變電設(shè)計中無功補償裝置的設(shè)計方式探析

李紅勝

【摘 ?要】我國電力工業(yè)在現(xiàn)階段發(fā)展速度較快，能夠在很大程度上提升經(jīng)濟社會的發(fā)展水平。但在我國電力工業(yè)整體發(fā)展?fàn)顩r來看，由于地理環(huán)境、經(jīng)濟以及水資源在發(fā)展規(guī)模方面存在較大差別，從而電廠的分布不均衡。為保證順利開展電力工作，應(yīng)將相關(guān)無功補償裝置的工作有效完成，在這樣的方式之下，可以將穩(wěn)定運行電力系統(tǒng)的性能有效提高。本文首先簡要介紹無功補償以及其設(shè)計原理，主要分析設(shè)計無功補償裝置的方法。

【關(guān)鍵詞】變電設(shè)計;無功補償;裝置;設(shè)計方式

引言

現(xiàn)階段我國經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展速度加快，電網(wǎng)隨之不斷的普及和擴大面積，但是因為我國建設(shè)電網(wǎng)的時間較晚，極易出現(xiàn)不良供電和不均衡分布供電的情況，會在一定程度對城市用電造成影響，無功傳輸可以有效減少電網(wǎng)輸送中損耗的電壓，為了有效提升電網(wǎng)輸送電能的量，保證滿足用戶用電需求，則應(yīng)該重視設(shè)計變電中設(shè)計無功補償裝置的方法。

1 變電設(shè)計中無功補償及其設(shè)計原理

根據(jù)電力部門的相關(guān)規(guī)定，當(dāng)用戶的功率因素到達0.9及0.9以上時被劃分為高壓用戶，低壓用戶在現(xiàn)階段的功率應(yīng)在0.85～0.9間，從這一條件可以知道我國用電有著比較大的功率，城市化進程不斷深入，用電用戶的數(shù)量不斷增多，大功率負荷的要求電力系統(tǒng)無法進行滿足，進而將會產(chǎn)生不良供電以及不均衡分布供電的情況，無功功率補償指的是無功補償，電網(wǎng)系統(tǒng)開展無功補償，能夠提升電網(wǎng)的功率因數(shù)，將輸送中損耗電壓的情況減少，電功率會因此得到提升，優(yōu)化用電環(huán)境和條件?，F(xiàn)階段有很多的無功補償方法，例如設(shè)計調(diào)相機、設(shè)計電抗器、設(shè)計電容器以及設(shè)計靜止無功的發(fā)生器，這些方法設(shè)計無功補償?shù)脑?，即為在電路系統(tǒng)之中安裝一定的裝置，使電力系統(tǒng)之中的容性無功功率和感性無功功率得到均衡，可無功補償線路，也可叫作無功補償法。

2 變電設(shè)計中設(shè)計無功補償裝置的方式

2.1設(shè)計調(diào)相機

同步調(diào)相機是最早應(yīng)用大無功補償?shù)脑O(shè)備，空載運行同步電動機原理與調(diào)相機原理類似，指的是利用勵磁作用時系統(tǒng)收到無功功率，無功電源因此將作用發(fā)揮出來;在欠勵磁運行期間，系統(tǒng)向其傳輸感性功率，并展現(xiàn)出無功負荷效果。在這一裝置之中對于運行勵磁可設(shè)置自動調(diào)節(jié)裝置，同步調(diào)相機在這樣的情況下能夠根據(jù)這一裝置產(chǎn)生電壓，從而改變吸收或是輸出無功功率，進而可調(diào)節(jié)電壓確保有穩(wěn)定的系統(tǒng)。但是，同步調(diào)相機是一種旋轉(zhuǎn)機械，具有較大的功損耗，大約在容量的1.6～5.4%。若是同步調(diào)相機有較小的采用容量時，則其單位容量費用將比大容量的要高很多?，F(xiàn)階段，這類無功補償裝置更多的應(yīng)用在生產(chǎn)之中，并且在不斷發(fā)展控制技術(shù)的情況下，能夠有效地改善、優(yōu)化其控制性能。

2.2設(shè)計電容器

在無功補償中應(yīng)用電容器，其原理是在系統(tǒng)中并聯(lián)，將容性負載提升，接著系統(tǒng)對容性功率進行吸收和輸出，滿足線路與感性負荷在感性無功功率方面的要求，進而將無功補償效果實現(xiàn)。利用電容器進行無功補償，其投資成本低、運行費用少，并且容易進行安裝調(diào)試、具有較低損耗和較高效率，不只能夠集中進行使用，并且裝設(shè)較為分散。目前我國電力系統(tǒng)并聯(lián)電容器可實現(xiàn)大約90%的無功補償容量。但是，這類裝置無功功率的提供與相關(guān)點電壓的數(shù)值平方呈現(xiàn)正比關(guān)系，即為若是降低節(jié)點電壓，那么在無功功率提高時，不會減少向系統(tǒng)提供的無功功率。換言之，對于補償效果來說，改變系統(tǒng)電壓時，這一裝置將達不到理想的補償效果。

2.3設(shè)計電抗器

并聯(lián)電抗器是無功補償裝置的關(guān)鍵組成部分，其發(fā)揮出的主要作用是將感性無功功率增加，可以使電力系統(tǒng)余下的容性無功功率進行平衡，對于電力系統(tǒng)較小的輸送功率以及輕負荷起到的效果較為良好。在這樣的情況下，電力系統(tǒng)在初期和后期都十分重要。在電力系統(tǒng)中有上述兩類情況出現(xiàn)時，將會降低輸電線路中的感性無功功率，然而在導(dǎo)線中的電容性存在目的是使輸電線路容性功率大于感性無功功率，為確保有平衡的系統(tǒng)電壓水平，系統(tǒng)則應(yīng)保持無功平衡，否則會加大電力系統(tǒng)的電壓，也會在一定程度上威脅運行安全性。

2.4無功補償器

靜止無功補償器也被稱作無功補償器，是第二代的無功補償裝置，主要應(yīng)用在輸電系統(tǒng)負載無功補償以及波阻補償中。主要類型有固定電容器結(jié)合晶閘管控制電抗器、晶閘管投切以及晶閘管投切電容器。晶閘管投切電抗器的無功補償原理是通過對晶閘管觸發(fā)角的控制，改變系統(tǒng)中接入的等效電納，進而調(diào)節(jié)系統(tǒng)中輸出的無功功率。但這一裝置有一個問題存在著：由于晶閘管的特性為班控，若是導(dǎo)通被觸發(fā)，只有其中電流流經(jīng)小于維持電流后自行關(guān)斷，因此，每半個電源周期內(nèi)，能夠受控導(dǎo)通并聯(lián)晶閘管一次，也指的是晶閘管投切電的抗器會產(chǎn)生控制滯后情況，這將會影響補償系統(tǒng)在動態(tài)響應(yīng)方面的性能。

2.5靜止無功發(fā)生器

隨著電力技術(shù)的發(fā)展，靜止無功補償裝置開始應(yīng)用到電力系統(tǒng)之中，這一裝置應(yīng)用線路為自變換變流，實質(zhì)為靜止無功發(fā)生器，也叫做靜止同步補償器，是無功補償裝置的第三代。由于這一發(fā)生器應(yīng)用的為全控制器件，能夠?qū)涣魃想妷合辔贿M行控制，即便直流上電壓幅值會影響到交流電壓幅值，但可以在一定范圍內(nèi)來控制。針對這樣的情況，可通過對交流上電壓幅值與相位進行控制來改變，換言之，達到交流上電流的相位大于或小于電網(wǎng)電壓相位90°這一情況，從而滿足無功功率輸出與吸收的效果。如果不重視無功發(fā)生器出現(xiàn)的損耗，則和系統(tǒng)將不會出現(xiàn)有功交換，只存在無功交換，將保持著直流上的電容電壓。在啟動SCG時，有功功率充足的吸收，接著對電容進行充電，進而建立出直流電壓。運行正常的情況下，由于損耗問題，電流矢量以及電網(wǎng)電壓無法垂直，則應(yīng)吸收電網(wǎng)有功功率來對靜止無功發(fā)生器產(chǎn)生損耗進行補償。由于全控型器件費用較高，因此這一發(fā)生器在低壓系統(tǒng)中應(yīng)用時，能夠使用交流電抗器連接電網(wǎng)，在高壓系統(tǒng)進行應(yīng)用時，運用串聯(lián)變壓器在電網(wǎng)上連接。

3 結(jié)束語

城市化進程在現(xiàn)階段不斷推進，用電量因此加大，從而容易產(chǎn)生不良供電和不均勻分布供電情況，無功傳輸能夠?qū)㈦娋W(wǎng)輸送電壓的損耗情況較少，為促進我國電力事業(yè)健康、可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)該重視研究變電設(shè)計中設(shè)計無功補償裝置的方式。

參考文獻：

[1]湯少彥.變電設(shè)計中無功補償裝置的設(shè)計方式[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016（15）：70-71.

[2]聶寧.變電設(shè)計中無功補償裝置的設(shè)計方式探析[J].通訊世界，2015（05）：124-125.

[3]楊琳.變電設(shè)計中無功補償裝置的設(shè)計方式探析[J].通訊世界，2014（15）：118-119.

（作者單位：婁底星源電力勘測設(shè)計有限責(zé)任公司）