李红胜

【摘  要】我国电力工业在现阶段发展速度较快，能够在很大程度上提升经济社会的发展水平。但在我国电力工业整体发展状况来看，由于地理环境、经济以及水资源在发展规模方面存在较大差别，从而电厂的分布不均衡。为保证顺利开展电力工作，应将相关无功补偿装置的工作有效完成，在这样的方式之下，可以将稳定运行电力系统的性能有效提高。本文首先简要介绍无功补偿以及其设计原理，主要分析设计无功补偿装置的方法。

【关键词】变电设计;无功补偿;装置;设计方式

引言

现阶段我国经济建设发展速度加快，电网随之不断的普及和扩大面积，但是因为我国建设电网的时间较晚，极易出现不良供电和不均衡分布供电的情况，会在一定程度对城市用电造成影响，无功传输可以有效减少电网输送中损耗的电压，为了有效提升电网输送电能的量，保证满足用户用电需求，则应该重视设计变电中设计无功补偿装置的方法。

1 变电设计中无功补偿及其设计原理

根据电力部门的相关规定，当用户的功率因素到达0.9及0.9以上时被划分为高压用户，低压用户在现阶段的功率应在0.85～0.9间，从这一条件可以知道我国用电有着比较大的功率，城市化进程不断深入，用电用户的数量不断增多，大功率负荷的要求电力系统无法进行满足，进而将会产生不良供电以及不均衡分布供电的情况，无功功率补偿指的是无功补偿，电网系统开展无功补偿，能够提升电网的功率因数，将输送中损耗电压的情况减少，电功率会因此得到提升，优化用电环境和条件。现阶段有很多的无功补偿方法，例如设计调相机、设计电抗器、设计电容器以及设计静止无功的发生器，这些方法设计无功补偿的原理，即为在电路系统之中安装一定的装置，使电力系统之中的容性无功功率和感性无功功率得到均衡，可无功补偿线路，也可叫作无功补偿法。

2 变电设计中设计无功补偿装置的方式

2.1设计调相机

同步调相机是最早应用大无功补偿的设备，空载运行同步电动机原理与调相机原理类似，指的是利用励磁作用时系统收到无功功率，无功电源因此将作用发挥出来;在欠励磁运行期间，系统向其传输感性功率，并展现出无功负荷效果。在这一装置之中对于运行励磁可设置自动调节装置，同步调相机在这样的情况下能够根据这一装置产生电压，从而改变吸收或是输出无功功率，进而可调节电压确保有稳定的系统。但是，同步调相机是一种旋转机械，具有较大的功损耗，大约在容量的1.6～5.4%。若是同步调相机有较小的采用容量时，则其单位容量费用将比大容量的要高很多。现阶段，这类无功补偿装置更多的应用在生产之中，并且在不断发展控制技术的情况下，能够有效地改善、优化其控制性能。

2.2设计电容器

在无功补偿中应用电容器，其原理是在系统中并联，将容性负载提升，接着系统对容性功率进行吸收和输出，满足线路与感性负荷在感性无功功率方面的要求，进而将无功补偿效果实现。利用电容器进行无功补偿，其投资成本低、运行费用少，并且容易进行安装调试、具有较低损耗和较高效率，不只能够集中进行使用，并且装设较为分散。目前我国电力系统并联电容器可实现大约90%的无功补偿容量。但是，这类装置无功功率的提供与相关点电压的数值平方呈现正比关系，即为若是降低节点电压，那么在无功功率提高时，不会减少向系统提供的无功功率。换言之，对于补偿效果来说，改变系统电压时，这一装置将达不到理想的补偿效果。

2.3设计电抗器

并联电抗器是无功补偿装置的关键组成部分，其发挥出的主要作用是将感性无功功率增加，可以使电力系统余下的容性无功功率进行平衡，对于电力系统较小的输送功率以及轻负荷起到的效果较为良好。在这样的情况下，电力系统在初期和后期都十分重要。在电力系统中有上述两类情况出现时，将会降低输电线路中的感性无功功率，然而在导线中的电容性存在目的是使输电线路容性功率大于感性无功功率，为确保有平衡的系统电压水平，系统则应保持无功平衡，否则会加大电力系统的电压，也会在一定程度上威胁运行安全性。

2.4无功补偿器

静止无功补偿器也被称作无功补偿器，是第二代的无功补偿装置，主要应用在输电系统负载无功补偿以及波阻补偿中。主要类型有固定电容器结合晶闸管控制电抗器、晶闸管投切以及晶闸管投切电容器。晶闸管投切电抗器的无功补偿原理是通过对晶闸管触发角的控制，改变系统中接入的等效电纳，进而调节系统中输出的无功功率。但这一装置有一个问题存在着：由于晶闸管的特性为班控，若是导通被触发，只有其中电流流经小于维持电流后自行关断，因此，每半个电源周期内，能够受控导通并联晶闸管一次，也指的是晶闸管投切电的抗器会产生控制滞后情况，这将会影响补偿系统在动态响应方面的性能。

2.5静止无功发生器

随着电力技术的发展，静止无功补偿装置开始应用到电力系统之中，这一装置应用线路为自变换变流，实质为静止无功发生器，也叫做静止同步补偿器，是无功补偿装置的第三代。由于这一发生器应用的为全控制器件，能够对交流上电压相位进行控制，即便直流上电压幅值会影响到交流电压幅值，但可以在一定范围内来控制。针对这样的情况，可通过对交流上电压幅值与相位进行控制来改变，换言之，达到交流上电流的相位大于或小于电网电压相位90°这一情况，从而满足无功功率输出与吸收的效果。如果不重视无功发生器出现的损耗，则和系统将不会出现有功交换，只存在无功交换，将保持着直流上的电容电压。在启动SCG時，有功功率充足的吸收，接着对电容进行充电，进而建立出直流电压。运行正常的情况下，由于损耗问题，电流矢量以及电网电压无法垂直，则应吸收电网有功功率来对静止无功发生器产生损耗进行补偿。由于全控型器件费用较高，因此这一发生器在低压系统中应用时，能够使用交流电抗器连接电网，在高压系统进行应用时，运用串联变压器在电网上连接。

3 结束语

城市化进程在现阶段不断推进，用电量因此加大，从而容易产生不良供电和不均匀分布供电情况，无功传输能够将电网输送电压的损耗情况较少，为促进我国电力事业健康、可持续发展，应该重视研究变电设计中设计无功补偿装置的方式。

参考文献：

[1]汤少彦.变电设计中无功补偿装置的设计方式[J].中国新技术新产品，2016（15）：70-71.

[2]聂宁.变电设计中无功补偿装置的设计方式探析[J].通讯世界，2015（05）：124-125.

[3]杨琳.变电设计中无功补偿装置的设计方式探析[J].通讯世界，2014（15）：118-119.

（作者单位：娄底星源电力勘测设计有限责任公司）