变电一次设计中的无功补偿设计研究

变电一次设计中的无功补偿设计研究

陈晓雷、于金艳

国网山东省电力公司莱西市供电公司 266600

摘要：通过对电网系统进行无功补偿，提高相应的功率因数，不但能进一步降低供电变压器设备和输电线路的能耗，而且还能提高具体供电效率，为广大民众创造更加便利、良好的用电环境。所以无功补偿在电力系统运行中的作用和影响是不容忽视的。科学地选择相关的无功补偿装置，可以有效地保证整个供电质量，减少相应的行程损耗。若选配设备不科学、不合理，将会引起电网电压不稳定，谐波增大，从而影响整个电网的安全运行。

关键词：变电一次设计；无功补偿设计；优化方法

前言

伴随着我国电力需求的不断增长，我国电网建设逐步进入新的发展阶段。将变电补偿技术作为一种新的电网运行方式，逐渐成为我国电网发展的趋势。着重对变电一次设计中的无功补偿优化设计方法进行分析，以供参考。

1变电一次设计无功补偿设计必要性分析

对变压器、异步电机等电力系统而言，这些电力设备大多是感性负荷装置，在运行过程中需要提供无功功率。但无功功率的产生一般不需要能源，但在电力系统中进行传输时，往往要消耗大量的电能，同时也会造成电压损耗。为避免这种情况的发生，相关技术人员必须采取一定的措施来控制无功功率传输过程中可能产生的损耗。一般而言，应采取分级补偿的方式，对无功补偿装置进行合理配置。无功补偿装置的合理配置，可以最大限度地减少输送过程中电压和有功功率的损失，降低供电企业可能面临的经济风险等级。变电一次设计的无功补偿设计中，需要重点控制的几个方面是：功分配方式、电网电压控制、系统稳定性控制、调相调压、有工调度、谐波电压限值、潜供电流、暂时过电压等。

2变电一次设计无功补偿设计原则分析

为了确保变电一次设计的无功补偿设计质量，设计中应遵循以下原则。首先，要充分了解变电站相关设施的实际情况，其中主要包括设备运行状态、设备运行时间、变电站初期设计、变电站主接线方式等，相关人员要严格控制初期收资情况，并将变电站实际运行模式作为参考依据。其次，对于全新的出线间隔的具体方位设定，设计者需要参照变电所的相关间隔规划技术要点，并对相关线路的延伸方位进行科学试验。若在测试过程中出现了双回路架空问题，设计者需按标准顺序对线路进行合理排布。在不违背设计规范的情况下，应采用集中设计模式，对不同设备间的间隔方位进行锁定，然后着重完善修理系统中电气主体结构的接线图和整个系统平面设计图，同时借助媒介引导作用，对间隔线路中各设备间的间隔方向进行锁定，重点内容包括最大阻抗、系统阻抗、穿越功率值等。

3变电一次设计无功补偿设计优化方法分析

3.1设置目标

变电所在选择合适的无功补偿技术之前，必须先设定相应的控制目标。经过调查可以发现，变电所的功率因数相对较低，其负荷的变化速度和变化程度都比较大。另外，变电所设备在供电过程中均采用变频供电方式，在此情况下，极易产生高次谐波，给大型驱动设备的正常运行带来不利影响，因此在进行无功补偿手段选择前，必须明确无功补偿的控制目标，才能进行补偿手段的选择。本设计实例采用SVG型动态无功补偿装置，表1为SVG型动态无功补偿装置的参数数据，根据相关数据设计出无功补偿控制系统。该装置采用10kV两级母线，具有自动平滑调节无功补偿容量，系统响应速度较快，35kV母线功率因数在0.95以上，系统中设置的滤波支路能自动平滑调节，使系统响应速度更快。

3.2合理选择无功补偿手段

将相应的无功补偿装置应用于某煤矿变电站，可以显著地优化整个电力系统的实际运行效率，同时，也可以强化电气设备的功率因素，最大程度地减少系统运行中的损耗。一般而言，变电所无功补偿技术的应用方式很多，常用的无功补偿设计模式包括分组补偿、集中补偿和就地补偿。这其中，就地补偿主要应用于变电所中无功功率流动性较大，并设有无功补偿设备的变电所，采用这种方式操作简便，但设备安装相对分散，设备控制难度较高。变电所的变压器装置在安装无功补偿电容器组时，通常采用分组补偿方式。变电所输配电线路高压端安装电容器组时，一般采用集中补偿方式，可有效地降低线路的无功功率值。

目前，无功补偿技术在变电站自动化控制系统运行过程中的应用较为频繁，电厂将电能输送到相应变电站后，变电站可以将电能输送到低压线路中，在此期间，无功补偿设备的安装地点将电能输送到相应的变电站，并能将其输送到低压线路中，在此期间，无功补偿装置的安装地点即使是在电厂将电能输送到相应的变电所中，也能稳定地维持在0.96左右。

3.3确保无功补偿方法选用的合理性

将相关无功补偿设备装设到变电站中，一方面可以提升整个系统的运作效率，另一方面可以增大相关电气设施的具体功率因数，降低系统功率的相应损耗。通常，将无功补偿技术运用到变电站的方法很多，如分组、集中以及就地补偿等不同类型的补偿方法。其中，就地补偿主要针对处于变电站中拥有很大流动的无功功率位置会装设相应的无功补偿装置，方法简单且方便，但因装设较为分散化而增加了管控困难；分组补偿主要针对位于变电站中的配电变压器装置进行无功补偿电容器组的安装处理；集中补偿则主要针对位于变电站输配电线路的高压端进行电容器组的安装处理，从而降低系统配电线路中的无功功率。目前，变电站自动化系统在运行过程中经常会利用无功补偿技术，由相应的发电厂把电能运输至变电站，然后通过变电站把电能运输至低压线路。期间很多无功功率将实现较远距离的传送，所以应该以变电站周边作为无功补偿设备安装的首选位置。一般，110kV变电站能够自动化调控无功功率，并结合不同地区系统运行情况，改进电容器相应的投切容量。即便处于供电高峰阶段，配电线路也可以保持相应的功率因数约为0.96。可见，将无功补偿技术运用到变电站，应该密切关注具体的运作状况，完成补偿处理，并调节相关的变压器装置，保证无功补偿达到良好的成效。

3.4科学设定电容器装置无功补偿容量

设计者在进行无功补偿容量配置与设置时，需要将其容量值控制在变压器装置的0.132左右，此时对电力系统而言，关键的节能设备是无功补偿装置，在这种情况下将耗费大量的运营费用，为此设计人员应严格遵守系统设计要求，严格遵守系统中的节能设计要求。对系统中的各组电容器装置，在设定补偿量时，应先确定各主变装置的容量值，然后进行合理配置，避免出现平均分配。以30-1600kVA为单位的配电变压器为例，计算结果见表2。如表2所示，当低压侧功率因数小于0.6时，容量比、变压器容量比为20-70%，在0.6-0.8之间时，容量是变压器容量的15-60%，在0.8-0.85之间，为变压器容量的10-35%。

3.5实现电抗器装置设计优化目标

对无功补偿装置而言，并联电抗器设备是不可缺少的重要组成部分，其主要作用就是用来增加感性无功功率，使电力系统中冗余的容性无功功率分布平衡，对系统中输送功率较小的情况应用效果最好。通过对反应器设备的优化设计，可以有效地保持系统无功的平衡，避免运行过程中电压升高，保证系统运行质量。

结语

总而言之，对变电一次设计及无功补偿进行深入的分析与实践，可以进一步保证我国电力工业的发展，降低电力消耗。所以，电力系统的管理者和执行人员需要有较好的专业知识储备，更好地开发无功补偿技术。

参考文献

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