关键词:变电设计；无功补偿；装置；设计
前言
随着国家经济的发展和电力系统的不断更新，无功补偿成为维护电力系统正常运行的重要举措，而且电力系统的平稳运行与社会的发展和人们生活水平的关系日益密切。电网应用中无功率变化对系统电能的影响不断增加。无功功率的不足或过大会引起电压的下降或上升，直接导致当前线路应用中电压不稳和电力不足现象，这种问题的影响容易出现高级元器件损害和电力系统的解列及其崩溃状态，造成恶劣的大面积停电事故，同时也容易引起输电线路上的电压不稳，从而导致电路中对电压要求比较高的元器件受到损害。
一、有关无功补偿的基本概念
无功补偿也被称之为无功功率补偿，在供电系统中，对于电网功率因数有着良好的提高作用，同时对降低供电变压器及输送线路中的先损耗和提高供电效率，改善供电环境都是十分重要的。一般而言，在配电系统中，无功补偿装置是一个不可缺少的基础装置，有着十分重要的地位与作用。在变电工作中，合理的无功补偿装置不但可以最大限度的降低线路造成的电能损耗，同时对于提高供电质量，供电稳定性有着重要意义。反之，如果在工作中电力系统中无功补偿装置的选择不当，极容易造成供电系统中电压出现大幅度变动，甚至是带来严重的谐波隐患和现象。目前常见的无功补偿主要可以分为视在功率、有功功率和无功功率三种。
(1)视在功率。视在功率主要值得是在电力线路中，电压和电流之间存在的差距与两者之间的乘积，通常在计算的过程中都是采用符号S表示，在计算的过程中通常都是有电流和电压进行相乘得出的一种功率形式。
(2)有功功率。指的是在交流电路中，电源在一定周期内发生的顺时功率变化和平均值变动现象，就目前的电力能源输送情况分析而言，有功功率主要值得是其在工作中所负载电阻消耗的能源和功率。这种能源形势通常以 P 来表示。
(3)无功功率。在一般情况下，电感或者电容在线路中的运行情况下，通过将电源能量将电能质量转变成为相关能量储存起来，然后在应用的过程中将其返还给电磁场或者电源，以供电源进行良好工作。这种交换过程中没有受到其他环节的影响，也未曾发生过相关电能变动，因此在这个过程一般而言都是无功率值的过程，也被称之为无功功率，用符号Q表示。
电力系统中常用并联电容器的办法来补偿用电设备需要的无功功率，以此来提高功率因数，这被称为电容无功补偿法。通常我们用相位超前90的容性无功电流抵消一部分相位滞后 90。的感性无功电流，或者说补偿一部分无功电流(也就是说使 ILIC)。并联电容器以后，功率因数角比补偿前的功率因数角减小了，功率因数C0S就增大了。但并不改变感性功率负载的有功功率。只是得到同样的有功功率所需的视在功率减少了。就无功补偿装置而言，其在输入的过程中通过将具体的功率符合装置与感性功率负荷装置并联在一起，形成一个统一的电路形式，同时通过两者之间的能量转换来进行能源交接，这种方式通常被称之为无功功率补偿。
二、变电设计中无功补偿的必要性
电力系统中常见的用电设备如异步电动机、变压器等，还有一部分输电线路，大部分属于感性负荷，在运行过程中需要向这些设备提供相应的无功功率。而无功电源主要有发电机、静电电容器、同步调相机、静止补偿器。无功功率的产生基本不消耗能源，但是无功功率沿电力网传输却要引起有功功率损耗和电压损耗。如果由发电企业直接向用户提供所需的大量无功功率，会导致输电线路及变压器因输送大量无功功率而造成大量的电能损耗，这是不经济的。为了最大限度地减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的配置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。合理配置无功功率补偿容量，以改变电力网无功潮流分布，可以减少网络中的有功功率损耗和电压损耗，从而改善用户端的电压质量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆设置补偿装置时，应由系统专业根据电网电压、系统稳定性、有功分配、无功平衡、调相调压，以及限制谐波电压、潜供电流、暂时过电压等因素，提出补偿装置的设置地点、种类形式、容量和电压等级。电气专业要从安装地点的自然环境条件，装置的接线方式、布置形式、控制保护方式，设备的技术条件。
三、无功补偿的原理分析
无功功率的传输加重了电网负荷，使电网损耗增加，系统电压下降。故需对其进行就近和就地补偿。并联电容器可补偿或平衡电气设备的感性无功功率。当容性无功功率QC等于感性无功功率QL时，电网只传输有功功率P。根据国家有关规定，高压用户的功率因数应达到0.9 以上，低压用户的功率因数应达到 0.85以上。无功补偿的实质是要尽量减少无功功率在网络中传递，设法就地安装无功电源，从而满足电力用户及网络元件对无功功率的需求。在无功补偿电路中应用谐波抑制器能有效地抑制涌流，对高次谐波形成低阻抗通路。
四、无功补偿的方式
如果单就理论上而言，无功补偿最好的方式是哪里需要无功，就在哪里补偿，整个系统将没有无功电流的流动。但在实际电网当中这是不可能做到的。因为无论是变压器、输电线路还是各种负载，均会需要无功。所以实际电网当中就补偿装置的安装位置而言有如下几种补偿方式：(1)在变电所母线集中安装并联电容器组；(2)在高低压配电线路中分散安装并联电容器组；(3)在配电变压器低压侧和用户车间配电屏安装并联补偿电容器。
五、采用无功补偿之后达到的效果
(1)提高功率因数；
(2)提高设备供电能力，从而可减小设备容量，节省投资；
(3)降低电网中的功率损耗和电能损失；
(4)改善电能质量，减少线路电压损失；
(5)减少用户电费开支，降低生产成本。
六、变电设计中无功补偿容量的配置
变电站安装投运电容器装置能减少线路中无功功率的传递，降低线路的损耗，有利于降损节能，改善电能质量，提高输变电设备有功出力，使有限的电能发挥更大的效益。但是在变电站中有的因过补电容器投不上，有的因电容器投上后电压过高而不得不将电容器退下来，虽然增加了高额基建投资，却未发挥应有的作用。
结语
电压是电能的主要质量指标之一，电压质量对电网稳定及电力设备的安全运行影响重大而无功功率又是影响电压质量的一个重要因素。当然，对于整个系统来说，无功补偿容量的配置，应按照“全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡”的原则，要把降损与调压相结合，以降损为主；又要把集中补偿与分散补偿相结合，以分散为主；同时供电部门补偿与用户补偿相结合，以就地平衡为主，共同搞好无功补偿的配置和管理，从而取得无功补偿的最大经济效益。
参考文献:
[1]梅峻峰.马岩.浅谈变电设计中的无功补偿[J].科技创新导报.2011(23).
[2]徐岩.浅谈电力系统的无功补偿[J].安徽建筑.2009(02).
[3]李明，郭运泉.变电所及配电线路无功补偿[J].农村电气化.2001(04).
论文作者:李艳青
论文发表刊物:《中国电气工程学报》2018年11期
论文发表时间:2019/1/2
标签：功率论文; 电压论文; 电能论文; 电容器论文; 装置论文; 功率因数论文; 电网论文; 《中国电气工程学报》2018年11期论文;