| 标题 | 变电站无功补偿的作用及无功优化初探 |
| 范文 | 郝丽 摘要：随着我国社会经济的快速发展，电力行业逐渐完善，为社会工业生产用电和人们生活用电提供了强有力的保障。但是在变电站实际工作中，由于较多不利因素的影响，使得系统功率因素下降，引起大量电压及功率损耗，对电力系统运行的稳定性、安全性以及经济性带来了较大的阻碍作用。为了更好的解决上述问题，笔者结合自身多年工作经验，就变电站无功补偿的作用及其无功优化进行了研究分析，从而确保电力系统运行的稳定性，使其在国家和社会安全用电中发挥出最大的价值。 关键词：变电站无功补偿无功优化 0 引言 近年来，我国科学技术飞速发展，人民生活水平不断提升，对电力的需求量越来越高，打破了电力消耗与供给之间的平衡，加剧了电力企业与用户之间的矛盾，使得电力紧缺的程度越来越高。在这样的背景下，国家结合各地电力部门制定相关方案与措施，以解决电力紧缺给我国经济发展和人民生活带来的不利影响。根据目前我国电力使用情况分析，降低输电线线路电能损耗量，提高电网运行的功率因素，是改善我国电力紧缺的关键措施。在电力系统中，无功补偿可以调整三相不平衡电流，在相与相以及相与零线之间引入不同容量的电容器，可以将各相功率因素补偿接近至1，实现各相有功功率达到平衡，从而提高供电质量，确保电力系统安全有序运行。 1 电力系统元件无功补偿分析 在我国电力系统中，无功优化的最终目的是实现无功就地动态平衡，这种平衡状态是指哪里有无功负荷就在哪里进行补偿，有多少补偿多少，什么时候用就什么时候补偿，实现无功补偿不受时间、数量的干扰。在任何一种电力系统中，主要元件有4项，即发电厂、变电站、输电线路以及用电用户。其中发电厂、变电站以及用电用户都可以实现无功动态平衡，使它们与电网的无功交换在任何时刻都可以实现0。但是输电选路无功就难以做到无功就地动态平衡。据相关数据统计分析，输电线路充电无功与线路消耗无功过剩部分需要在本线两端等量动态就地平衡，这样发电厂与变电站的无功交换实时值就难以达到0。在变电站或者发电厂中，只有做好无功就地动态平衡才能实现全网优化运行，从而提高电力系统运行的安全性与稳定性，促进供电质量的提升。 2 变电站无功补偿的作用分析 2.1 无功补偿设备 目前，在我国电力系统运行过程中，无功功率大多数都是由发电机和输电线路等无功功率电源产生。但是由于两者产生的无功功率已经无法满足电网无功功率的需求，电力企业势必会添加相应的无功补偿设备。 2.1.1 无功功率电源 在发电机允许范围内，若想发电机所增加的有功损耗减小，可以使其多发无功，并且增加其励磁电流。由于发电机的特殊性，在电网运行中，将其作为不需要投资的无功电源。但是变电站和电厂距离往往与电厂无功电源的利用率有直接联系，这主要是因为受到网损以及电压水平的限制。为了更好地利用电厂无功电源，就需要保证充足的无功备用容量。由于大多数网络元件和负载消耗的无功功率需要从网络中获得，这就使得这些无功功率全部由发电机进行长距离提供，不管是理论还是实践显然是不合理的，也是不可能的。因此为了使其运行时获得足够的无功功率，需要在消耗无功功率的地方产生无功功率，实现无功补偿。 2.1.2 无功补偿设备 我国变电站现行的无功补偿设备往往有串联电容器补偿、并联电容器补偿、静止补偿器等。在电压滞后电流时，输出为容性，电压超前电流时，输出为感性。为了确保电网电压质量的最佳效果，往往通过电容器对补偿负荷侧无功功率实现，并以此提高系统的功率因数，实现最佳的补偿效果，提高电力系统运行的稳定性和安全性。电网多余线路充电功率的吸收，可以大大改善电网运行电压以及发电机运行深度，要促进该过程的实现就需要增加电抗器，同时提高电力系统运行的性能。 2.2 无功补偿的作用 以220kV变电站无功补偿为例进行其作用分析。 ①不只是调控110kV电压。在10kV无功补偿容量投切下，110kV电压变化量等于电压器电抗与无功变化量的乘积除以变压器的变化，因此可以得出110kV电压，是随着变压器变比的变化而变化的。 ②不只是调控220kV电压。由于220kV系统阻抗较小，使得一个变电站无功补偿容量无法对母线电压进行控制，其调节的最大能力等于无功补偿容量与阻抗的乘积。因此母线电压主要是依靠于整个电网的调控，而电压水平依赖于电网中所有变电站以及发电站控制。 ③调控220/110kV电压。在电力系统运行过程中，相邻两级110/220kV之间，可以在220kV变电站的110kV母线上设置满足110kV标准电压，确保110kV电网能安全稳定运行，实现110kV电网的无功优化运行。上级220kV电网调度需要变压器高压侧无功值必须满足无功优化值的需要，实现自控中将自动闭锁OLTC。 通过对220kV变压器无功补偿的上述分析，可以得出其作用如下： ①改善功率因素。为了最大程度避免远距离传输无功引起的功率与电压消耗，同时防止发电机降低功率因素运行，需要采取相关的无功补偿措施，在电能入户时对低功率因数进行限制。 ②改善电压调节。由于负载对无功需求的变化，可能会对供电点电压造成不同程度的影响。如果从发电厂或者变电站对这些影响进行调节，可能会出现较大问题，因此需要进行无功补偿，通过无功补偿设备，可以尽可能使供电电压维持在规定范围内，从而起到改善电压的调节作用。 ③调节负载的平衡性。在电力系统运行过程中，如果出现三相不对称的情况，可能造成负序、零序分量，从而使整流器波纹系数增加，产生不必要的附加损耗，引起变压器饱和，降低了系统运行的平衡性。采取相关的补偿措施，可以使不平衡的负载变为平衡负载，提高电力系统运行的可靠性与安全性。 3 无功优化运行 无功优化主要包括两个方面，一是无功补偿设备的优化规划，另外一方面是电压无功优化控制。无功补偿装置优化主要分为高压配电网和中低压配电网。 3.1 对于高压网无功优化来讲，需要遵循“分层分区、就地平衡”的无功补偿原则，结合电网实际负荷水平或者负荷预测数据，通过对设备投资和调压效果分析，对220kV和110kV变电站并联电容器和并联电抗器的安装地点、安装容量以及分组方式进行规划，更好的解决传统高压配网无功补偿带来的不合理问题，提高了电压合格率，降低了电网损害，使电网的稳定性得到了明显的改善。 3.2 在中低压网无功优化中，应该对各种典型负荷水平下补偿的需求进行综合考虑，制定出适合低压配网无功补偿配置的规划方案，以实现电网有功损耗和电容器安装购置费用之和最小。无功补偿配置主要包括无功补偿设备配置的位置、容量以及分组方式，同时对配置前后电网损耗情况、工程预算以及预期收益进行深入分析，从而改善中低压配电网无功补偿配置计算量大、配置管理不足等缺点，有效的解决了中低压配电网电容器的补偿容量、地点以及分组等问题。 根据上文对变电站无功补偿设备以及其作用进行分析，除了可以使发电厂、变电站以及用户实现无功就地平衡外，输电线路也做到了本线路两端等量补偿，在电网中实现了无功分层平衡。在电力系统相邻两级电网中，对无功电压进行统一协调运行，可以最大程度实现电网无功优化，为提高功率因素、降低输电线路损耗，提升电网供电质量有着重要的意义。 4 结束语 电网供电质量不仅对电力系统运行的安全稳定性有着重要的影响，对我国经济健康、快速发展具有深远的意义。对电网无功补偿及其作用进行分析，深入开展无功优化规划工作，能有效实现无功设备科学调控和无功功率就地平衡，对降低电网损耗、维持电压质量合格具有不可或缺的作用。 参考文献： [1]郭颜丽.区域变电站无功优化的研究与实现[D].吉林大学，2013. [2]廖文彪.新型无功补偿方式在变电站中的应用研究[D].广东工业大学，2013. [3]王玲，林其友，洪诚，庞彦，苏娟，王峻.地区电网电压无功联动协调控制系统的研究[J].电力系统保护与控制，2011，08:65-69，74. [4]张勇军，刘瀚林，朱心铭.地区电网感性无功补偿优化配置方法[J].电网技术，2011，11:141-145. [5]郭金刚.低压配电网的无功优化问题研究[J].农业科技与装备，2012，07:55-57，60. [6]刘伟.10kV及以下配网电容无功补偿的作用及应用[J].电源技术应用，2013，05:258. |
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