，同时对于提高供电质量，供电稳定性有着重要意义。反之，如果在工作中电力系统中无功补偿装置的选择不当，极容易造成供电系统中电压出现大幅度变动，甚至是带来严重的谐波隐患和现象。目前常见的无功补偿主要可以分为视在功率、有功功率和无功功率三种。

1、视在功率

视在功率主要值得是在电力线路中，电压和电流之间存在的差距与两者之间的乘积，通常在计算的过程中都是采用符号S表示，在计算的过程中通常都是有电流和电压进行相乘得出的一种功率形式。

2、有功功率

指的是在交流电路中，电源在一定周期内发生的顺时功率变化和平均值变动现象，就目前的电力能源输送情况分析而言，有功功率主要值得是其在工作中所负载电阻消耗的能源和功率。这种能源形势通常以P来表示。

3、无功功率

在一般情况下，电感或者电容在线路中的运行情况下，通过将电源能量将电能质量转变成为相关能量储存起来，然后在应用的过程中将其返还给电磁场或者电源，以供电源进行良好工作。这种交换过程中没有受到其他环节的影响，也未曾发生过相关电能变动，因此在这个过程一般而言都是无功率值的过程，也被称之为无功功率，用符号Q表示。

电力系统中常用并联电容器的办法来补偿用电设备需要的无功功率，以此来提高功率因数，这被称为电容无功补偿法。通常我们用相位超前90的容性无功电流抵消一部分相位滞后90。的感性无功电流，或者说补偿一部分无功电流(也就是说使ILIC)。并联电容器以后，功率因数角比补偿前的功率因数角减小了，功率因数C0S就增大了。但并不改变感性功率负载的有功功率。只是得到同样的有功功率所需的视在功率减少了。就无功补偿装置而言，其在输入的过程中通过将具体的功率符合装置与感性功率负荷装置并联在一起，形成一个统一的电路形式，同时通过两者之间的能量转换来进行能源交接，这种方式通常被称之为无功功率补偿。

二、应用无功补偿应该注意的几点

1、防止电力系统产生谐振

对于供电线路中有谐波源的，要增设电抗器，尽量把谐波的影响降下来，防止谐振现象发生带来的电容器损坏。

2、控制无功功率补偿因数的范围

不要强求高补偿度，那样会带来无谓的损失。根据实践，功率因数从0.8提高到0.9，在实际效果上，与把功率因数从0.9提高到1.0，补偿容量是差不多的。具体实施起来，应该根据投资与实际功效综合来考虑。

3、防止过分补偿

在采用单台电动机使用地补偿的情况中，过分补偿会导致线路磁场产生自励产生电压，向系统输送无功，使系统电压升高，容易引起设备损坏。

4、防止电容器补偿容量过大

防止电压过大。电容器的补偿容量不可过大，否则，易引起电网电压的升高、电容器自身的损坏。实际电压值不得超过额定电压的1.1倍。

总之，无功补偿所采取的原则是“全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡”，在以电力电容器为主要的无功补偿装置的时候，要坚持平衡原则作为设计的主要原则，一些低压的无功负荷则需要低压的电容器对其进行补偿，而高压的无功负荷需要通过高压电容器进行适当的补偿。

三、变电设计中无功补偿分析

1、无功补偿容量配置分析

变电站中电容器装置的安装投运能够降低无功功率的线路传递，减少线路损耗，节能降损下，促进电能质量改善和输变电设备效率的提高，服务于有限电能效益最大化的实现。但就变电站实际运行来看，存在因投上电容器后电压过高或过补电容器投不上的情况，从而得退下电容器，这样，不但基建投资增加了，且应有作用未得到发挥。

相关技术导则中有如下规定：电压等级≤220KV的变电站，应当结合需要，来进行无功补偿设备的配置，并按照主变压器容量来确定其电容。因此，在进行变压器低压侧无功补偿时，可做出如下考虑：

（1）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；

（2）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。

2、无功补偿的方式分析

在以提高自然功率因数的方法进行处理后，仍然无法满足要求的时候，可以通过无功补偿装置完成目的，多采用并联电力电容器。如果10或35kV的高压电，单位的功率因数在0.9以上，或低压供电单位的功率因数在0.85以上，以并联电力电容器做为无功补偿。容量比较大且负荷平衡、使用频率较高的用电设备的无功计算负荷大于100Kvar时，可在设备附近就地补偿。

从理论上来说，要想进行无功补偿，简而言之就是就地无功，即无功需要在哪里，就在哪里进行补偿，使得整个系统都是没有无功的流动的。但是我们深知，这在现实电网系统中是不可能实现的。因此又理论联系实际我们得出如下几个可行的无功补偿方式：

（1）在变电所中的母线集中，装上并联电容器（组）；

（2）在高压配电线和低压配电线中，分散地装上并联电容器（组）；

（3）在配电变压器的低压一侧以及用户的车间配电屏分别装上并联电容器。

在设计中的变压器台数和容量、电动机选择要合适，降低线路的感抗，同时也可以通过同步电动机与空歇工作制的设备选用的联合，进而达到用电单位中自然功率的因素逐渐提升。

3、无功功率补偿所能达到的效果

（1）保持较高的功率因数。可以最大程度上减少压降，改善各级供电系统电压质量，提高供电系统的经济性、稳定性及可靠性。

（2）减低电力系统中的电能的损失以及功率的损耗。

（3）改善用户端的电能的质量，并降低输电线路中的电压损失。

（4）提高设备利用率，从而节省投资。较高的功率因数可以，提高设备利用率，使设备保持稳定工况运行，减少故障频率。同时可以减少系统损耗，提高线路的供电能力，从而节省投资。

（5）减少能耗和发电费用，降低了生产的成本。

结束语

在如今社会不断发展以及电力系统持续更新的情况下，无功补偿已经成为了对于电力系统带来稳定性影响的关键所在。无功功率本身所表现出补偿技术实际上极为复杂，不仅对于电流有着较为严格的要求，还对于硬件的相关性能进行了把关。系统的相关管理者、执行者都需要在这一过程中极大的提升相关专业知识储备量，进而是确保无功补偿技术能够得到更好的发展，这对于提升国家经济体系发展力度来说，起到了至关重要的作用。

参考文献

［1］徐岩.浅谈电力系统的无功补偿[J].安徽建筑，2010（02）．

［2］肖冠军.变电站设计中的电压调整与无功补偿[J].建筑电气，2012（10）．