变电站无功补偿问题研究

变电站无功补偿问题研究

李丁卯 闫晓刚 张荣华

山西鲁能河曲电煤开发有限责任公司， 山西 河曲 0365 00

摘要：在我国电网发展水平迅速提升过程中，人们用电需求逐渐提升，针对电能质量也逐渐提出了更高的要求，因此需要变电站方面持续研究务工补偿问题，基于无功率平衡研究制定具有较高可行性的无功补偿方案，从而有效提升变电站的电能质量。

关键词：变电站；无功补偿；问题研究

引言

随着近年来国家电网逐步得到完善，在工农业生产工作中，也逐渐扩大了原有的用电规模，在用电量逐渐增长、用电结构逐渐发生改变过程中，在电力的供给和需求之间逐渐产生了越发明显的矛盾问题。借助无功补偿工作，可以对电网功率因数、电压质量等予以有效改善，并且可以应用无功负荷就地平衡技术，从而在电网运行过程中实现更高水平的经济运行，对电费支出予以有效降低，并对工农业生产压力予以减轻，对于国家和人民而言，无功补偿工作的实施是一项十分重要的工作。

1无功率平衡

想要对电力系统电压稳定性予以维持，需要将电力系统中的无功功率维持在平衡状态，也就是说，在系统内部的无功电源中，可以发出的无功功率需要高于或者等于负荷所需的无功功率、网络中产生的无功损耗。

2无功补偿原理

在电感元件中，电流在进行做功时，电力相比于电压要相对滞后；而在电容元件中，电流在进行做功时，电压则相对滞后于电流。在同一个电路运行过程中，电感电流、电容电力之间具有相反的方向，存在互差现象。在电磁元件的电路中，如果对一定电容元件进行安装，可以相互抵消两者的电流，在电流矢量、电压矢量之间，逐渐缩减夹角，从而实现电能做功能力的提升，从而实现无功补偿作用，这也就是变电站无功补偿的原理。

3无功补偿的合理配置原则

通过对电力网无功消耗基本状况进行分析，我们可以发现，在各级网络、输电设备方面，都会产生一定数量无功功率的消耗，其中最为明显的就是低压配电网，其中所消耗的无功功率数量最多。为了针对无功功率传输消耗予以尽可能降低，实现高效率的输配电设备运行，在实际配置无功补偿设备工作中，需要对“分级补偿、就是平衡”的原则予以遵循，实施科学布局。首先，需要充分结合总体平衡和局部平衡，其中主要侧重点是局部平衡点；其次，在电力部门补偿中，需要充分结合用户补偿；再者，需要充分结合分散补偿和集中补偿，主要侧重于分散补偿；最后，就是充分结合降损和调压，其中侧重点为降低损耗，同时尽可能实现调压。通过这种方式，主要应用于一些具有较多分支、较为分散的负荷、较长的线路、较低的功率因数的线路，在这一线路中，最为明显的特点就是具有较高的线路损失、较低的负荷率，如果针对这一线路实施有效无功补偿，则可以促进线路供电能力的显著提升。

4配电系统无功补偿方案

4.1变电站集中补偿方式

针对输电网无功功率可以在变电站中实施集中补偿，其中主要涉及了电容器、电抗器等补偿装置，主要作用是为了对输电网功率因数予以改善，并促进终端变电站电压的提高，并对主变电站的无功损耗实施补偿。在应用这些补偿装置过程中，通常选择在变电站10KV母线上进行链接，通常情况下，在无功补偿装置中，需要结合使用有载调压抽头实施调节，借助双方之间的协调作用，有效控制电压和无功补偿。

4.2杆上补偿方式

在当前阶段变电站10KV配电网上，存在较大的无功缺口，需要借助变电站进行填补，由于存在大量的无功沿线传输，导致最终配电网中电力传输过程中产生了较为严重的无功损耗现象。针对这一情况，可以应用10KV户外并联电容器在架空线路杆塔上完成安装，以此实施无功补偿，从而对配电网的功率因数予以提高，实现降低无功损耗提升电压的效果。 在杆塔上安装并联电容器以后，与变电站之间距离较远，容易产生较高的控制成本和较大的维护工作量，并且会受到安装环境、空间等方面因素的影响，并且难以针对装置实施有效保护。因此在实际开展杆上无功补偿优化措施过程中，需要对以下具体工程要求予以充分考虑。首先，设置较少的补偿点，针对单条线路，可以采用单点补偿方式，尽可能避免采用多点补偿方式；在控制方式方面需要尽可能简化，在杆上补偿措施中，可以不对分组投切进行设置；不适合选用过大的补偿容量，如果采用了较大的补偿容量，在配电线路处于轻载状态时，会产生过电压、过补偿等现象；在接线方面，也需要较为简单，针对每条线路，尽量只采用一台电容器装置，从而避免整套补偿设备产生较高的故障率；另外就是实现简单化的保护方式，主要采用熔断器、氧化锌避雷器等分别用于过流和过电压保护措施。

4.3用户终端分散补偿方式

在我国制定的《供电系统设计规范》中明确表示，针对具有较大容量、较平稳负荷并且会使用率较高的用电设备，针对无功负荷应当尽量采用单独就地补偿措施。因此，在企业、厂矿等方面，针对应用的电动机设备就需要采用就地无功补偿措施，也就是随机补偿；而针对一些小区中安装的各个用户终端，单个装置的负荷不高并且分布较为分散，存在较大波动情况，通常情况下无人实施管理，因此需要针对低压终端无功补偿装置进行重新研发，同时新型装置需要对以下要求予以满足。首先，实现智能型控制，减少人工维护工作量；其次，需要具备较小的体积，便于安装工作的开展；再者，就是具备较为完善的功能和较低的引进和安装成本。与之前几种补偿方式进行对比分析，采用这一措施进行配电站无功补偿，主要以下几方面优势。首先，可以降低20%左右的线损率；其次，可以对电压损失予以有效降低，实现对线路电压质量的有效改善，从而实现对用电设备启动、运行条件等方面的有效改善；再者，就是对系统能量进行释放，促进线路供电能力的提升。但在这种无功补偿措施中也具备一定缺点，就是在低压无功补偿过程中，针对安装容量的确定，通常需要将配电变压器低压侧最大无功需求作为依据，在各配电变压器负荷波动存在不同时性，在线路轻载运行时，容易产生闲置问题，难以实现高效利用各项设备。

5无功补偿的效果及现实意义

在工业园区中的电力系统中，通常连接了数量众多且容量大小不一的感性设备，在电网实际运行过程中，不仅仅需要对有功功率进行消耗，并且在无功功率方面的消耗也是较为明显的。针对无功补偿设备，在没有安装以前，设备自身可以维持在0.70到0.85之间的自然平均功率因数，在有功消耗中，无功消耗大约占据了60%到90%的比例，产生了严重的浪费现象；在无功补偿以后，可以达到0.95以上的功率因数，在有功消耗中，可以将无功消耗占比降低到30%左右，从而为用电单位节省大量的经济成本。在当前阶段甚至未来很长一段时间内的电力系统运行中，为了对电力供需矛盾予以环节，最有效的措施就是无功补偿措施，可以对配电站供电质量予以有效改善，从而为国家、企业等方面带来良好的经济效益、社会效益。

结语

在当前我国社会发展过程中，人们生产和生活过程中的用电需求逐渐提升，同时对也对供电质量提出了更高的要求。在配电站运行过程中，为了对逐渐提升的用电需求予以充分满足，逐渐开始关注配电过程中的无功补偿工作，通过降低电力传输过程中的无功损耗，以提升用电单位的经济效益，并实现更高质量的电能供应，对当前电力供需矛盾问题予以有效解决。

参考文献

[1]杨宇,闫晓玲,韩富春.变电站无功补偿装置过电压保护探讨[J].太原理工大学学报,2001(04):414-416.

[2]胡斌,忻俊慧.变电站无功补偿电容器设计问题的探讨[J].湖北电力,2006(05):39-40+55.

[3]刘娅.变电站无功补偿分析[J].电力电容器与无功补偿,2009,30(06):19-22.

[4]金庆哲,谢东来.变电站无功优化智能系统研究[J].农业科技与装备,2013(07):44-46.

[5]郭刚.变电站无功优化问题研究[J].农业科技与装备,2014(12):24-26.