变电站无功补偿技术探讨

黎宇

摘 要：我国的经济迅速发展的同时，各行各业对电的需求与日俱增，因此，如何采用更低的成本，将质量更好的电力输送到目的地，是一个需要不断优化的问题。目前而言，我国变电站不合理之处还有很多，比如电压质量差、功率因数低等等。对于我国国内变电站的无功补偿而言，存在着不合理的无功分配、较低的功率因数以及落后的技术等问题。本文阐述了无功补偿的原则以及无功补偿的目标，并对无功补偿的技术应用进行分析。

关键词：变电站；无功补偿技术；策略

随着我国经济的迅速发展，我国经济发展迅猛，却带来了越来越突出的用电矛盾。变电站，即通过一些设备调整电压的场所，变电站作为输送和配电的集结点存在于电力系统中。但是我国的变电站也存在着很多问题，如电压质量差、功率因数过低、供电的半径太长以及无功分配的不合理，配电系统中常常存在数量巨大的感性负电荷，致使系统中的无功功率消耗，线路中损失了大量的电压，功率因数的降低，电能的损耗严重，设备的效率大大降低，此外，一部分冲击性的无功负电荷，使电压产生巨大波动，网损以及线损大大增加，因此供电的效率大大降低，不利于降低成本。

1 对于无功补偿技术的了解认知

电力系统的输出功率，由无功功率以及有功功率组成。无功功率是把电能转变成为其他形式的能，这中间并不会直接消耗电能。但是电能与其他能在相互转换的过程中能够造成网损和线损，因此，无功功率的应用不利于长距离送电过程的效率，无功补偿技术的产生，就是为了解决无功功率。就我国而言，通常采取10～220kV的线路进行输电送电，无功补偿装置的各个容量的选择，也是由电缆线路不同的出线情况而定。

2 无功补偿技术的功能

在很多规模较大的工程里，采用的电机以及使用的变压器通常是感性负荷，电网不仅负责输送电力，并且还负责传送无功功率。无功功率的本身并无真实消耗的功率，其产生还对整个系统造成了巨大影响。变电站通常采取无功输出的容性电容器以及感性无功的负电荷并联的方式，来降低在这个传输过程里的无功功率的大小，进而提高电能输送的整体效率。它们的无功补偿，能够最大限度的减少在这个过程中生成的无功电流，从而最大可能的提高整个系统的安全程度以及节省时间，提高了效率。在这一整个过程中，无功补偿技术起到的作用如下所示：（1）能够提高电网的功率。（2）能够降低电网在运行时的电流。（3）将变压器和导线的功率损失降低。（4）提高电压质量。（5）提高变压器以及输电线路的使用裕度。

3 建立变电站无功优化系统

随着电力调度的自动化、智能化程度提高。变电站的设备在遥控方面功能的逐渐完善以及通道的可靠性逐渐增强的条件下建立的，基于SCADA系统的、拥有调度自动化的全局无功且电压控制集中的系统，能够及时的评估以及展现全部无功补偿的设备其分布、工作情况和状态，并且能够选择设备的最佳次序以及电网和电压进行无功优化运行的最佳组合方式，从而保证了整个电网能够稳定、安全以及经济的运行，进而使得每个用户在安全和充分利用的条件下使用电气设备。

4 采取智能化的无功补偿技术

4.1 无功补偿的方法

在人们的日常生活中通常使用的家用电器，包括照明，家居设备以及用电量大的电子设备，大部分是采取两相供电，这种现象导致的结果就是在电网中的三相失衡越来越突出的显现出来，然而简单的三相共补、同投、同切方式已经无法解决这种三相失衡的问题，但是如果全部改用为单项补偿则大大增加经济投资，没有达到经济性。因此，采取三相共补以及分项补偿结合应用，就能有效的解决这个问题。

对于那些用电量大、负载变换量快以及工艺复杂、波动大的大型的钢铁、冶金等企业来说，采取稳态补偿结合以及快速跟踪结合使用的方法，能将无功补偿的技术充分的应用出来，能够显著提高功率的因数，从而有效的降低损失，更加节能。同时能够有利于更加充分的挖掘出来设备真实的工作容量，并大大提高设备的工作效率，不仅仅使产量、质量提高，而且能够提高工作效益，有一举两得的作用。

无功补偿的方式有就地补偿、集中补偿以及分组补偿。（1）就地补偿顾名思义是指在无功功率流量相对较大的地方，放置无功补偿的设备，进行就地的补偿。这种方法简单快捷，但因为安装地点不集中，使得不利于管理。（2）分组补偿，是在配电压器旁边放置无功补偿的电容器。（3）集中补偿，是在变电站的输配电路中高电压一侧，进行安装无功功率被大量的远程传送，这个时候，就需要把无功补偿，放置在变电站的周围，同时要注意结合实际情况运用，以确保达到理想的效果。

4.2 智能化无功补偿的策略

（1）采集线路中，电流信号以及三相电压，观察系统中的无功变化情况，采用无功率作为控制的物理条件，把用户设定的功率作为投切参考的限量之后根据星角的结合程度进行智能投切。（2）首先设置过压和欠压的保护值，之后再设置高峰、低电压的禁切电压值和低谷、高电压的禁投电压值，并以无功功率作为投切门的限制值，采取科学合理的方法限制电压的条件，从而拥有缺相自我保护功能，并应用智能控制的理论来设置电容的投切控制，从而实现投切的电容补偿的自动化处理。（3）选择电容器的组合方式时，要根据系统中三相的各个相的无功功率数值来进行。（4）依据“取平补齐”理论，实现智能化操作。

4.3 智能化无功补偿的选择

智能无功补偿的计算及其选择是复杂的，对于现代科技而言主要采取静态容量的极值作为选择依据。智能化进行无功补偿容量，目的是使线路无功的功率达到平衡的效果。

5 变电站智能的无功补偿系统的硬件设计

（1）MOC3016光電双向晶闸管驱动器由输入和输出两部分组成，其触发晶闸管后的绝缘电压能够达到7500伏，且其内部使用过零检测的电路能够使电容器两端的电压轻易地随着电网最大的电压同时变化，有着减少过程中出现的冲击电流的作用。（2）硬件的系统结构构成包括十六位工业单片机、储存器、I/O接口、电量和温度的测量、执行的机构等，电压与电流互感器表达出电压及电流的信号，并经过一系列转换和计算后，传达至控制系统，进而完成投切。（3）系统的软件设计复杂，结构包括显示、AD转换、投切电容、通信、看门狗等等。

6 装备有关设备

6.1 装备有源滤波器

变电站在运行的过程中，有源滤波器发挥着重要的作用，一方面能够生成和负序电流，另一方面还产生谐波的电流位反向的电流。如此一来，线路中电流相互抵消，就降低了线路中无功电流的数量。特别是当有源滤波器采用混合并联型时，在进行线路无功补偿时能够很好的避免过补偿的问题，同时机动性很强，反应快捷、灵敏，能够非常快捷的感应和检测到设备的谐振运动。这种补偿方式能够做到实际问题实际分析，并随时调整方案，把LC与APF混合，并将无功补偿给谐波，使得投资性价比非常高。

6.2 装备固定滤波器等装置

固定滤波器配合可调节性晶闸管电抗器的组合装置，能够有效的做到平衡变电站的负序电流，使线路中的无功功率与有功功率之间达到平衡，进而提高整体线路的功率因数。这套装置能够反应灵敏迅速，能够随机应变的调节整个变电系统正常运行，进一步增强了无功补偿技术在整个变电站中的智能化和自动化程度。

6.3 装备饱和可控电压器等装置

在变电站的高電压一侧的线路中，装备饱和可控的电抗器以及固定滤波器这套装置，就能够通过调节以及控制电抗器等的饱和程度进而调整整个回路中的电流，从而使得整个系统中所有回路的电流被改变，能够使回路中无功功率被平衡，整个系统回路的供电能力得到提升。

7 结语

无功补偿技术的科学、合理运用，对无功补偿的方案以及补偿的容量进行适当的选择，并配置使用和优化无功补偿的设备，就能大大提高变电站内电压的稳定程度，从而使得电压、电网的质量得到保证，能够使输送点设备得到更好的利用，进而系统设备损坏率降低、有功网损减少，从而能量耗损大大降低，这对于电力系统而言，有着增强可持续发展的重要意义。

参考文献

[1]金永旺.对无功补偿技术在电气自动化中的应用分析[J].科技致富向导，2012，（14）：349，370.

[2]张建平.浅谈无功补偿技术在电气自动化中的应用[J].机电信息，2012，（6）：10-11.

[3]王少杰.高压混合型有源电力滤波器关键技术在工业中的应用研究[D].湖南大学，2012.

（作者单位：广西绿能电力勘察设计有限公司）