（安阳优创电力设计院有限责任公司）
摘要：随着电力事业的快速发展，电网无功补偿中变电站无功补偿作用越来越突出，成为了电网建设的重要组成环节，也是确保电力安全的主要基础。在科学技术水平不断提升，人们生活质量不断提高的形势下，人们对电能质量要求越来越高，对变电站无功补偿提出了新的要求。本文在分析变电站无功补偿类型的基础上，阐述变电站无功补偿在实际生活中的应用。
关键词：变电站；无功补偿；应用
随着电网建设规模的不断扩大，电力设备越来越多，系统运行方式越来越复杂，电网无功分布更加复杂，极大的增加了电网无功补偿尤其是变电站无功补偿的难度。现阶段，变电站无功补偿方式依然为投切电容器或者电抗器，在某些情况下，这些补偿方式已经无法满足智能电网的需求。所以，针对变电站无功分布与电压的具体情况，提出更加适用的策略，促进变电站及电网建设的可持续发展。
1无功补偿原则
电力系统输出功率由无功功率和有功功率共同组成，无功功率将电能转换成其他形式的能，不直接消耗电能，电能和其他形式的能之间不停地进行转换，增加了线损和网损，长距离的无功功率输送降低了电网的供电效率。无功补偿可确保电力系统在有功负荷低谷和高峰运行时，实现分区和分层无功功率平衡。当前，我国110kV及以上等级的变电站多采用10~220kV电缆线路，应根据电缆线路出线情况，配置不同容量的无功补偿装置。当变电站处于最大负荷主变运行时，一次侧功率因数0.95，当处于低谷负荷主变运行时，一次侧功率因数0.9。并联电抗器和电容器应采取自动投切运行方式，在变电站主变压器安装无功功率和有功功率表，对于变电站并入电网发电机组，在满负荷运行状态，功率因数应处于0.85~0.97。
2无功电源
无功电源包括同步发电机、调相机、并联电容器及静止无功补偿器。
2.1同步发电机
发电机是主要无功电源之一，在向系统送出有功电力的同时，也送出无功电力。为满足调相调压、无功备用和经济运行的需要，发电机无功出力一般不满载。随着电力系统容量的增加，大机组、远距离、超高压送电的比重增大，发电机无功容量的利用率会进一步降低，这一趋势意味着无功补偿度提高。
2.2调相机
调相机在过励磁运行工况时为无功电源，向系统供出无功；在欠励磁运行工况时，相当于电源，消耗系统无功。调相机感性运行的最大容量一般为容性的50%。
当调相机端电压在额定电压的95%-105%范围时，调相机可供出额定容量；系统故障时，投入强行励磁增加容性无功出力，有助于提高母线电压的故障电压。
2.3并联电容器
并联电容器是电力系统中主要的无功电源，其出力与端子的运行电压平法成正比。电容器长期允许稳态过电流为额定电流的1.3倍，允许承受的稳态过电压不应超过额定电压的1.1倍。
目前常用的是框架式并联电容器组，实行分组投切功能。
2.4静止无功补偿装置
2.4.1饱和电抗器
饱和电抗器是一种较早开发的静止无功补偿装置，尽管反应速度快于同步调相机，但是为了达到铁心磁化饱和，不仅会出现很大的噪声，还会对设备自身产生严重损害。同时，饱和电抗器也是一种非线性电路，在运用的过程中，经常出现一些难以解决的问题，又无法进行电荷的分相调节，导致饱和电抗器应用并不普遍。
2.4.2晶闸管型静止无功补偿装置
随着社会的不断发展与进步，科学技术水平的不断提高，人们对电力系统的无功功率控制越来越重视，并且进行了深入研究，研制了一种新型静止无功补偿装置，即晶闸管型静止无功补偿装置。同以往无功补偿装置相较而言，其性能更加优良，在我国电力系统运行中得到了普遍应用。
2.4.3静止同步补偿装置
在科学技术水平不断提高，电子科技不断进步的形势下，无功补偿装置性能也在逐渐完善。静止同步补偿装置是一种自激式无功补偿装置，不需要传统储能元件提供或吸收无功功率，其主要就是借助直流电压源或电流源予以间接提供或吸收无功功率，并且借助功率器件的变流器对无功电流的输送进行控制，实现接入点电压的有效控制。针对静止同步补偿装置而言，不会因为系统电压的降低而减少无功补偿，所以，可以通过控制同步电压源电压的方式予以无功补偿。当同步电压源电压低于系统端电压的时候，就会产生电感性电流；当同步电压源电压高于系统端电压的时候，就会产生电容性电流。
3变电站无功补偿技术的实际应用
3.1遵循原则
参考《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》有关功率因数的规定，110kV变电站的容性无功补偿以补偿主变压器无功损耗为主，并适当兼顾负荷侧的无功损耗。补偿容量按照主变压器容量的15%～30%配置，并满足110kV主变压器最大负荷时，其高压侧功率因数不低于0.95，最小负荷时功率因数不应高于0.95、不低于0.92。
3.2初步选定无功补偿容量
根据无功配置原则，初步选定无功补偿容量，并通过无功补充计算，验证所选容量是否合适。
3.3负荷
（1）列出变电站投运年的最大负荷及最小负荷。
（2）列出变电站远期大负荷：正常方式取主变容量的80%。取主变满载时，一台主变停运。检修方式取主变容量的80%。
（3）确定电容器不运行时变电站低压侧负荷功率因数。
3.4电压
确定变电站所在供电区110kV母线电压运行范围和10kV母线电压运行范围。
3.5运行方式
列出投运年及远期变电站在最大负荷下各种运行方式。列出投运年及远期变电站在最小负荷下各种运行方式。
3.6无功计算
根据已知线路及变压器参数、投运年及远期负荷情况、运行方式等，进行无功调压计算。
3.7计算结果分析
（1）投运年大负荷时，投入电容器组，可满足主变高压侧功率因数不低于0.95的要求；投运年小负荷时，不投入电容器组，即可满足主变高压侧功率因数不高于0.95、不低于0.92的要求。
（2）远期大负荷时，正常方式下，取主变容量的80%、取主变满载情况下，投入电容器组，可满足主变高压侧功率因数不低于0.95的要求。N-1方式，取主变容量80%，投入电容器组，可满足主变高压侧功率因数不低于0.95的要求。远期小负荷时，不投入电容器组，即可满足主变高压侧功率因数不高于0.95、不低于0.92的要求。
（3）只要系统电压在规定范围之间波动，在各种运行方式下，合适调整变压器分接开关位置，10kV电压可满足要求，且每投入一组电容器10kV电压波动范围符合要求。
（4）验证主变分接头选择能够适应多种运行方式下的调压需要。
经过以上步骤，最终确定变电站低压侧配置的无功补偿装置的容量。
4改进无功补偿装置策略
为了增强电力系统运行的安全性，电力输送的稳定性，减少电力运输损耗，必须加深对无功补偿装置的研究，为电力系统的正常运行奠定坚实的基础。根据我国目前的国情发展，在实际生产过程中，传统并联电容器的应用较为普遍。在电网建设规模不断扩大的形势下，人们对电能质量要求越来越高，为了确保电力系统运行的安全、稳定，选用的投资少、结构简单的无功补偿装置已经无法满足电力系统运行的要求，需要加以改进。在我国变电站无功补偿中，无功补偿装置改进思路就是：加强并联电容器和静止同步补偿装置的有机结合。通过这样的结合可以有效扩展无功补偿装置运行的感性与容性，快速调节日常电力供应，并且对突发情况进行有效的应对。
结束语
总而言之，随着社会的快速发展与进步，人们生活水平的不断提高，对电力供应的安全性与稳定性越来越重视。为此，构建安全、高效的电力运输系统成为了电力事业发展的关键所在。针对变电站无功补偿而言，需要结合我国国情不断改进与完善无功补偿装置，实现电力供应的安全、可靠，从而促进我国电力事业与社会经济的可持续发展。
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