摘要：随着我国电力需求的不断增加，我国的电网的建设逐渐进入了新的发展阶段。以变电补偿技术为发展趋势的新型电网运作模式，逐渐成为我国电网的发展方向。本文主要围绕变电一次设计中无功补偿设计优化方法进行分析，以供参考。
关键词：变电一次设计；无功补偿设计；优化方法
本文结合某煤矿变电站作为无功补偿设计实例进行分析，35kV的变电站中目前共有两个电压等级，其中，35kV采用双母线接线，共有出线4回；10kV采用单母分段接线，共有出线28回；该变电站与煤矿地面和井下负荷连接，是该矿最重要的变电站。本论文中所设计的无功补偿容量大于所需的补偿容量，功率因数指标可以满足要求，另外，谐波电压主要受电网背景谐波所控制，目前国内外性能优越的中压变频器引起的谐波电压畸变很小，能满足国标限值要求。
一、变电一次设计无功补偿设计必要性分析
对于变压器以及异步电动机等类型的电力系统来说，其中大多数电力设备装置一般都属于感性负荷装置，在运行期间需要为其提供无功功率。而无功功率的生产通常不需要能量，但是无功功率在电力系统中进行传播时，往往会消耗大量功率，并造成部分电压损失。为了尽量避免这些情况的出现，相关技术人员必须采取一定措施对无功功率输送过程中可能产生的能量损耗进行控制。一般来说，需要采用分级补偿的方式，对无功补偿装置实施合理配置。合理分配无功补偿装置，能够最大程度降低输送过程中电压及有功功率的损耗，降低供电企业可能面临的经济风险等级。在变电一次设计无功补偿设计中，要重点控制的方面主要包括：功分配方式、电网电压控制、系统稳定性控制、调相调压、有工分派、谐波电压限制、潜供电流以及暂时过电压等。
二、变电一次设计无功补偿设计原则分析
为保证变电一次设计无功补偿设计质量，设计过程中需遵守下列原则。
首先，需充分了解变电站中相关设施的实际情况，其中主要包括设备装置的运行状态、设备运行时间、变电站初期设计、变电站的主接线模式等等，相关人员要严格管控初期收资情况，将变电站实际运行模式作为参照基础，对无功补偿设计方案进行合理优化和改进。
其次，对于全新的出线间隔具体方位设置情况，设计人员需要参照变电站的相关间隔规划技术要点，并对相关线路的延伸方位实施科学试验。如果试验过程中出现双回路架空问题，为避免线路交叉跨越，设计人员需要按照标准顺序进行合理排布。
第三，在不违背设计规范的基础上，最好采用集中化设计模式，将不同设备装置的间隔方位进行锁定，然后重点完善修复系统中电气主体结构的接线图以及系统的整体平面设计图，与此同时，借助媒介引导作用，对于增设的间隔线路中的相关参数进行精准核算，其中重点内容包括最大符合、系统阻抗以及母线穿越功率值等等。
三、变电一次设计无功补偿设计优化方法分析
1、设置目标
变电站在选用合适的无功补偿技术之前，首先要设置相应控制目标。通过调查之后可以发现，变电站的功率因数相对来说比较低，其负载的变化速度和变化程度都比较高。此外，变电站中的设备在进行电力供应过程中都是采用变频供电模式，在这种情况下，很容易出现高次谐波，这会对大型驱动仪器设备的正常运行造成不良影响，为此，在进行无功补偿手段选择之前，必须要明确无功补偿的控制目标。本次实例中设计采用的是SVG型动态无功补偿装置，表 1 为 SVG 动态无功补偿装置的参数数据，按照相关数据设计无功补偿控制系统。采用10kV两段母线各一套，此种装置具有自动平滑调节无功补偿容量，系统的响应速度较快，35kV母线功率因数始终能够控制在0.95以上，系统中设置的滤波支路能够避免高次谐波对系统产生不良影响。
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表1 SVG 动态无功补偿装置的参数数据表
2、合理选择无功补偿手段
在某煤矿变电站中应用相应的无功补偿装置，能够显著优化整个电力系统的实际运行效率，与此同时，还能强化电气设备的功率因素，最大程度降低系统运行过程中产生对功率损耗。一般来说，变电站中对于无功补偿技术的应用模式有很多种，常见的无功补偿设计模式包括分组补偿、集中补偿以及就地补偿等。其中，就地补偿主要应用于无功功率流动性较大且设置了无功补偿设备的变电站，此种方式操作简单便捷，但是设备装设相对分散，设备管控难度较高。变电站中的变压器装置在安装无功补偿电容器设备组的时候通常会使用分组补偿方式。变电站的输配电路高压端在安装电容器组的时候，通常会采用集中补偿模式，这种方式能够有效降低线路中的无功功率值。
当前，变电站的自动化控制系统运行期间对于无功补偿技术的应用比较频繁，发电厂将电能运输到相应变电站之后，变电站能够将其进行运输到低压线路当中，在此期间，能够实现无功功率的大量远距离传播，为此，无功补偿设备的安装地点最为合适的范围就是变电站的周边，通常情况下，110KV的变电站具备无功功率自动调控能力，结合各地区电力系统的实际运行情况，要对电容器中的投切容量进行优化调整，这样一来，即使系统处于用电高峰期，系统中的配电线路的功率因素也会稳定保持在0.96左右。
3、强化有源滤波器装设力度
变电站在运行过程中，系统中的有源滤波器装置在工作期间形成电流，这种电流与谐波电流和负序电流的相位相反，此时系统线路中的电流会相互抵消，进而使得无功电流减少，对于连接方式为混合并联的有源滤波器设备来说，合理优化无功补偿设计，能够尽量弥补对过补偿，与此同时还能快速感应测定出电气设备装置形成的谐振运动，设计人员结合变电站系统的实际运行状态，要制定出有效的无功补偿优化设计方案，有机混合LC及APF，最终实现对于谐波的无功补偿处理目标。
4、科学设定电容器装置无功补偿容量
设计人员在进行无功补偿容量配置和设定的时候，容量值需要控制在变压器装置的0.132左右，此时对于电力系统来说，系统中的关键节能设备就是无功补偿装置，在这种情况下会耗费大量运营费用，为此设计人员需综合考量，严格遵守相关设计要求，防止系统中出现无功倒流的情况。对于系统中各组电容器装置来说，在设置补偿量的时候，首先要明确相关主变压器装置的容量值，然后进行合理配置，杜绝出现平均分配的情况。通过对30-1600kVA的配电变压器进行计算，其计算结果如表2所示。由表2可知，当低压侧功率因数低于0.6时，容量和变压器容量比值为 20-70%；在0.6-0.8之间的时候，容量为变压器容量的 15-60%，在0.8-0.85之间时，容量为变压器容量的 10-35%。
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表2
5、实现电抗器装置设计优化目标
对于无功补偿设备来说，并联电抗器设备是必不可少的重要组成部分，其主要作用就是用于增大感性无功功率，使得电力系统中冗余的容性无功功率分布平衡，对于系统中输送功率较小负荷较轻的情况应用成效显著。对电抗器设备实施优化设计，能够有效维持系统中的无功平衡，避免系统运行过程中电压增大，保证系统运行质量。
结语：综上所述，对变电一次设计和无功补偿进行设计进行深入分析与实践，可以进一步保障我国电力行业发展的需要，降低对电能的消耗。因此，电力系统的管理者和执行者需要具备良好的专业知识储备，更好地发展无功补偿技术。
参考文献：
[1]张秋莉.变电一次设计及无功补偿设计分析[J].中国新技术新产品，2018（21）.
[2]张文梅，张文梅，汪鹏瑶.变电一次设计及无功补偿设计分析[J].城市建设理论研究：电子版，2018（18）.
[3]杨猛.变电一次设计及无功补偿设计分析[J].环球市场，2018（26）.
论文作者:杨帆
论文发表刊物:《电力设备》2019年第22期
论文发表时间:2020/4/13
标签：变电站论文; 装置论文; 功率论文; 系统论文; 谐波论文; 容量论文; 设备论文; 《电力设备》2019年第22期论文;