林玮
（国网山西长治电力经济技术研究所 046000）
摘要：在电力系统运行的过程中，做好无功功率补偿可以有效提高系统运行的可靠性。本文在分析无功补偿原理基础上，对变电设计中无功补偿问题进行了探讨，以供参考。
关键词：电力变电站；无功补偿；感性负荷功率
在电力变电设计中，加强无功补偿，可以有效提高电力系统的平稳、安全运行。无功补偿就是指将感性和容性两种功率负荷的装置，以并联方式安装在同一线路上。两种装置之间可以进行能量转换，输出的无功功率也可以实现互相补偿。在变电设计中应用无功补偿技术，就是将变压器或电网输出的无功功率，转换成交流电力容器来进行输出。使用补偿电容器，可以减少损耗，提升设计和电网运行质量。
1 变电设计中的无功补偿概述
1.1 变电设计中无功补偿的分类
从我国目前变电设计中无功补偿的实施实践来看，现存在无功补偿主要包含以下三类，即视在功率、有功功率和无功功率。①视在功率主要是指在电力线路中，电压与电流之间存在差距与两者之间的乘积。大多都用符号 S 来表示，是一种以电压与电流相乘的形式表现的功率。②有功功率主要是指电力系统工作中负载的电阻消耗的能源以及功率。这种能源主要以 P 的形式进行表现。③无功功率。在通常情况下，电感以及电容在线路中运行过程中，能够通过电源能量，将电能质量转换为相关的能量，并且进行能量储存。这样，在进行能量应用的过程中，储存的能量能够实现向电磁场以及电源的返还，以实现电源工作开展的支撑。在这个交换的过程中，其他的环节并没有施加影响，相关的电能变动也没有发生，所以一般情况下，整个过程都处于无功率值的状态，所以称之为无功功率，用符号 Q 来表示。
1.2 无功补偿的方式及优化
从理论层面上来说，无功补偿的最好方式就是，何处需要无功，就在何处进行补偿。在整个系统中，最好的状态即为没有无功电流的流动。在电网运用实践中，这种状态是基本无法实现的。因此，在变电站的电网设计中，在进行补偿装置的安装时，需要在安装位置方面遵循以下几种方式：①在变电所母线中进行并联电容器组的集中安装。②在高低压配电线路中进行并联电容器组的分散安装。③在配电变压器的低压侧以及用户配电车间进行并联补偿电容器的安装。无功补偿的无功优化配置方法，能够提高功率因素和设备利用率，降低线损，减少供电设备容量，并节约了资源，提高电网的经济效益。
无功功率自身是不会消耗能源，但在整个电力系统传输过程中会消耗一部分功率，要采取优化规划的无功优化配置方式，来减少电网损耗，并使电网经济运行合理有效。运用无功优化规划的数学模型时，目标函数电网电能耗损最小，其求解过程，如图 1 所示。假定最小网损 Pm，优化潮流算法，得到各节点或支路的实际运行状态，并对无功优化配置进行计算，对不满足的节点或支路进行自动无功补偿。
图 1 目标函数求解流程图
2 电力变电设计中无功补偿存在的问题
无功补偿装置对于维持电力系统正常运行来说具有重要的作用，但无功补偿装置需要的投资比较多，在实际应用的过程中也会存在一些问题。本文以农村 35k V 变电站的集中无功补偿装置为例，进行分析。
第一，农村电网具有线路长、负荷分散、负荷不均匀、峰谷差大等特点，大部分无功消耗在配变和异步电动机上，其中，消耗在配电变压器上约占30%。因此，无功补偿需采用集中式补偿与分散式补偿相结合的方式。
第二，变电站母线上的无功补偿装置，主要用于补偿高压输电线路和变电站主变的无功损耗，对 10k V 农村配电网降损效果不佳。由于采用的是集中固定电容器补偿方式，在用电量比较少的情况下，会出现无功倒送的现象，既增加了配电网的损耗和电线路的负担，也影响到电力系统的正常运行。
第三，为了补偿配变消耗的无功，一般都采用低压分组补偿的方式，在配电变压器 0.4k V 低压母线处，装设多组电容器进行分组补偿，以补偿变压器出线及农网无功损耗。但在目前，还无法准确计量35k V 以下配电网线路的负荷点，大部分的 35k V 及以下终端用户只能使用有功电度表，因而无法进行功率因子测量，严重影响配电网无功优化计算。
第四，谐波影响。如果出现谐波电压，则会使得铁损大大增加；如果出现谐波电流则会使得铜损和杂散损大大增加。谐波不仅会使得变压器的温度快速上升，同时还会增加电费。在一些比较特殊的情况下，谐波还会影响电容器，进而造成更大的损失。
3 电力变电设计中无功补偿改进策略
3.1 提升无功补偿技术运用质量
选择合适的电力设备系统，以提升无功补偿技术运用质量。严格控制管理硬件的质量，尽量避免选择价格低廉以及质量不过关的元件，防止因为元件质量和规格不达标而导致的电力系统建设工程的滞后，危险系数的提升以及相关成本开支的增加，为用户带来不便。
3.2 在新设备的建设以及运用方面加强力度
加强建设新设备的力度，提升不同设备之间匹配性以及兼容性，定期对配备的电力保护系统开展科学的质量检查，定期检验系统，促进电力设备更大效应的发挥，为电力系统稳定性的提升做出更高层次的保障。
3.3 不断提升工作人员专业素质
在进行无功补偿设计的整个过程中，需要综合运用各个专业层面的知识和内容，例如，机电工程、电气自动化以及电气建设、电力工程、机械绘图等，这就需要培养出一支专业素养过硬，能够综合、灵活运用相关知识的高素质人才队伍。同时，还要加强各个部门之间的协调和配合，对于每一个工作环节进行严格的质量把关，提升工作的时效性以及原则性。同时，相关工作人员在实践中，应该进行无功补偿技术应用实践的优化和改善，争取能够及时发现其中的不足，做出及时改进和补救，提升电力系统运营的稳定性以及平衡性。
3.4 做好整体规划以及管理
对于整个电力系统的建设而言，工作人员应该做出全面的规划和战略布局，坚持就地工作原则，实现分级补偿基本作用的充分凸显，科学化配置无功补偿资源，有效结合集中式补偿以及分散式补偿措施，有效结合供电部门的工作以及用户的无功补偿部分，实现相关无功补偿配置以及管理要求细节的落实，提升无功补偿效益的提升。
4 结语
综上所述，随着我国电力市场的逐渐发展，无功补偿因其经济、高效、实用、安全，逐渐成为变电设计中主要的发展改革方向。在变电设计中采用无功补偿技术，将能有效降低电功率损失及电力系统运行成本，提高电压稳定性，促进电力单位服务质量不断提升。
参考文献
[1]李新龙. 基于变电设计中的无功补偿分析[J]. 科技与企业,2014,18:179.
[2]邓一波. 浅谈变电设计中的无功补偿[J]. 黑龙江科学,2016,06:72-73.
论文作者:林玮
论文发表刊物:《电力设备》2016年第12期
论文发表时间:2016/8/25
标签：功率论文; 电力系统论文; 电网论文; 电容器论文; 谐波论文; 电力论文; 质量论文; 《电力设备》2016年第12期论文;