变电设计中无功补偿装置的设计方式探析

江门电力设计院有限公司 张 艺

随着社会的发展，人们对生活用电的需求逐渐增加。电压是当今衡量电能质量的重要质量指标。电压对于电路的整体操作很有着很重要的意义。通过正确对电压值进行管理和控制，可以有效减少出现线路损坏的现象，在很大程度上能够确保电网的稳定运行，并为居民提供充足的电力。无功电的强度是决定电压质量的重要因素，通过适当地对无功电力进行管理和控制，可以有效地提高用电水平。通过正确实施变电设计中无功补偿装置的设计方式，可以增加电网的使用效果，节省有限的电能源，并促进能源优化分配。

随着经济的快速发展，电力优化分配现象和电网覆盖范围越来愈广泛。但是，由于我国的电网建设逐渐被推迟，因此因电力供应不足而导致电力供应不均的发展趋势越来越大。当然，这会对城市用电造成一定的影响，但这样可以减少电力的传输损耗。目前，针对通过增加能源系统的电力供应以有效保护居民的正常用电量这个问题进行了深入讨论，总结出，需要加强对无功补偿装置设计方式的研究。

1 变电设计中无功补偿在电力系统中的重要作用

电力系统中无功补偿的主要目标是减少有效功率和电压的损耗，以及通过有效的局部补偿来改善供电条件和供电质量。无功补偿在电力系统中的重要作用主要表现在以下几个方面：首先，在供电过程中，无功补偿可以有效减少电压设备、传输电线和电源线中带来的电力损耗和浪费，也可以提高供电效果并减少金钱的浪费。其次，它可以有效地提高供电的功率因数，提高供电效率，并减少在供电过程中出现的电压损耗。第三，可以减少成本。降低能源供应成本，能够促进我国电力工业的稳定健康发展。因此，变电设计的设计师必须制造一定的计划，并且对无功补偿装置的设计需要引起人员足够的注意。

2 变电设计中无功补偿的概述及设计原理分析

根据国家电力部的规定，功率因数为0.9或更高的用户被定义为高电压用户，且如今的低电压用户的功率也在0.85至0.9之间徘徊。从这些数据可以看出，在我国，用户的用电功率非常高。由于城市的经济发展越来越来昌盛以及城市用户的不断增加，我国城市开始无法承受超负荷的用电功率和电力供应不足，从而导致电力供应不均。无功功率可通过提高电网的功率因数，减少在电压传输过程中的电压损耗，因此使用无功补偿概念的目的是通过增加功率因数来改善用电现状。此外，无功补偿还包含许多技术，例如腔室设计、电容器设计、电抗器设计以及发电机的静态设计。无功补偿的设计方式的原理允许其安装并连接到电路系统设备，以平衡电力系统的容性无功功率。无功补偿被注入到线路中，这也称为无功补偿方法。无功功率在电力系统的运行工作是由两个方法组成的。这两种补偿方式会根据电力系统的实际运行而有所不同，但是两种补偿方式都在各自的领域发挥着独特并有效的作用，这也反映在电力系统运作过程中。首先，无功补偿的补偿方式是由电力系统的特定条件决定的。根据无功补偿的基本原理，它可以为电力系统运行过程中后续工作的顺利进行提供基本条件。

3 变电设计中无功补偿装置的设计方式探析

3.1 变电设计中无功补偿装置的调相机设计

变电设计中无功补偿装置的调相机设计是过去使用的最为广泛的设计方式。特别是，无功补偿设计装置调相机应用程序主要用于将相机与设备和生成器同步。所有无功功率都通过励磁作用被电气系统接收，当励磁作用消失时，电力系统可以将感应电磁场重新传输出去，以获得最高无功功率。因此，在设计电力系统的无功补偿结构时，重要的是配置和控制驱动的控制设备，以使电压吸收或设备正确输出或与同步电气系统执行，最大限度保证电力系统的安全运行。但是，由于同步调相机是旋转的机器，所以无功补调相机的投影会在使用过程中会造成很大的功率损耗。因此，在相机的同步能力相对受限的情况下，很容易损耗功率和资金。随着操作系统的不断应用，无功补偿设置的调相机的使用需要得到进一步改进。

3.2 变电设计中无功补偿装置的电容器设计

电容器设计也是一种典型的变电设计中的无功补偿装置设计方法。电容器无功补偿设计项目将电容器与市电进行并联，以增加其负载能力，从而使主电力系统可以更有效地提供或输出功率。感性线路提供最佳的无功补偿，同时，在无功补偿设计中使用电容器的投资成本相对较低，并且容易清洁，而且它可以集中使用，也可以分散使用，这些性能都非常好。由于无功补偿的电容器设计具有许多优点，根据数据显示，我国90%的主要电力系统都使用无功补偿的电容器设计，但是，在使用前必须检查电容器中无功补偿和节点电压数值是否存在正比例关系，以减少电力系统中的电压损耗。如果它未达到此要求，其效率也肯定会受到一定程度的影响。在使用无功补偿设计的电容器时，这是一个大问题，因此，有必要进一步加强对变电设计中无功补偿装置的电容器的研究。水冷式高压动态无功补偿装置如图1所示。

图1 水冷式高压动态无功补偿装置

3.3 变电设计中无功补偿装置的电抗器设计

电抗器的设计主要用于电抗性负载。基本上将电抗器并联以获得无功补偿效果，使用此设计方式，可以提高感应无功功率利用率，以使感应电功率与电力系统的容性功率出现平衡。无功补偿设计方式注重减少在传输过程中损耗过多电压。但是，如果在无功补偿中使用电抗器设计，则当负载容量随线路容量增加而主电源系统感应的电抗性降低时，可以保证电抗器内的电压平衡。电抗器内的平衡反应可以防止电力系统内部电压的升高，从而保持电力系统的稳定运行。

3.4 变电设计中无功补偿装置的静止无功发生器设计

随着电网技术的飞速发展，当引入无功补偿装置系统时，静止无功发生器的设计开始受到检测。这种设计主要用于在线路上增加转换电流以提高无功补偿效果，当使用静止的无功发生器时，则可以实现控制交流电压但不影响循环电压的幅度。通过完成相位交流，可以获得最佳的无功功率。由于在操作期间消耗了一定的电量，因此无法测量实际的损失。这样，可以使用静止无功发生器设计方式来弥补这一缺点。但是，由于这种设计方式不能直接连接到电源，因此在高压系统中使用时必须将其连接到电源变压器。

4 变电设计中应用无功补偿应该注意的问题

4.1 防止电力系统产生谐振

居民的日常生活中的使用电情况直接取决于电力系统是否稳定。此外，电网问题不仅明显影响人们的正常生活，而且还可能阻碍某些项目的完成。但是，由于电力系统的总体覆盖范围较大，并且在成本、修护和操作方面存在问题，因此无法预估损失，即使能够控制空间，但也存在无法避免的人员问题。鉴于当前情况，有必要采取某些措施以避免出现更为严重的后果，通过增加有线设备的数量并控制其质量的方式，可以减少风险的发生。另外，有必要定时检查和更新电气设备，可避免由于电力系统中的谐振而损坏电容器，并在出现问题时立即检查和升级电力设备。

4.2 控制无功功率补偿因素的范围

许多人认为无功功率补偿的增加是非常有益的，但事实并非如此。对于传输线系统，引入高水平的补偿虽是有益的，但会导致总损失中可以节省的份额增加。例如，我们说功率因数可被调整为0.7，但当功率因数增加到0.8时与功率因数调整到0.1无功补偿是差不多的，所以这样增加无功功率补偿只会浪费投资成本。

4.3 防止过分补偿

电流是在电力系统的电路中得到控制的，但电流本身就很难控制。如果过程有问题，就会引发“多诺米骨牌效应”。该效应出现是由其固有特性决定的，尤其是在传输过程中，先前连接中的问题是下一步问题的原因，通常这些问题会导致电力设备损坏。但是如果我们假设在电力工作中使用其他设备，则线性磁场本身将因负载而产生磁场电压，同时产生能量，但这很容易损坏电力设备。

结语：随着我国社会经济发展水平的不断提高，我国的电力系统一直保持良好的发展状态，并且电网的覆盖规模也在逐渐地增加。但是，我国的用电状况表明我国仍存在电力分配不均的现象。无功补偿装置在有效改善电网质量和传输效率以及减少电网运行过程中的损失方面起着重要作用。通过在变电设计中很好地设计无功补偿装置，可以有效地维护电网的稳定性和安全性，也可以促进社会和经济发展并可以维护人们正常的用电生活。