浅谈变电设计中的无功补偿

发表时间:2018/5/8   来源:《电力设备》2017年第36期   作者:廖凯1 张传开2
[导读] 摘要:随着科学技术的不断发展变化,使得电力系统的利用率也有了极大的提高,在变电设计中,无功补偿是电力建设中作用非常大的一环。
        (1国电恩施水电开发有限公司  湖北恩施  445000 2恩施杰锐电力工程有限公司  湖北恩施  445000)
        摘要:随着科学技术的不断发展变化,使得电力系统的利用率也有了极大的提高,在变电设计中,无功补偿是电力建设中作用非常大的一环。本文系统介绍了无功补偿技术概念、原理同时介绍了变电设计中无功补偿容量的配置以及发展前景。
        关键词:变电设计;无功补偿;电力;
        1无功补偿技术综述
        1.1无功补偿技术概述
        无功补偿也被称之为无功功率补偿,在供电系统中,对于电网功率因数有着良好的提高作用,同时对降低供电变压器及输送线路中的损耗和提高供电效率,改善供电环境都是十分重要的。一般而言,在配电系统中,无功补偿装置是一个不可缺少的基础装置,有着十分重要的地位与作用。在变电工作中,合理的无功补偿装置不但可以最大限度的降低线路造成的电能损耗,同时对于提高供电质量,供电稳定性有着重要意义。反之,如果在工作中电力系统中无功补偿装置的选择不当,极容易造成供电系统中电压出现大幅度变动,甚至是带来严重的谐波隐患和现象。目前常见的无功补偿主要可以分为视在功率、有功功率和无功功率三种。1)视在功率。视在功率主要指的是在电力线路中,电压和电流之间存在的差距与两者之间的乘积,通常在计算的过程中都是采用符号S表示,在计算的过程中通常都是有电流和电压进行相乘得出的一种功率形式。2)有功功率。指的是在交流电路中,电源在一定周期内发生的瞬时功率变化和平均值变动现象,就目前的电力能源输送情况分析而言,有功功率主要指的是其在工作中所负载电阻消耗的能源和功率。这种能源形势通常以P来表示。3)无功功率。在一般情况下,电感或者电容在线路中的运行情况下,通过将电源能量中的电能质量转变成为相关能量储存起来,然后在应用的过程中将其返还给电磁场或者电源,以供电源进行良好工作。这种交换过程中没有受到其他环节的影响,也未曾发生过相关电能变动,因此在这个过程一般而言都是无功率值的过程,也被称之为无功功率,用符号Q表示。电力系统中常用并联电容器的办法来补偿用电设备需要的无功功率,以此来提高功率因数,这被称为电容无功补偿法。通常我们用相位超前90°的容性无功电流抵消一部分相位滞后90°的感性无功电流,或者说补偿一部分无功电流。并联电容器以后,功率因数角比补偿前的功率因数角减小了,功率因数COSФ就增大了。但并不改变感性功率负载的有功功率。只是得到同样的有功功率所需的视在功率减少了。就无功补偿装置而言,其在输入的过程中通过将具体的功率负荷装置与感性功率负荷装置并联在一起,形成一个统一的电路形式,同时通过两者之间的能量转换来进行能源交接,这种方式通常被称之为无功功率补偿。
        1.2无功补偿的原理
        电网在运行时所输出的功率一般有两种,一种是有功功率,另一种则是无功功率。前者有功功率是指直接利用电网中的电能、将电能转化成其他形式的能量如声能、热能、机械能等等合并后,利用转化得来的其他形式的能量进行做功,最后得到的做功功率便是有功功率,后者无功功率则主要是指存在于电网中,不消耗电能,仅仅只是把电能转化为其他形式的能支撑电力设备做功,这样的功率便称为无功功率。利用无功功率对电力设备的运行或做功进行补偿,支撑电力设备做功,便是无功补偿的基本原理。


        2变电设计中无功补偿容量的配置
        变电站安装投运电容器装置能减少线路中无功功率的传递,降低线路的损耗,有利于降损节能,改善电能质量,提高输变电设备有功出力,使有限的电能发挥更大的效益。但是在变电站中有的因过补电容器投不上,有的因电容器投上后电压过高而不得不将电容器退下来,虽然增加了高额基建投资,却未发挥应有的作用。《电力系统电压和无功补偿电力技术导则》(SD325-89)规定:“220kV及以下电压等级的变电站,应根据需要配置无功补偿设备,其容量可按主变压器容量的0.10~0.30确定。因此,在变压器低压侧进行无功补偿时,可考虑: 1)在轻负荷时,防止向10kV配电网倒送无功。倒送无功造成功率损耗增加,也是不经济的。2)要取得最大的节能效果。功率因数越高,每千乏补偿容量减少损耗的作用将变小,通常情况下,将功率因数提高到0.95就是合理补偿。因此,可以将无功补偿容量配置为变压器容量的0.10~0.15倍。本着只能欠补不能过补的原则,按照变压器设计国家标准:《GB6451.2-86》得出变电站无功补偿容量的配置原则如下:1)变电站的无功补偿容量必须根据主变参数,主变负载系数,线路参数进行实际理论计算。2)根据只能欠补不能过补的原则,防止无功倒流,实际补偿容量必须小于理论计算值。3)每组电容器的补偿容量必须根据相应的主变容量确定,不宜平均分配,以利随主变的投停及负荷情况投退相应的电容器。
        3电网无功补偿的发展前景
        我国电力系统的发展速度非常快,随着电力系统的不断升级,无功补偿也逐渐成为保证电力系统正常运作的关键。电力系统的工作人员要不断地提升自己的电力知识和电力技能,将电力知识与自身的工作有机的整合在一起,只有这样才能够真正地发挥无功补偿技术的作用。与传统的电力运行技术相比,无功补偿技术的运行是比较复杂的,它需要对电力系统中的电流和电压进行准确的控制和把关。现如今无功补偿已然成为电力系统主要的改革发展方向,电力系统的发展目的是在为广大人民群众服务的基础上还可以降低运行的成本。从我国的电力市场发展现状看,电力系统的发展模式正在悄悄的发生着变化,而变化的关键就是出现了优点比缺点多的产品,这样的产品不会被市场淘汰掉,而这一产品也正是无功补偿。无功补偿不仅科学实用,最重要的是它非常安全,较好的利用无功补偿多功能的价值来为群众服务,有效的提高了电力系统的服务质量,也进一步减少了电功率的损耗量,使得整个电力系统的运营成本得到了降低,确保了电压的稳定性,也使得人民群众的用电安全得到了保障。
        总结:当然,对于整个系统来说,无功补偿容量的配置,应按照“全面规划,合理布局,分级补偿,就地平衡”的原则,要把降损与调压相结合,以降损为主;又要把集中补偿与分散补偿相结合,以分散为主;同时供电部门补偿与用户补偿相结合,以就地平衡为主,共同搞好无功补偿的配置和管理,旨在不断促进现代化变电设计无功补偿的水准及效益,更好地促进我国电力建设事业的迅猛发展。
        参考文献:
        [1]曾国扬.浅议无功功率在电力系统中的应用[J].科技资讯,2010(18).
        [2]周青松.煤矿企业自动无功补偿装置应用及当前电力系统变电设计之中无功补偿的重点分析[J].科技传播,2011(17).
        [3]变压器设计国家标准.GB6451.2-86
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