关于变电一次设计及无功补偿设计的探讨

关于变电一次设计及无功补偿设计的探讨

李育州

李育州

（枣庄力源电力设计有限公司277100）

摘要：新时代背景下，社会活动对电能需求量越来越大，不论是日常生活，还是企业生产办公都离不开对电能的应用。电能已成为推动经济发展，促进科学性技术进步的源动力。近些年来为解决电力供求矛盾，我国每年都投入大量资金进行电网改造，仍难以满足日益增长的电力需求。在电力负荷持续增长下，大量感性负荷和非线性电气设备被应用到电网中，这就要求电网必须提供足够无功功率，否则将影响整体供电系统稳定性。因此，在电力系统建设中，应做好变电一次设计及无功补偿设计，确保供电稳定性和可靠性。本文将针对变电一次设计及无功补偿设计展开研究和分析。

关键词：变电一次设计；无功补偿；电力系统；设计思路

引言：电力工业是基础性产业，对促进国家经济发展和社会进步有重要作用，随着城市化和工业化进程的加快，电力资源需求越来越大，电网传输效率、电力系统稳定性、供电质量面临严峻考验。当前大量非线性用电设备的应用，对电力系统无功功率提出了新要求，这些大量无功功率需求，必然会增加电网负担，影响电力系统稳定性。因此，在电力设计中就要考虑到无功补偿设计，保障供电质量，确保供电系统安全运行。在变电一次设计中要选择适合的措施，对无功补偿进行设计，抑制谐波，运用无功补偿技术。

一、变电一次设计及无功补偿设计的意义

变电站是电力系统中的核心组成部分，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能作用，关乎整个电力系统运行安全和供电稳定性与可靠性，影响电力系统运行经济性[1]。因此，做好变电一次设计非常重要。变电一次设计直接关系着全站电气设备、配电装置布置、继电保护和自动装置确定、电缆敷设、防雷接地等众多设计内容。若变电一次设计存在问题不仅会增加能耗，甚至会导致设备功率与容量不符合实际需求，严重影响供电稳定性和可靠性。

而无功补偿设计方面，通过有效设计能有效降低损耗，提高功率因数，不仅能确保电力系统运行安全性，更能进一步提高供电质量。倘若在无功补偿设计方面存在问题，不仅会造成电压波动、谐波增大，且更会导致损耗问题，增加供电成本。因此，必须要采取有效设计措施，进行无功补偿设计，将带有容性及感性两种功率负荷的装置安装在同一线路上当做转换器，实现能量相互转换，满足无功功率需求。目前比较较为常见的无功补偿方式有：静止无功发生器、并联电容器、电抗器、SVC等[2]。在具体设计中不同补偿方式获得的补偿效果不同，性价比方面也存在一定差异，要结合实际情况科学选择。如，并联电容器方式结构简单，容易实现，性价比高，基于最原始补偿原理实现。但这种补偿方式属于典型属于固定式，应用灵活性差，在用电情况复杂的供电环境下不能实现动态补偿，所以存在一定应用局限性。而静止无功发生器适应性就非常强，能完全适用这种复杂供电条件，对谐波有效明显抑制作用，补偿效果稳定、质量高。目前很多电力工程中，都在尝试应用各类无功补偿技术，加强无功补偿设计势在必行。

二、变电一次设计及无功补偿设计

通过前文分析不难看出变电一次设计及无功补偿设计的重要性和必要性，想要确保电力系统运行安全，降低损耗，实现变电站经济运行，必须采取合理的设计思路。

在具体的变电一次设计中，要计算运行方式效益，结合变压器特性，将变压器在不同运行方式下的能耗状态、负荷状态、负载状态等相关技术参数考虑在内，计算变损值。不同运行方式，不同容量，经济运行状态不同，稳定性也会存在差异。例如，在双绕组变压器设计中，要先明确损耗因数，计算负载损耗和空载损耗，计算有功功率与输入的有功功率比值。防雷接地设计方面，要确保防雷效果，根据实际情况，合理设置总接地，选择不同结构接地系统，贯彻落实《系统接地的形式及安全技术要求》。具体安装过程中要进行防腐处理，避免焊口腐蚀开焊，引下线锈断。此外，要进行降阻处理和均压处理，从而提高接地系统稳定性，避免接地均压不好，导致电气设备损坏。

在无功补偿设计中，要明确实际用电情况，合理设置补偿点，采用均匀分布分析法进行分析，选择适合的补偿方案和方式。合理设置补偿点能提高补偿效果，降低损耗，达到节能效果。无功补偿设备投切方法，可选择延时投切和短时投切。特殊用电环境，应考虑到设备灵活度、响应速度。调相机是较为常用的补偿方式，而且融入了自动调节装置，补偿效果强，能进行自动调节。但调相机应用也存在一定局限性，由于调相机属于旋转机械，有功损耗太大，会导致供电成本的增加，并不适合大规模应用。并联电容器目前应用最广泛，效果好，能有效达到线路及感性负荷对感性无功功率的要求。而且并联电容器只需一次性投资，且损耗低，成本低，容易实现，安装方便。目前我国百分之九十的电力工程中应用并联电容器进行无功补偿。此外，电抗器也发挥着重要作用，是早起的无功补偿装置，能有效降低损耗，使电力系统保持无功平衡，能有效保证电力系统运行安全。但电抗器的容量小，不适合大工程，应用范围上存在一定局限性。静止无功发生器是目前最先进无功补偿方式，应用了自变换变流技术和智能控制技术及自动化技术，使用全控制器件，是第三代无功补偿装置。响应速度快，灵敏度高，接收信号后即可立即完成指令，发送到控制仅需半周波。而且系统产生的数据易于保存与维护，能实现无触点补偿和有触点补偿，并且结构简单，灵活性强，非常值得在电力设计中应用，但投资成本较高。通过前文分析可以知道，不同的补偿方式有着不同特点和优势，所以在具体设计中必须合理选择，科学设计，确保补偿效果，保障电力系统运行安全。

结束语：变电站是电力系统重要组成部分，发挥着重要职能，影响供电稳定性与可靠性。因此，在变电一次设计中，必须采取合理的设计方案，科学设计，对接地系统、配电装置、继电保护进行设计。而在无功补偿设计阶段，要选择合适的补偿方式，确保补偿效果，结合工程实际情况和用电实际情况，优化无功补偿，使电力系统处于经济运行状态。

参考文献：

[1]强学斌.电力市场和节能调度环境下电力系统调度与安全问题的研究[D].太原理工大学,2014,04:203-204.

[2]张丽艳.超高压变电站主变压器及无功配电装置区优化研究[D].西南交通大学,2013,19:140.

[3]富佳佳.220kV变电站电压稳定与无功优化配置方法的研究[D].沈阳理工大学,2013,20:265-266..