电力变压器无功补偿的经济运行分析柯文杰

电力变压器无功补偿的经济运行分析柯文杰

柯文杰

（咸宁市丰源高科电气有限责任公司湖北省咸宁市437000）

摘要：变电所通常根据电力变压器负载的功率因数来调整负载侧并联电容器的容量，以达到减少供电损耗的目的。这种做法仅考虑了提高并联电容器的功率因数可以减少变压器供电损耗，未考虑电容器容量的增加会导致电容器介质损耗增加。因此，应在全面考虑变压器损耗与电容器介质损耗之和最小的基础上，分析研究变压器无功补偿经济运行的主要影响因素，计算得出电容器投入和切除的临界负载与经济运行的节电效果。无功补偿技术作为一种先进技术，被广泛应用于电力系统中，能够有效推进电气自动化发展。现如今，电气自动化技术以及相关设备已得到普及，这类设备需采用无功补偿技术，有效提升供电质量，同时减少电能损耗。由此可见，在电气自动化中，无功补偿技术至关重要，对无功补偿技术在电气自动化中的应用方式进行深入研究迫在眉睫。

关键词：电力变压器;无功功率;工况负载;介质损耗;经济运行

引言

为减少变压器及供电线路损耗，提高供电电压质量，通常是在供电变压器的负载侧适度并联无功补偿电容器以提高功率因数，目前一般是将供电功率因数控制在cosφ=0.9～1.0之间。但由于变电所变压器的供电负载时常是变动的，针对负载无功负荷的变化，在负载侧对应投入的电容器容量大小也应随之改变。这种做法只考虑并联电容器提高功率因数可以减少变压器供电损耗一个方面，未考虑到由于并联电容器容量的增加，会增大电容器介质损耗的因素，这是研究变压器供电经济运行时应综合考虑到的因素。

1无功补偿技术应用优势分析

在电气自动化系统中，无功补偿技术的应用至关重要，不仅能够保证电力系统安全稳定的运行，而且还能够减少系统运行成本。无功补偿技术系统的组成结构比较复杂，具体包括切除判断装置、系统参数调节元件、输出电路输电系统信号检测采集系统、电容器投入以及补偿情况判断识别元件等等。通过将上述元件设备进行有机组合，即可形成完整的无功补偿体系。在传统的电气自动化输送和传递过程中，电气设备的功率损耗比较大，同时电量损耗较大，因此，输电系统的运行效率比较低。随着无功技术的不断发展和应用，电气自动化系统已发生较大变化。通过合理应用无功补偿技术，有利于提升电力系统的输电效率，同时在最大程度上降低电能损耗，进而有效促进电气自动化系统发展，为人们的日常生活提供便利。另外，在电气自动化输电系统的运行过程中，三相输电负载不平衡的问题比较常见，对此，可积极应用无功补偿技术，提升三相输电稳定性，进而改善电力系统的使用性能，促进电器设备抗干扰能力提升。除此以外，在传统的电气自动化输电系统运行中，高压电网以及低压电网的瞬间电流稳定性较差，对此，也可以应用无功补偿技术，进而提升电网运行安全性和稳定性，为电气自动化系统的应用奠定基础。

2配电线路无功补偿方式及优缺点说明

结合变电站实际特点，对于无功补偿技术而言，主要有以下几种形式，如变电站不创、随机补偿、跟踪补偿等，以下将对其各种补偿方式的优缺点进行分析与说明，具体如下所示：（1）变电站补偿。该种补偿形式主要有三个方面的用途：即提高输出电网功率因数、对供电中断进行增压、对主变压器实施无功补偿的弥补。结合以上说明，该种补偿方式主要有并联电容器、同步调相机及相关电气设备及元件组成，其便于管理特点属于其应用的一大优势，但实施效果不理想，不能起到明显的降低电网能耗的目的。（2）随机补偿。该种补偿方式主要先通过将电动机并联在低压电容器上，后将电动机、控制装置及保护装置同时投入使用并切换，以起到无功补偿的作用。该种方式从安装较多考虑，投资小及占地空间小，且安装较为方便，不易发生故障等可在变电线路运行维护中获得较好的应用。但由于该种方式属于补偿励磁无功为主，在电动机无功补偿中应用较为合适。（3）跟踪补偿。该种补偿方式的主要作业原理是利用无功补偿投切装置将配电变压器的低压侧了解低压电容器组，以实现无功补偿。该种补偿方式的主要优点在于能够跟踪无功负荷，使用较为方便，收效较好。但主要缺陷在于资金投入大及所需设备复杂，如某一细小元件损坏等均会对其最终的补偿效果造成显著的影响。因而对于该技术主要在大容量大负荷的配电站中使用，如专用配电变压器方面等

3变电站的无功补偿

（1）在供电系统中，变电站为十分重要的供电中心，通过应用变电站，电力用户能够从各个等级的配电线中获得电能。在此过程中，必须严格依据分级补偿原理，如果变电站配电线路以及电力用户的无功功率能够达到良好的平衡状态，则变电站无需为电力用户提供无功电能。（2）容性无功补偿设备。该设备主要被应用于变压器无功补偿中，在确定主变压器容量的基础上，即可帮助了解容性无功补偿设备的容量，通常情况下，对于容性无功补偿设备的容量，可根据主变压器容量的10%～30%进行配置。需要注意，如果容性无功补偿设备已经达到主变压器最大负荷，则可能会对电力系统运行安全性构成威胁，对此，应注意将其高压侧功率因数提升0.95。除此以外，如果每一台主变压器的容量均在40MVA以上，则对于各个变压器，均应安装2组以上的容性无功补偿设备。

4电力用户的无功补偿

4.1个别补偿

个别补偿方式指的是在补偿过程中，对于电容器以及用电设备，可采用并联方式进行连接。个别补偿方式如果被应用于小型异步电动机中，则保护方式以及控制方式均比较复杂，但是，如果将其应用于大中型异步电动机中，则能够达到良好的补偿效果，可保证电动机与电容器同时运行，进而对电动机中的无功损耗起到补偿作用，降低配电网络电能损耗。

4.2分组补偿

分组补偿方式指的是首先对电容器进行分组，然后将其分别安装在配电母线中，形成分散型补偿方式，分组补偿方式的应用优势在于能够实现车间无功电力平衡。

4.3集中补偿

集中补偿方式指的是在电力用户配电室或者变压器低压侧母线上，集中安装电容器组。在集中补偿方式的应用中，可以实现就地补偿变压器无功损耗，有效降低变压器无功功率，同时促进变压器有功功负荷的增加。

5一组电容器无功功率补偿的经济运行

变电所内有多台并列运行双绕组变压器，负载侧安装一组电容器作为无功功率补偿用。在分析并联无功功率补偿电容器时，电容器产生的介质损耗和切除电容器时要增加变压器损耗的情况下，我们从变压器供电损耗和并联电容器介质损耗之和的总损耗最小的前提下，来分析投运电容器和切除电容器的临界条件及其节电效果。可知变压器供电在其负载侧并联电容器，在某些情况下不一定能节电，必须综合考虑到补偿电容器介质损耗增加的影响;

6多组电容器无功功率补偿的经济运行

在有多台并列运行双绕组变压器情况下，由于负载的无功功率波动很大，通常要在负载侧安装多组无功补偿电容器。在增加投运电容器组数时，虽然减少了损耗，但却增加了电容器的介质损耗;反之如减少电容器投运组数时，虽然减少了变压器损耗，但却增加了电容器的介质损耗;反之如减少电容器投运组数时，虽然减少了电容器的介质损耗，但却增加了变压器损耗。

结语

变压器供电负载并联电容器无功补偿的经济运行与工况负载大小不直接相关。因此，我们在实际变压器供电运行管理中要改变完全依靠投入电容器提高功率因数的节电降耗的通用做法，应该全面实施变压器和电容器的经济运行管理才能达到供电网节电降耗的目的。

参考文献

[1]许业清.实用无功功率补偿技术[M].合肥:中国科学技术大学出版社，1998:87－99.

[2]胡景生.变压器效能与节电技术[M].北京:中国机械工业出版社，2007:171－177.

[3]胡景生.变压器经济运行[M].北京:中国电力出版社，1999:122－125.

[4]陈海涵，郭晓龙，刘明波.变压器经济运行负荷区间的选择[J].节能，2004，32(4):21－24.

[5]谢威，谢炎林，王槐智.变压器经济运行综合分析[J].变压器，2008，41(5):29－33.

[6]齐义禄.节电降耗技术手册[M].北京:中国电力出版社，1998:137－138.

[7]楚清河，马建华，聂贞.不同容量双绕组变压器并列经济运行方式的探究[J].变压器，2011，34(7):66－69.

[8]林俐，胡景生.配电网变电站并列运行三绕组变压器无功补偿的经济分析[J].电网技术，2006(3):32－36.

[9]朱毅.变配电所双电源供电的经济运行方式分析[J].浙江水利水电学院学报，2014，26(2):62－66.

[10]钱叶册，许卫兵，时国平，等.Buck变换器的控制及补偿网络设计[J].浙江水利水电学院学报，2017，29(2):79－82.