摘要：随着社会的发展与进步，电力部门不仅要满足社会对用电量不断增长的需要，而且也要满足对电能质量的要求。其中电网电压是一个重要指标，电压质量的好坏对电网稳定、社会的经济运行起着至关重要的作用。在电力生产和电能传输中如何进行电压调整、无功的合理分配与补偿是电力工作者的一项重要任务。
关键词：变电站；运行电压；无功补偿；控制和调节
1.变电站无功补偿技术
1.1变电站集中补偿
变电站集中补偿，目的是改善输电网络的功率因数，将补偿装置连接在变电站10kV的母线上，补偿的装置有并联电容器、静止补偿器等。采用变电站集中补偿方式，易于管理，方便维护，成本较低。低压集中补偿低压集中补偿方式，是目前我国使用较为广泛的无功功率补偿方式，它是在配电变压器V侧进行集中的无功补偿，补偿装置通常使用微机进行控制。当前，我国所生产的自动无功补偿装置一般根据功率因数或者用户所需的电压水平进行电容器的自动投切。而线路电压的浮动是引起无功损耗的主要原因，用电线路的电压由整个系统决定，如果线路电压出现偏高、偏低，电容器的自动投切可能与实际需要存在差距，产生无功补偿过多或者多。这种方式，虽然保证了用户的用电稳定性，但是配电网络不可取。配电系统可以采用专用变压器，家庭用户使用公用变压器，而且通常安置在户外，这样就很难实现无功功率的集中补偿，而且集中补偿会产生一定的安全隐患。进行低压集中补偿，通常采用的方法是随机补偿、人工补偿和跟踪补偿。
1.2静止补偿器
这类补偿装置是如今电网无功补偿的主流设备，主要包括静止无功补偿器和静止同步补偿器两种类型。静止无功补偿器是由电抗器与电容器并联组成的补偿装置，电抗器由可控硅晶闸管来控制开关，能跟随快速移动的负荷迅速变动，实现无级调节无功功率大小、方向的目的，运行可靠性较高，缺点是晶闸管本身是不可控的，补偿能力被削弱，没有很好地解决谐波问题，若设备过多，还可能引起系统振荡。静止同步补偿器较好地解决了上述问题，它采用的是新一代的晶体管和晶闸管，能自主控制开关动作，其调节控制速度显著加快，能显著提升电力系统稳定性。
1.3并联电容器、串联电容器
并联电容器是目前应用最广泛的一种无功补偿方式，可以永久地或用断路器连接至系统的某些节点上，发出无功功率，从而减少无功功率在系统中的流动。为了最有效地减少线损和控制电压，并联电容器一般都靠近负荷安装。有原理简单、投资小、运行经济、维护方便及容量可任意选择的优点，但其也具有不能连续调节、对系统中的谐波有放大作用、补偿量与电压的平方成正比，结果是在最需要无功功率的时候，由于电压的降低而使发出的无功功率减少等缺点。串联电容器是用来补偿输电线路的感抗，串联于长距离输电线上，用来减小电抗值，缩短线路的电气距离，减少线路消耗的无功功率及提高有功功率输送极限。可以安装在远离负荷的地方，能够改善系统的静态稳定性和暂态稳定性，运行性能与安装地点的关系比较小，但要求过电压保护和次谐振滤波器，过载能力较小。
1.4可控饱和电抗器
其能够实现对电抗器饱和程度的有效调节，进而实现对电流的改变，确保电网运行的稳定性，能够实现长期应用，但是也存在着一定的缺陷，即所产生的噪音污染过大且发生谐波的现象，因此在运行的过程中会对相应设备造成损害。
2.变电站无功补偿控制和调节电压的实现方法
如果电压和无功未到达所需的值，那么可以利用投切电容器组，变换有载配电变压器分接开关的档位来调节U和Q。具体方法如下：
0区：电压无功合格不需要调节；
1区：电压超过了上限，需要进行降压调节。（1）电压优先：可以将分接头向下调节。如果分接头无法调节，可以尝试退电容器，看看是否可以使电压下降，大于电压下限同时无功低于上限。（2）无功优先：可以将分接头向下调节，使无功回复正常。如果分接头无法调节，可以尝试退电容器，看看是否可以使无功低于上限同时电压高于下限。
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2区：无功高于下限，电压高于上限，此时首先要把电压降下来，若无功仍然高于下限，则可以投入电容器。（1）电压优先：首先尝试退电容器，看看电压是否高于下限同时无功低于上限。如果电容器无法退，可以将分接头下调，看看是否可以使电压和无功都高于下限。（2）无功优先：首先尝试退电容器，如果可以使无功低于上限。否则将分接头上调，看看是否可以使电压低于上限。
3区：电压在合格范围内，但无功超过下限，可以通过投电容器进行调节。
4区：电压和无功均超过下限，可以首先通过投电容器进行调节。（1）电压优先：首先尝试把分接头上调。如果不可调，可以投电容器，看看是否可以使电压低于上限同时无功高于下限。（2）无功优先：首先尝试把分接头上调。如果不可调，尝试退电容器，看看是否可以使无功低于上限同时电压高于下限。
5区：电压高于下限，可以通过升压进行调节。
6区：电压高于下限，无功高于上限，首先需要使电压升高。（1）电压优先：尝试投电容器，如果可以使无功高于下限同时电压低于上限。如果投电容器不可行，尝试将分接头上调，看看是否可以使无功和电压均低于上限。（2）无功优先：首先尝试投电容器，如果可以使无功高于下限同时电压低于上限。如果此法不行，可以把分接头向下调节，看看是否可以使电压高于闭锁上限同时无功高于上限。
7区：电压在合格范围内，无功高于上限，需要通过切电容器来调节。
8区：电压和无功均高于上限，可以首先尝试切电容器，如果电压还是高于上限则通过降压来调节。
3.无功控制与调节效果分析
3.1通过无功补偿控制装置的使用，电力系统设备的使用年限可以延长，电压的质量也可以有所提高。
电压损失U简化计算如下：
U=（PR+QX）/U（式1）
式中：U表示线路额定电压，单位是kV；P表示输送的有功功率，单位是kM；Q表示输送的无功功率，单位是kVar；R表示线路电阻，单位是Ω；X表示线路电抗，单位为Ω。
补偿装置容量Qc安装之后，线路电压降为U1，计算如下：
ΔU1=[PR+（Q-Qc）X]/U（式2）
很显然，ΔU1<ΔU，换言之就是安装补偿电容之后，减少了电压的损失，提高了设备运行时的安全性。根据式子（1）和（2）可以得到安装补偿电容后，电压升高的计算方法为：
ΔU-ΔU1=QcX/U（式3）
从该式子可以看出，越是接近线路末端，安装无功补偿装置的效果就越好。因为靠近线路末尾的电抗较大。
3.2无功补偿可降低电能损耗
无功补偿装置的作用主要是可以降低电损，节约能源。线路的有功损耗的降低原理如下：输送的有功P是一个固定值，安装无功补偿装置后，功率因数有所提高，从原来的cosφ上升到cosφ1。由于P=IR，所以线路的有功损耗和电流的平方成正比。又因为P=UIcosφ，电流与cos成反比。所以，当功率因数由cosφ提高到cosφ1时，电流也有所下降，线路的有功损失也随之减少。
4.结语
目前社会经济正在快速地发展和进步，社会对用电量以及电能质量都有了更高的要求，电压是保障电力系统正常运行的重要指标，电压的质量关系着电网的稳定和经济的正常运行，因此，电力部门必须把电压调节和无功补偿控制作为电力工作的重要部分。
参考文献
[1]曾威.关于变电站无功补偿控制与电压调节的分析[J].电力科技，2014，10：193.
论文作者:周成国,郝红卫
论文发表刊物:《电力设备》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/18
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