許媛

電力變電設(shè)計(jì)中的無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用分析

許媛

（國網(wǎng)陜西省電力公司漢中供電公司）

無功補(bǔ)償就是通過并聯(lián)的方式將帶有容性及感性的兩種功率符合的裝置安裝在同一線路上。本文將以分析無功補(bǔ)償技術(shù)為切入點(diǎn)，就電力變電設(shè)計(jì)中如何有效應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行探討，希望對于提高變電站的應(yīng)用性有所幫助。

電力變電設(shè)計(jì)；無功補(bǔ)償技術(shù)；應(yīng)用

在我國人民生活、生產(chǎn)用電增多的情況下，電網(wǎng)運(yùn)行的安全性不斷降低。對此，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)電力變電建設(shè)，確保變電運(yùn)行安全、合理、高效。但要想使電力變電設(shè)計(jì)科學(xué)、合理，就要加強(qiáng)無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用，如此才能使變電運(yùn)用中無功補(bǔ)償可以通過自動(dòng)化控制裝置和相關(guān)設(shè)備來為電進(jìn)行無功補(bǔ)償，保證電網(wǎng)無功充足、功率因素符合要求，促使整個(gè)電網(wǎng)長期安全運(yùn)行。所以，電力變電設(shè)計(jì)中有效應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)是非常必要的。

1 無功補(bǔ)償技術(shù)及其分類

綜合當(dāng)前我國變電站運(yùn)行情況來看，無功補(bǔ)償設(shè)備已經(jīng)成為變電站不可或缺的重要組成部分之一。因?yàn)榍袑?shí)有效的應(yīng)用無功補(bǔ)償設(shè)備，可以最大限度的保證電流在變電站的損失最小，并且可以為變電站運(yùn)行輸入功率，使得變電站可以安全、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。變電站中無功補(bǔ)償設(shè)備之所可以發(fā)揮作用，主要在于無功補(bǔ)償技術(shù)的有效應(yīng)用，即通過并聯(lián)的方式將容性及感性兩種功率符合的裝置安裝在同一線路上，促使兩種負(fù)荷裝置可以作為一種能量轉(zhuǎn)換器來應(yīng)用，從而實(shí)現(xiàn)兩者能量的相互轉(zhuǎn)換，促使無功補(bǔ)償設(shè)備可以輸出無功功率，支撐整個(gè)變電站安全、穩(wěn)定、正常的運(yùn)行。

1.1 有功功率

所謂有功功率就是電力系統(tǒng)工作過程中所涉及到的電阻消耗能源及其功率。有功功率的形成，主要是在交流電路正常運(yùn)行的情況下，電路電源在一定周期內(nèi)所發(fā)生變化的平均值的變動(dòng)，相應(yīng)的所產(chǎn)生功率的變化，就會消耗電能，此時(shí)需要無功補(bǔ)償設(shè)備為其進(jìn)行有功功率補(bǔ)償，促使交流電路可以正常運(yùn)行。

1.2 無功功率

無功補(bǔ)償設(shè)備無功功率的輸出，主要是在電流線路存在電容、電感而運(yùn)行的情況下，利用電源輸出的能量，將其轉(zhuǎn)化成為某種能量，進(jìn)而予以存儲。再在整個(gè)電路電源能量輸出不足的情況下，及時(shí)給予電源無功功率補(bǔ)償，促使電源恢復(fù)正常運(yùn)行的狀態(tài)。

1.3 視在功率

視在功率就是在電力線路中存在的電流、電壓差距和這兩個(gè)部分所表現(xiàn)出來的乘機(jī)。所以利用無功補(bǔ)償設(shè)備設(shè)備所產(chǎn)生的視在功率的形成也可以支撐整個(gè)電力系統(tǒng)良好運(yùn)行。

2 電力變電設(shè)計(jì)中的無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用

變電站中無功補(bǔ)償設(shè)備的有效應(yīng)用，可以促進(jìn)變電站運(yùn)行安全性、穩(wěn)定性、高效性提高。因此，在電力變電設(shè)計(jì)中注意科學(xué)、合理的應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)至關(guān)重要。以下筆者將相對詳細(xì)的分析電力變電設(shè)計(jì)中無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用。

2.1 調(diào)相機(jī)

調(diào)相機(jī)作為最早使無功補(bǔ)償應(yīng)用到設(shè)備上的設(shè)施，其主要借助勵(lì)磁運(yùn)行的作用來使得無功功率可以被系統(tǒng)所接受，進(jìn)而讓無功電源發(fā)揮作用。那么，調(diào)相機(jī)是如何運(yùn)用勵(lì)磁運(yùn)行作用的呢？答案就是調(diào)相機(jī)裝置中安裝了可以自動(dòng)調(diào)節(jié)勵(lì)磁運(yùn)行的自動(dòng)裝置，如此調(diào)相機(jī)就可以對自動(dòng)裝置調(diào)節(jié)勵(lì)磁運(yùn)行作用而輸出的無功功率進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖?，使所產(chǎn)生的無功功率被電力系統(tǒng)所使用，進(jìn)而促進(jìn)整個(gè)電力系統(tǒng)良好的運(yùn)行。因?yàn)槭窃缙诎l(fā)明的無功補(bǔ)償設(shè)施，所以它的發(fā)明并不完美，存在很多缺點(diǎn)，如有功損耗大等問題，這使得此設(shè)施的應(yīng)用存在一定的危險(xiǎn)性。但目前此種無功補(bǔ)償設(shè)施依舊被生產(chǎn)使用。在電力變電設(shè)計(jì)中如若采用此設(shè)施就要對其存在的缺陷予以彌補(bǔ)，如此才能使其更加科學(xué)、合理、有效的應(yīng)用。

2.2 電容器

目前，在我國電力系統(tǒng)中通過并聯(lián)電容器來實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償是非常普遍的，并且非常實(shí)用。原因就在于電容器是并聯(lián)在系統(tǒng)中，通過提高容性負(fù)載來實(shí)現(xiàn)容性功率的輸出，進(jìn)而滿足系統(tǒng)中線路及感性負(fù)荷對感性無功功率的要求，使其可以為電源進(jìn)行無功功率補(bǔ)償，促使整個(gè)電力系統(tǒng)可以正常運(yùn)行。另外，電容器安裝應(yīng)用的投資費(fèi)用少、安裝調(diào)試方便、運(yùn)行中能損少、運(yùn)行效率高等優(yōu)點(diǎn)的存在也是使其廣泛應(yīng)用的重點(diǎn)。所以，在電力變電設(shè)計(jì)中電容器的有效應(yīng)用也是非常適合的，但在應(yīng)用電容器時(shí)需要考慮無功功率補(bǔ)償程度的問題。因?yàn)殡娙萜魉峁┑臒o功功率與相關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓數(shù)值成正比關(guān)系，如若系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)電壓出現(xiàn)不同程度的降低，那么相應(yīng)的電容器所提供的無功功率也會減少，這很可能使系統(tǒng)電壓無功功率補(bǔ)償效果不佳，影響電力系統(tǒng)的良好運(yùn)行。

2.3 無功補(bǔ)償器

無功補(bǔ)償器作為第二代無功補(bǔ)償裝置，其應(yīng)用的地方有輸電系統(tǒng)的波阻補(bǔ)償以及負(fù)載無功補(bǔ)償。目前比較具有代表性的無功補(bǔ)償器以固定電容器+晶閘管控制電抗器（FC+TCR）、晶閘管投切電容器（TSC）、晶閘投切電抗器（TCR）。其中以TCR（如圖1所示）這種無功補(bǔ)償器應(yīng)用最為廣泛，其是通過控制晶閘管觸發(fā)角來使電抗器發(fā)揮作用，將接入系統(tǒng)的等效電納進(jìn)行改變，從而使電抗器可以輸出感性無功功率，使整個(gè)系統(tǒng)具有充足的無功功率。所以，在電力變電設(shè)計(jì)中合理設(shè)計(jì)應(yīng)用TCR很有必要。當(dāng)然，應(yīng)用設(shè)計(jì)TCR需要注意一個(gè)問題：如何避免晶閘管投切電抗器的晶閘管不被觸發(fā)導(dǎo)通？為了避免此問題的出現(xiàn)，設(shè)計(jì)者應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)應(yīng)用TCR時(shí)，在半個(gè)電源周期時(shí)間內(nèi)進(jìn)行一次受控導(dǎo)通處理，進(jìn)而使TCR得到有效的控制，促使補(bǔ)償動(dòng)態(tài)系統(tǒng)可以有效應(yīng)用?？傊?，在運(yùn)用無功補(bǔ)償器時(shí)一定要根據(jù)無功補(bǔ)償器結(jié)構(gòu)，對其進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)計(jì)應(yīng)用，促使其可以相對規(guī)范的應(yīng)用。

圖1 無功補(bǔ)償器的結(jié)構(gòu)圖

2.4 靜止無功發(fā)生器

在我國科學(xué)技術(shù)水平有很大進(jìn)步的情況下，電力系統(tǒng)中已經(jīng)逐步運(yùn)用靜止無功補(bǔ)償裝置，通過此種裝置來給電力系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化的無功功率補(bǔ)償，促使電力系統(tǒng)可以安全、高效、穩(wěn)定的運(yùn)行。當(dāng)然，要想使靜止無功補(bǔ)償裝置可以切實(shí)有效的應(yīng)用，需要設(shè)計(jì)者在電力變電設(shè)計(jì)中，根據(jù)靜止無功發(fā)生器實(shí)際情況來合理設(shè)計(jì)，以便其滿足系統(tǒng)運(yùn)行需要，有效的應(yīng)用。靜止無功發(fā)生器作為第三代無功補(bǔ)償裝置，其等效電路圖（如圖2所示），充分說明了其安裝應(yīng)用具有一定的復(fù)雜性。所以在對靜止無功發(fā)生器進(jìn)行設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)，需要對交流電流的電壓幅值進(jìn)行分析，進(jìn)而適當(dāng)?shù)恼{(diào)整靜止無功發(fā)生器，以使其輸出的無功功率可以支撐電壓相對穩(wěn)定的運(yùn)行，保證電壓幅值在限定的范圍內(nèi)；需要以電力系統(tǒng)正常運(yùn)行為標(biāo)準(zhǔn)，對靜止無功發(fā)生器運(yùn)行所消耗的能量進(jìn)行分析，進(jìn)而以此為依據(jù)來優(yōu)化設(shè)計(jì)靜止無功發(fā)生器，以達(dá)到降低靜止無功發(fā)生器能耗的目的；對SVG的應(yīng)用過程進(jìn)行分析，進(jìn)而判斷靜止無功發(fā)生器應(yīng)用到低壓系統(tǒng)或低壓系統(tǒng)中，可能存在的不足，以此為依據(jù)來合理連接交流電抗器，以此來保證靜止無功發(fā)生器無論是在低壓系統(tǒng)還是高壓系統(tǒng)均可以有效應(yīng)用。

圖2 靜止無功發(fā)生器等效電路圖

3 結(jié)語

在我國用電量持續(xù)攀升的情況下，保證電力系統(tǒng)長期安全、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行顯得尤為必要。而實(shí)現(xiàn)這一目的，就要在電力變電設(shè)計(jì)中，合理設(shè)計(jì)應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)，以便無功補(bǔ)償技術(shù)可以切實(shí)有效的應(yīng)用，使無功補(bǔ)償設(shè)備在變電站充分發(fā)揮作用，為電力系統(tǒng)及時(shí)的、有效的補(bǔ)償無功功率，以便整個(gè)電力系統(tǒng)可以正常的、穩(wěn)定的、安全的、高效的運(yùn)行。所以，在科學(xué)技術(shù)水平不斷提高的當(dāng)下，電力變電設(shè)計(jì)中恰當(dāng)?shù)摹⒑侠淼倪M(jìn)行電容器、電抗器、無功補(bǔ)償器、靜止無功發(fā)生器的設(shè)計(jì)非常有意義的。

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2016-11-6