变电设计中无功补偿装置的设计方式探析

崔英羽

摘要：近年来社会用电需求的不断增大，电力工程建设数量也逐渐增多。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。本文就变电设计中无功补偿装置的设计方式展开探讨。

关键词：变电设计;无功补偿;优化

引言

无功补偿技术是利用无功补偿设备提供的无功来补偿系统缺少的无功功率，或吸收系统多余的无功功率维持无功平衡。实际应用中应根据不同需求采用不同的补偿装置及策略，来使得系统无功功率达到平衡状态，从而维持电压稳定、降低网损和提升功率因数。

1无功功率的意义及无功补偿的原理

电气设备的功率分为有功功率、无功功率和视在功率。电气设备要想正常工作，就需要一个能使它做功的功率，这个功率就是有功功率、即对外做功的功率。而无功功率用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率，即对外不做功，所以被称之为“无功”。电网中的有电磁线圈的电气设备不仅需要消耗有功功率，还需要无功功率，有绕组的电气设备如变压器、电抗器、接触器的工作原理都是电磁感应原理，即都需要有一个磁场才能工作、才能进行电磁能量的转换，在交换的过程中必然会产生电流，这个电流就是无功电流，有无功电流就会消耗无功功率。因此无功功率决不是无用功率，如果离开了无功各种电动机就不会转动，变压器也不会变换电压，正常运行时，如果电网中的无功功率不够用，电气设备就没有足够的无功功率，就不能建立维持正常工作的磁场，即用电设备就不能维持在额定电压下工作，用电设备的端电压就要下降，电能质量就得不到保证。用电设备工作效率下降，还有可能使系统崩溃。现总结无功功率对发电、供电、用电产生的诸多不良影响：根据视在功率、有功功率和无功功率的关系可知，从电源发出在网络中传输的无功功率越多，则电源发出的有功功率就会变少;由于无功功率的增大会导致功率因数降低，使电气设备的效率不能充分发挥;电网中过多的传输无功功率将造成变压器及线路的电压降增大，使电网电压偏移增大。

2变电设计中无功补偿装置的设计方式探析

2.1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。

2.2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。

2.3基于模糊-改进型PI控制的SVG与LC协调控制策略

SVG+LC无功补偿系统在进行联合调节时需达到以下3点：（1）负载无功突变时，LC来不及动作，SVG要快速实时响应，然后LC启动有级投切，SVG逐渐减少输出对所缺无功精确补偿。（2）系统补偿无功达到动态平衡后，SVG需要保留足够的无功补偿余量，为下次的负载无功突变做准备。（3）尽量保持SVG直流侧电压Udc不变，以提升装置的响应速度和补偿精确度。为满足以上控制目标，本文提出了如图1所示的协调控制方案，图中Qsvg为SVG的无功输出值，Qc为一台LC的无功输出值，Qsvg的最大无功输出值为Qc，K为系统中未运行的LC组数，Qlim为SVG的初始限值，Qlack为LC投入运行后系统所缺无功。其控制策略首先检测LC组数的投切状态，当系统任意相电压U∉[0.95p.u.，1.05p.u.]时，而SVG输出已达容性上限时，若站内有LC没有投入运行，则可根据无功功率缺额投入相应的组数，若LC均处于闭合状况，则可将SVG的输出容性上限逐渐上调，为了使SVG保持有充足的无功余量，一般SVG容性上限的峰值不高于负载额定容量的一半，处于这种协调控制策略下，SVG的无功输出值根据系统电压的变化实时调整，同时留有充足的备用余量应对负载无功的突变，该协调控制策略下的补偿效果时序图见图2。

4变电设计中应用无功补偿应该注意的问题

4.1无功补偿电路运维及安全

对于无功补偿电路，必须定期进行维护。维护工作要对整个供配电系统一起进行，维护周期是每天定时巡查两次，每季度停电检查一次，每半年清洁设备一次;配电室要求做到恒温恒湿，防潮防尘防鼠。停电检查的项目包括：隔离总开关、保险、交流接触器、控制继电器、指示电路，各连接线等是否良好;阻流圈，电容器组是否正常，必要时要测量其参数;人工试验控制器工作是否正常，各项正常后才可投入自动运行。

4.2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。

结语

合理地选择配电网无功补偿装置，可降低电网的消耗。在实际应用中，应根据无功功率的大小确定适当的补偿容量及安装方式，应按照“全面设计规划﹑合理布局、分级分层补偿﹑就地平衡”的原则。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。因此，必须建立完善的监管制度来提高变电运行管理水平以取得最大的补偿效益，综合运用发挥各种补偿方式的长处，真正做到变电无功功率最优化

参考文献

[1]陈幼国.10kV配电网无功功率补偿研究[J].湖北电力，2019，12.

[2]王乙伊.低压配电网无功补偿方式的研究[J].广东电力，2019，2.

[3]陈慧湘.浅谈无功补偿在电力工程配电网中的應用[J].沿海企业与科技，2020，4.

[4]李宏仲.地区电网无功补偿与电压无功控制[M].北京：机械工业出版社，2019.

[5]雒浪，吴杰康，杨秀菊，等.新能源环境下配电网无功电压协调优化[J].广东电力，2019，31（6）：54⁃60.