杨志成 黄学彦 王素英
（深圳供电规划设计院有限公司 518000）
摘要：为缓解电力能源的供需矛盾，提供电力资源分配效率，相关部门对于电力系统的无功补偿设计研究不断深入，争取更大程度上来满足广大民众的用电需求。无功补偿在电力系统中起到了至关重要的作用，可有效降低供电变压器与输送线路的损耗，使得供电效率得到进一步提高。总结以往经验，确定无功补偿技术特点，分析其在电力系统中的应用方向，争取通过合理设计将其所具优势发挥出来。
关键词：电力系统；无功补偿；装置
在电力系统建设逐渐完善的背景下，为向人民提供更高质量的供电，还需要针对无功补偿技术来进行设计，争取通过其的应用来对供电电压进行改善，减低电力系统供电过程中设备以及线路的损耗。通过无功补偿装置的应用，能够较大程度上降低电力系统以及相应设备运行产生的过高压力和荷载，进而能够向电力系统提供更多能量维持其可靠稳定的运转，确保用户所得电能的高质量。
一、无功补偿原理
无功补偿即电力系统在输出无功功率的过程中，保持不消耗电能的状态，实现电能的转化与低消，同时达到提高电力系统整体功率因数的效果，有效降低系统内供电设备以及输电线路的运行损耗，可以说是整个电力系统中不可缺少的重要部分。如果电力系统中的供电设备以及输电线路始终保持一个饱和状态运行，会造成运行工作负荷以及压力过高，而无功补偿装置的存在完全可以解决此问题。通过无功补偿装置可以对吸收或抵消掉部分系统输出的无功功率，维持电网运行压力在一个较低的状态，对系统运行负荷进行有效调节，实现了电网运行环境的优化，延长设备和线路服务年限的同时，提高了电力系统整体供电可靠性[1]。
二、电力系统无功补偿种类
1.机械旋转类无功补偿
电力系统中应用机械旋转类无功补偿机制效果良好，对提高电力系统供电质量具有重要作用。虽然此种机制主要针对的为系统运行早期，但是其依然可以对系统设备与线路的运行损耗减低具有积极作用，可以有效控制工作时的静态电压状态，同时有效调节无功功率。根据实践经验分析可知，设计时需要保证同步调相机、发电机以及电动机始终保持稳定运行状态，才能够实现该机制功能。
2.静止类无功补偿
这里的静止是以其他装置为对比对象而言，在电力系统运行中保持相对固定以及位置不变状态，完成电力电流与电压操控。此类无功补偿装置内部并未安装用于螺旋的构件，可以保持稳定的静止状态，并且其具有良好的性能，在实际应用中具有较高的工作效率[2]。另外，对比其他无功补偿装置，其体积小、自重轻，安装和携带更为方便。同时装置在电力系统的应用中具有较高的反应速度，灵敏度高。
3.复合类无功补偿
对比其他类型的无功补偿装置，此种装置最大的应用优势为费用和运行消耗更低，但是缺点是无法实现自动化操作，进而不能及时对无功功率电流以及电压进行有效管控。如果在针对电力系统无功补偿设计时选择应用此种装置，还需要由专业技术人员来进行复杂的操作，争取最大程度上来将其具有的功能性发挥出来。
三、电力系统无功补偿技术
1.电容器
在电力系统无功补偿设计时应用电容器，能够保持较高的经济效益，以更少的成本来对系统设备进行调试，产生的损耗更低，并且能够根据实际需求选择集中或分散应用模式。就我国电力供电现状来看，整个系统中存在90%以上的无功补偿容量由电容器来实现。另外，设计时还需要注意一点，即电容器提供无功功率与其对应节点电压数值平方为正比关系，这样就决定了如果节点电压较低的情况下难以有效提升无功功率。
2.调相机
通过调相机也可以实现电力系统的无功补偿设计，其主要是利用励磁运转来保证系统可以正常接收无功功率，将无功电源应用优势发挥到最大。如果电力系统处于欠励磁运行状态下，便可以将理性功率传输给调相机，来达到无功负荷的目的[3]。励磁运转时设备能够自动调理，同时同步调相机可以以设备电压数值为依据，该调解改变无功功率与电压，确保整个电力系统供电质量良好。但是要注意的是此种技术会造成成本增加，并且其采纳容量有限，因此一般多应用到生产中，在选择时需要根据综合条件判断是否适用。
3.电抗器
并联电抗器对于无功补偿装置来讲非常重要，其能够通过增加理性无功功率，有效促进店里系统冗余容性无功功率的平衡，在系统运行负荷以及运行功率均比较小的情况下，具有非常大的应用优势。导线中的电容性主要作用是保障输电线路容性充电功率逾越理论无功功率，在设计时要确保系统无功平衡，以此作为电力系统电压平衡的基础，以免系统运行过程中电压升高而影响到供电质量。
4.无功补偿器
将无功补偿器应用到电力系统中，主要是应用输电系统波阻抵偿和负载无功抵偿。目前可以选择的无功补偿器类型众多，例如晶闸管投切电容器、晶闸管投切电抗器以及晶闸管操控电抗器等，可以根据实际条件来选择应用。以晶闸管投切电抗器为例，其在实际应用中能够通过操控晶闸管触发角，可以改变系统接入的等效电纳，达到调理系统无功功率的目的。在实际应用中为达到最佳效果，需要了解晶闸管自身的班控特点，一旦被触达导通，流经电流只有小于保持电流的情况下，才能够受控导通一次，这样就很容易造成操作滞后，进而会影响无功补偿实际效果[4]。
四、电力系统无功补偿设计实现
1.明确设计目标
选择220kV及以下电压等级变电站为对象，对电力系统无功补偿设计进行分析。确定无功补偿装置容量为变电站主变的0.10~0.30，且主变最大负荷状态时，二次侧功率因数要大于表1中数值，或者是电网供给无功功率和有功功率比值小于表1数值。
正式设计前需要基于实际条件来明确整体目标，前期需要切实掌握变电站负荷自然功率特点，然后结合变电站内供电设备，完成无功补偿目标值的设计。并且要注意无功补偿运行方式的设计，必须保证控制点选择的合理性，同时对功率因数的变化情况进行准确分别，适当的提高装置设备运行速度。
2.变电站合理选址
根据输电距离来合理选择变电站建设位置，一般应选择辐射范围较大的区域，能够更有效的减少供电过程中的电能损耗，输电成本更低。另外，实际设计中还需要提前对建设地址的地质情况进行全面勘查，保证地质条件可以达到建设要求，避免影响到后期变电站的正常供电。
3.主接线设计
主接线是否合理，直接影响着电能传输质量，关系着电力系统整体运行效益。坚持系统运行可靠性与稳定性基本原则，保证主接线运行时可以承受电压大小与供电负荷运行要求，并达到供电质量实际标准，对于供电次数较多以及电压强度较大的情况，还必须要能够有效承担负荷，以免出现资源浪费的情况。另外，主接线后期运行阶段，还要注意维护保养，确保其可以始终维持在良好的运行状态。
结束语：
无功补偿技术现在已经被广泛的应用到电力系统中，对促进整个电力行业的稳定持续发展具有重要作用。结合目前无功补偿应用所取得的成就，做更进一步的研究，争取将其具有的优势发挥到更大，降低电网运行损耗的同时，提高系统运行可靠性与安全性。
参考文献：
[1] 谷祥桢.电气自动化中无功补偿技术的应用[J].四川建材，2018，44（11）：149-150.
[2] 薛鹏.变电一次设计中无功补偿设计探讨[J].科学技术创新，2018（28）：164-165.
[3] 林泓键.区域电网中无功补偿优化措施[J].山东工业技术，2018（16）：152.
[4] 张班.电力系统中无功补偿设计分析[J].通讯世界，2018（02）：173-174.
论文作者:杨志成,黄学彦,王素英
论文发表刊物:《河南电力》2018年20期
论文发表时间:2019/4/29
标签：电力系统论文; 功率论文; 电压论文; 装置论文; 系统论文; 晶闸管论文; 设备论文; 《河南电力》2018年20期论文;