（贵州送变电工程公司 贵州省贵阳市 550002）
摘要：无功补偿技术的运用，对电力系统变电设计有着极其重要的作用。在电力实践工作中，为了进一步保证电网运行的稳定和安全，降低电能传输过程中的损耗，提高电能的利用率，就必须选择和利用无功补偿方式，通过有效的无功补偿方式来提高对电能的利用率，从而降低电力运营成本，从而促进我国电力事业又好又快的发展。
关键词：变电；设计；无功补偿技术
无功补偿技术的运用，对电力系统变电设计有着极其重要的作用。在电力实践工作中，为了进一步保证电网运行的稳定和安全，降低电能传输过程中的损耗，提高电能的利用率，就必须选择和利用无功补偿方式，通过有效的无功补偿方式来提高对电能的利用率，从而降低电力运营成本，从而促进我国电力事业又好又快的发展。
一、无功补偿的原理和重要性
无功补偿就是通过并联的方式将带有容性或感性两种类型的功率负荷的功能元件安装在输电或配电电网中，如此，两种功能元件就能根据电网电压需要进行无功功率补偿，防止电压过高或过低，防止电压崩溃，其输出的无功功率也能实现互相补偿的作用。运用到变电设计中就是将原本是电网或变压器输出的无功功率，变成根据电力元件为容性负载或感性负载而有区别的采取就地并联电抗器或并联电容器来进行补偿，当系统电压过高时，通过投入并联电抗器消耗系统无功；当系统电压过低时，通过投入并联电容器增加系统无功功率，从而保证系统电压在额定电压±10%范围内，为用户提供质量合格的电能。
不管是民用亦或工业负荷，其多数是感性负荷功率，并且电感负载都要消耗大量的无功功率，而提供无功功率的主要有两种方式，即补偿电容器和输电系统。如果由输电系统提供，那么输电系统设计的时候就要同时考虑有功和无功功率。但是，通过输电系统进行大量的无功功率传输，系统的功率因数不高，变压器以及输电线路在损耗方面会有显著的提升，从而降低电网运行的经济效益。如果是采取并联电容器就地补偿，就可以不用输电系统进行传输，也就会减少损耗。无功功率是用于建立电力系统电磁场，具有很大的用处。如在电动机中产生旋转磁场并对其进行维持，进而通过转子的转动让机械也产生运动，而电动机中转子磁场的建立就是通过电源获取的无功功率。
变压器一次线圈的磁场同样也是通过无功功率而产生的，这样二次线圈才会感应到电压。故而，电动机如果缺少无功功率就无法转动，变压器也无法变压，交流接触器也就无法吸合。就正常情况而言，电源会将无功功率和有功功率都提供给用电设备。一旦电力系统中无功功率供应不足，用电设备就无法有充足的无功功率构建正常的电磁场，也就无法保持在额定电压情况之下运行，电压就会降低，最后也会导致用电设备无法正常运行。
二、无功补偿技术的实现方式
在同一电路中并联感性功率负荷和具有容性功率负荷的装置，就可以在两种负荷之间实现能量的转换，容性负荷输出的无功功率可以对感性负荷所需要的无功功率进行补偿，这样就可以实现无功补偿。将无功补偿设备安装在电力系统中除了可以提升功率因素、降低功率消耗之外，而且还可以极大地加强电气设备的输出功率。一般来说无功补偿主要包括以下几个方面的补偿方式：首先是集中补偿，也就是将并联电抗器组安装在高低压输电线路中；其次是分组补偿，也就是将并联补偿电容器安装在用户车间配电屏和配电变压器低压侧；最后是单台电动机就地补偿，其主要是将并联电容器安装在单台电动机处。
三、电力变电设计中的无功补偿技术
3.1电抗器
在无功补偿装置中，并联电抗器属于重要的组成部分，其最大的作用就是可以通过增加感性无功功率能平衡电力系统多余的容性无功功率，针对电力系统输送功率小、轻负荷有着优良的效果。因此，无论是电力系统的早期还是后期都非常重要。当电力系统出现上述两种情况的时候，输电线路的感性无功功率会降低，但是导线中的电容性会导致输电线路产生的容性充电功率要超过感性无功功率，为了保证系统电压水平的平衡，就需要保持系统无功平衡，要不然就会导致电力系统的电压增大，其运行的安全性也会受到威胁。
3.2调相机
最早将无功补偿应用到设备的就是同步调相机，其作用原理和空载运作的同步电动机类似，即通过励磁运行的作用让系统接收到无功功率，从而让无功电源发挥作用；当欠励磁运行的时候，系统又将感性功率传输给它，发挥无功负荷的效果。在这种装置中会针对励磁的运行安装自动调节装置，这样同步调相机就可以根据该装置产生的电压对输出或者吸收的无功功率作出改变，从而通过对电压的调节来保障系统的稳定性。
3.3无功补偿器（SVC）
无功补偿器是第二代无功补偿装置，通常而言是指静止无功补偿器，其应用范围有输电系统的负载无功补偿以及波阻补偿。具有代表性的有晶闸管投切电抗器（TCR）、晶闸管控制电抗器+固定电容器（TCR+FC）、晶闸管投切电容器（TSC）。TCR结构如图1所示，其实现无功补偿的原理就是通过控制晶闸管触发角，来改变接入系统的等效电纳，从而实现调节系统中无功功率的输出的目的。但是该种装置尚存在问题：由于晶管具备班控的特点，一旦被触发导通，则只有等到流经它的电流不超过维持电流之后才能够关断，因此在半个电源周期时间范围内，反并联晶闸管只能够受控导通一次，这就决定了TCR在理论上不可避免地会出现控制滞后的问题，对于补偿系统的动态响应性能会造成一定程度的影响。
3.4静止无功发生器（SVG）
在电力技术不断进步的条件下，电力系统开始使用静止无功补偿装置，这种装置使用的线路是自变换变流，其实质就是静止无功发生器（SVG），也被称作静止同步补偿器，属于第三代无功补偿装置。因为SVG使用的是全控制器件，可以随便控制其交流上电压的相位，即使交流上电压的幅值会因为直流上电压幅值影响，但是还是可以在限定的范围进行控制。因此，能利用控制交流上电压幅值以及相位进而对其进行改变，也就是说，能完成交流上电流相位超过或落后电网电压相位900，进而实现输出和吸收无功功率的效果。假如忽视无功发生器产生的损耗，那与系统就不存在有功交换，只有无功交换，直流上电容电压也会维持不变。只有当SCG启动的时候，吸收足够的有功功率，然后对电容进行充电，才会建立直流电压。在正常运行过程中，因为存在损耗，电网电压和电流矢量无法垂直，就要向电网吸收有功功率来补偿SVG的损耗。因为高压全控型器件的售价偏高，所以当SVG应用到低压系统的时候，可以直接利用交流电抗器与电网进行连接，当应用到高压系统的时候，利用串联变压器连接到电网上。
结语
随着技术的不断创新，无功补偿装置领域同步调相机已经慢慢退出舞台，并联电容器具备非常高的无功补偿容量，所以就目前的情况而言，国内外还是将其当做主要的无功补偿方式，另外，并联电抗器一般情况下应用在输电系统中。SVC其稳定性较好，有助于电网的稳定性，SVG其运算能力强、响应速度快，是未来无功补偿技术的大趋势。
参考文献：
[1]罗福强.浅谈变电设计中的无功补偿[J].中国高新技术企业，2014.
[2]李新龙.基于变电设计中的无功补偿分析[J].科技与企业，2014.
[3]马小刚，刘一兵，焦攀，等.大规模风电接入电网的稳定性分析[J].水电能源科学，2011.
论文作者:陈伟
论文发表刊物:《电力设备》2017年第5期
论文发表时间:2017/5/26
标签：功率论文; 电压论文; 系统论文; 电网论文; 电容器论文; 电力系统论文; 负荷论文; 《电力设备》2017年第5期论文;