榆阳区供电分公司 陕西省榆林市 719000
摘要：在人们生活、生产中变电站扮演着重要的角色，其提供了可靠的电能。对于变电站而言，实际运行中因电压稳定状况各异，借助无功补偿设备，可有效降低变压器损耗，使其运行更加高效与可靠。本文以35kV变压站为研究对象，为了及时解决其无功补偿中存在的不足，介绍了无功功率设备及无功补偿设备的概况，重点探讨了35kV及以下变电站与线路无功补偿的原则、问题及方案，旨在指导实践，凸显35kV变电站的价值。
关键词：35kV；变电站；线路；无功补偿
引言
随着社会经济的发展，变电站的重要性愈加显著，为了保证其运行的安全性与稳定性，无功补偿得到了人们高度关注。现阶段，既有的35kV变电站中常见无功补偿装置，此时电网中的负荷大部分为感性负荷，在无功补偿装置作用下，电网感性负载获得了无功功率，进而控制了电网中无功功率的流动，减少了对输电线路占用，避免了相关设备损耗，，最终达到了改善电网运行的目的。
1 无功功率设备的概况
1.1 输电线路
对于农村电网而言，低压配电网消耗着大量的无功功率，特别是用户消耗，所占比重在1/2左右。高压电网具有一定的特殊性，如：较高等级电压、较长输电线路等，如果线路处于无功负载状态下，与电纳中产生的无功功率相比，输电线路电抗中消耗的无功功率相对较大；而如果线路处于无功电源状态下，因传送功率偏小，经对比可知，消耗的无功功率相对较小。既有研究证实，一旦输电线路表现出无功过剩，则应采取无功等量动态均衡，具体为在本线路的两端对过剩部分展开等量补偿。同时，有关学者提出了无功就地动态均衡，它是指无功补偿不受时间、地点及数量等因素影响，其可根据实际需求进行补偿，以此提高了工作针对性与有效性。
1.2 用电设备
用电设备不仅会消耗有功功率，还会消耗无功功率，此时称其为功率因数。通过优化配置无功功率补偿设备，可大幅度改进系统功率因数，随之减少了损耗，实现了节能。目前，现有的用电设备功率因素基本在1以下，因此，实际运行中均消耗着无功功率，经调查发现，异步电动机、感应电炉、交流电焊机等所消耗的无功功率所占比重偏高。以工矿企业为例，仅异步电动机的无功消耗便在70%左右。在上述设备消耗有功功率过程中，电源始终承担着输送无功功率的任务。通过对农村用电荷分析可知，主要对象为小型加工企业，其中的用电设备均为感性负载，此时其功率因数均相对偏低，因此，对无功功率有着较高的要求。
1.3 变压器
变压器消耗着一定的无功功率，约占额定容量的15%，而空载时，约占满载的35%。对于此设备来说，其无功功率构成有两部分，一是励磁支路功率损耗，二是绕组漏抗中的无功功率损耗，因此，变压器电压对励磁支路、绕组漏抗中的无功功率均有着一定的影响。
2 无功补偿设备的概况
2.1 发电机
对于电网负载而言，其不仅要具备有功功率，还要拥有无功功率，如今电网动力负载的主要部分为三相异步电动机，一旦发电机提供的无功功率，未能适应电网需求，则会降低电网电压。为了保证无功功率，实践中可调节励磁电流，但此时有功功率应保持不变。在过励情况下，励磁电流与感性无功功率呈正相关，前者越大，后者越大；而在欠励情况下，励磁电流与容性无功功率呈负相关，前者越大，后者越小。此外，发电机发出无功功率与有功功率损耗保持着负相关，前者越多，后者越小。因此，在电网建设中无需投资发电机，在符合经济、技术需求前提下，可对电厂的无功电源进行充分运用。
2.2 电容器
通常，变电站均安有无功补偿电容器，其具备无功均衡功能，控制了线路电压损耗以及能耗，提升了电压水平。此外，电容器还可补偿用电负荷的无功功率，保证供电系统功能功率因数，从而提高了电网电压质量。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆现阶段，电容器的类型有两种，一种为串联的，另一种为并联的，前者主要服务于长输电线路，提供了阻抗补偿，后者主要用于小线路，通过无功功率，控制了其无功输送负荷及电压损失[1]。
3 35kV及以下变电站与线路的无功补偿分析
在农村电网建设过程中存在诸多的问题，如：电网线路偏长、供电线路偏远、配电变压器负荷率较低、供电系统网损过高等，同时，农业用电具有明显的季节性与时间性，实际运行中输电线路不仅为无功负荷，还为无功电源，在此情况下，农村电网对供电系统造成了严重的威胁。为了实现稳定运行，保证供电质量，农村电网改造得到社会各界高度关注，其关键内容便是35kV变电站。
3.1 原则
无功补偿应遵循以下原则，第一，联合局部和全网均衡，以此适应分线与分站的无功均衡需求，同时也可适应全网的总无功均衡需要。第二，联合集中和分散补偿，并以分散为主，辅以集中，如果负荷相对集中，则可就地补偿，同时，变电站展开集中补偿，而输电线路、用电设备、配电变压器等展开分散补偿，以此保证无功就地均衡目标达成，防止因长距离输送而出现无功孙山。第三，联合高压和低压补偿，并以低压为主，辅以高压。第四，联合降损和调压，并以降损为主，辅以调压。
对于农村电网而言，其输电线路偏长、分支较多、功率因素偏低，输电负荷呈分散状态，此时的线路其具有一定的特殊性，即：低负荷率、高损耗率，为了保证线路供电能力，实践中需要给予无功补偿，并严格遵守上述原则，方可保证无功补偿成效[2]。
3.2 问题
电力系统节能建设中最为关键的设备便是无功补偿装置，同时，它也是保障电网电压的主要设备之一，因此，实践中对其加大了投资力度。但具体运行中因缺少健全的规范及完善的自动控制设备技术等，导致其存在诸多的不足，表现在以下几方面：一是，补偿效果、容量问题，配电变压器低压补偿作用显著，如：减少变压器损耗，提高功率因数等，但未能关注输电线路，使其降损偏低，在此情况下，如果配电变压器的安装数量过少、补偿容量不足，则会制约线路降损，影响电压状况。补偿容量受多因素的影响，包括配电网每天负荷状况、用电负荷性质等，经数据调查可知，配电变压器中20～30%容量应为自动投切补偿，一旦超出或低于此范围，则难以实现预期补偿目标，随之影响整体电网运行效果[3]。二是，无功倒送问题，目前，部分用户选取的固定电容器补偿方法，如果在负荷低谷状况下，则给予出现无功倒送现象，该问题不仅会加大配电网损耗，还会增加配电线路压力，因此，实践中应对此问题给予关注[4]。三是，谐波问题，变压器受谐波电流影响，会出现多种损耗，如：铜损、杂散损等，此外，谐波电压也会造成铁损，与正常电流、电压相比，谐波所造成的危害是明显的，受其长期作用下，变压器温度将快速升高，此外，额外损失将根据所消耗的能量，体现在电费上，再者，谐波会使变压器噪声进一步加大，使电容器损坏逐渐加速，严重情况下甚至会出现失灵问题，再者，它也会使干扰更为严峻。因此，实践中相关人员要了解用户用电负荷状况，并对无功补偿设备展开定期的谐波测试，以此保障设备运行安全与可靠，此外，为了有效治理谐波，可将滤波装置放置在补偿无功处，从而控制谐波干扰。四是，测量问题，经调查可知，当前，35kV及以下变电站及线路负荷点尚无表计，同时，相关人员综合素质偏低，操作技能、工作经验等均具有明显的差异化特点，进而降低了表计记录的准确性、规范性与同步性，随之增加了无功优化计算难度。35kV终端用户仅安装了有功电度表，在此情况下，难以测量功率因数，进而制约了低压无功补偿推广。五是，过量补偿问题，此问题是诱发系统震荡的主要原因，甚至会造成无法挽回的经济损失，如果单次投入大量的电容器，则会严重冲击电网，此时应采取有效的限流措施，如：电抗器等。无功补偿装置属于密集型设备，均成套存在，难以对其进行分容量投切，如果负荷低谷，禁止投入电容器，而高峰时，因未能满足电容器容量需求，则可能增加线损率[5]。3.3 方案
第一种，集中补偿。该方案主要是为了均衡输电网无功功率，保证输电网功率因数，补偿变电站无功损耗，具体装置分为静止、并联补偿器，其多接在变电站35kV以下母线上，因此，优点显著，如：便于管理、便于维护等，但缺点为未能达到降损目标。实践中需要利用无功综合控制系统，具体设备有并联电容器组、有载调压抽头等，由于设备运行会增加有关人员工作量，实际操作中应控制其启动频次[6]。
第二种，低压补偿。该方案属于常见的补偿方法，其可提高用户功率因数，减少配电网损耗，保证用户电压质量，达成就地均衡目标。具体方法为微机控制、跟踪负荷波动分组投切电容器补偿，它虽然具有节能与降损的优势，但缺点明显，如：占用了较多的资金，偏高的维护费用、繁多的补偿设备、分散的安装地点等，实践中应尽可能提高其经济性与安全性[7]。
第三种，分散补偿。该方案针对性的对象为用户终端，其满足了低压用户的无功功率需求，如：工厂、小区等，不仅控制了损耗，还保证了电压。以城镇小区为例，其用电特点为用户分散、电荷较少，因此，实践中可安装新型的补偿装置，通过智能控制，减少了维护费用，同时偏小的体积，提高了安装效率，此外，完善的功能，保证了其经济性。但此装置也存在不足，如：重视度偏低、投资偏大、管理不规范等。因此，日后应加大宣传力度，增强人们对其认识度，并结合实际情况，深入研发，使终端就地低压补偿装置更加简便，以此促进其普及[8]。
4 结论
总之，35kV及以下变电站与线路的无功补偿研究具有积极的意义，在明确其无功功率设备及无功补偿设备前提下，本文结合实际问题，设计了三种方案，相信，日后无功补偿的经济性、技术性等优势将愈加凸显.
参考文献：
[1] 陈鹏云，刘晋，王成智，等.500kV变电站35kV无功补偿电容器装置设计问题分析[J].华中电力，2010，14（04）：14-17.
[2] 王彦娟.提升35kV变电站无功补偿能效[J].农村电气化，2012，15（09）：7-8.
[3] 闫英.试论35KV变电站关于自动无功补偿装置的设计及应用[J].科技创新与应用，2012，30（07）：163.
[4] 何云板，严向坤，宋强.关于35kV变电站无功补偿的分析[J].广东科技，2013，10（08）：42-43.
[5] 段春义，王铁，崔影.35kV变电站无功补偿选择[J].智能建筑电气技术，2013，15（04）：61-64.
[6] 赵耀，张真涛，张凡奇.35kV线路谐波防治与无功补偿[J].电力电容器与无功补偿，2014，15（03）：6-9.
[7] 车仁青，刘凌波，宗占谊，等.电缆线路对110kV变电站无功补偿设计计算的影响[J].电力电容器与无功补偿，2011，14（01）：13-15.
[8] 姚明，徐涛.35kV及以下变电站与线路的无功补偿分析[J].电力电容器与无功补偿，2011，15（06）：27-30+46.
论文作者:薛波
论文发表刊物:《电力设备》2016年第23期
论文发表时间:2017/1/19
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