解析变电一次设计无功补偿设计

解析变电一次设计无功补偿设计

金涵飞

常州凌峰润源电力工程设计有限公司  江苏 常州 213000

摘要：当下城市建设期间的用电需求量日渐提升，对变电站无功补偿技术的应用效果提出了更高要求。变电流程中的无功补偿工作应当有效调节电力资源，形成完善的电力体系，满足变电站大部分运行需求。针对此，本文分析了变电一次设计中无功补偿设计的重要意义，明确无功补偿设计在供电系统中的作用，提出无功补偿技术组成部分以及一次设计要点，以供参考。

关键词：变电一次设计；无功补偿；设计要点

前言：现阶段变电一次设计工作需要以保障电力资源合理分配为目标，分析变电一次设计与无功补偿设计现状，找寻提升无功补偿设计水平的科学方式，实现电力资源稳定可靠传输。加强各无功补偿设计环节管控力度，合理调试设备及主线路，延长线路全生命周期。

1、变电一次设计无功补偿设计重要性

无功补偿的目的就是提高电网功率参数，控制供电系统线路损耗量。借助无功补偿技术，可以将感性功率与容性功率并联，完成电能转化，以特殊方式完成补偿。感性功率负荷涉及到电动机与变压器，容性功率负荷就是将电容器并联在一起，控制线路与设备在传递于功功率时的电能损耗量。

电网逐渐趋向于多元化发展，变电站在电力系统中占据的重要地位更加突出，需使用无功补偿设计方式，使电力设备始终处于安全可靠运行状态[1]。电力系统负责能源分配，输送电力资源，在设计过程中应着重关注电气接线连接工作，使电力系统合理用电。

我国国土面积广阔，地质条件较为复杂，各地方电力资源分布较为分散。为更好输送电力资源，需要设计出合理的电能输送手段，满足用电单位各项需求，减少电力能源的消耗量。由于能源无规律分布在各地方，地区的用电需求也存在较大差距，需要建立多个变电站，减少电能损失量，优化变电一次设计无功补偿设计方案。

2、无功补偿设计在供电设计中的作用

变电站供电系统建设过程中，无功补偿设计工作的重要目标就是控制电能消耗量，满足社会发展供电需求。为优化供电站供电系统环境，提升供电质量，借助供电补偿方式也能够增强电力运行水平。具体来说，无功补偿设计在供电设计中的作用主要体现在以下几个方面：

第一，在变电站正常运行期间减少成本的投入量，控制电能传输及供电值，完善变电供电系统结构，增强变电站供电能力、电力资源传输效果；

第二，为保障变电站供电水平，增强电力系统供电效率，控制供电环节的能源消耗量[2]；

第三，减少供电环节的能源输送成本，使我国变电站始终处于可持续运行状态。

3、变电一次设计中无功补偿设计内容

3.1调相机

同步调相机是无功补偿系统的重要设备，在运行过程中需要借助空载运行同步电动机的原理，利用励磁作用时系统接收无功功率，确保无功电源能够充分发挥出应有作用。在欠励磁运行情况下，系统会将无功功率传输给相机，充分发挥出无功负荷作用。在励磁运行期间安装自动调节装置，使系统能够始终处于可靠运行状态。

3.2电容器

无功补偿电容器运行期间，主要就是将电容器并联在一次系统中，增加系统的容性负载值，将系统输出及吸收容性功率，满足感性负荷与线路的感性无功功率要求，实现无功补偿目标。电容器下的无功补偿设备具有一次性投资运行费用少、调试便捷、运行效率较低等优势。

3.3电抗器设计

并联电抗器也是无功补偿装置中的重要组成部分，能够通过增加感性无功功率，保障电力系统冗余容性无功功率平衡，增强电力系统轻负荷、输送功率小的优势。导线电容作用可以保障输电电路产生的容性充电功率超过感性无功功率，维持系统无功功率的平衡，避免电力系统电压增大，对系统运行期间的安全效益造成不利影响。

电抗器也可使用串联方式限制短路电流，在滤波器中用电容器串联或并联的方式控制电网中的高次谐波。无功功率串联电抗器可依照用途分为限流电抗器、滤波电抗器、抑制谐波电抗器。

其中，限流电抗器能够有效降低电容器组的涌流倍数与涌流频率，选择配套设备与保护电容器[3]。结合并联电容器装置设计规范，将涌流限制在电容器的额定电流10倍以下，为不发生谐波放大作用，串联电抗器的伏安特应当尽量为线性。

串联滤波电阻器与电容器抗全调卸谐后，可以组成某次谐波交流滤波器。过滤某次高次谐波，控制母线上谐波的电压值，使线路不存在高次谐波电流，增强电网运行质量。

抑制谐波的电抗器使用过程中，需要明确电网谐波情况，检查用户有无大型整流设备、电弧、炼钢等产生的谐波设施，严格检测电网谐波的实际量值，根据实际量指选择适宜的电抗器。

4、变电一次设计中无功补偿设计要点

4.1无功补偿设计内容

选择适宜的变电站建设地址。我国国土面积广，在电力资源传输及运送过程中应当着重考虑距离因素，最大限度节约建设成本。一般输电线路的距离会直接影响到变电站投资费用，需结合政府区域规划要点，使变电站能够建立在辐射最大范围内，控制变电站损耗量，实现节能高效建设目标。

变电站设计初期需要以保障人民群众生活工作用电需求为基础，控制能源无效消耗与资金投入时。为避免变电站在运行期间经常会因供电频率的增加出现超负载情况，在变电站主接线设计环节还需要确保接线能够承受住电压的高需求值，减少能源的浪费量，提升变电站建设及后续运营工作的经济效益。

着重关注变电站一次设计环节的维护检修工作，要求维护人员需对主接线展开短期局部检查及长期全面检查，针对发现的安全隐患问题制定专项解决措施，确保变电站始终处于稳定可靠运行状态。

4.2无功补偿设计要点

变电站一次设计中的无功补偿设计应有范围较广，最初应用在调相机，利用励磁工作环境改善无功功率的接收情况，充分发挥出电源应有作用。电力企业要做好所在地区变电站建设调查工作，现阶段大部分变电站的功率因数较低、负载变化幅度较大。部分变电站使用的设备以变频为主，要满足电力长期有效供应。但变频设备在长时间运行过程中会出现高次谐波，对驱动设备运行期间的稳定性造成不利影响，需要选择适宜的无功补偿设计手段。

SVG技术是一种动态无功补偿及谐波治理的先进技术手段，动态无功补偿电路内部包括控制器、电抗器、功率变换器。借助SVG技术可以有效控制功率变换装置，使功率变化装置能够有效调节输出电压以及电抗器电流值，实现无功补偿目标。

4.3无功补偿设计方案

无功有效补偿以及高次谐波抑制工作在仅采用原有的集合式电容器情况下， 投电容器以及切电容器的容量级别相差较大，无法满足电力系统运行期间的无功补偿需求。通过使用动态无功补偿装置以及母线，可满足自动平滑调节无功补偿容量、系统快速响应的目标，使母线运行期间的功率因素始终维持在0.95以上，避免高次谐波对系统造成危害。

4.4无功补偿设计管理对策

为保障无功补偿设计水平，电力企业还需要结合变电站实际运行情况，制定科学有效的管理规划方案。

加大无功补偿设备设计管理力度，严格管控无功补偿设计期间的硬件设施运行状态，确保设备质量能够满足无功补偿设计要求。建立科学合理无功补偿管理方案，确保各部门工作人员能够相互协调，完成各部门任务，最大限度发挥出建立企业管理优势及管理收益。

在无功补偿系统设计完成后，还需要做好系统性能的设计工作。由于新系统性能与设计预期会产生一定偏差，还需要制定新系统保护措施，降低安全事故发生概率。

总结：总而言之，变电一次设计中的无功补偿设计主要就是将电容器及电抗器并联在一起，增强电力系统运行全过程的容性负载、增大电网功率因数，控制线路功功率的电能损耗情况，促进电力资源平稳供给。

参考文献：

[1]吉煜,马亚楠.变电一次设计及无功补偿设计研究[J].光源与照明,2022(03):207-209.

[2]邵阿红.变电一次设计中无功补偿设计研究[J].通信电源技术,2019,36(08):87-88.

[3]王继军.变电一次设计及无功补偿设计探析[J].通讯世界,2019,26(06):165-166.