摘要：当前电网结构逐渐复杂起来，无功调节的方法逐渐增多，影响也比较大，传统的对电压优化控制的方法与当前的电力系统需要是无法相适应的，因此需要使用有效的方法和策略实现110kV变电站的无功补偿。
关键词：110kV变电站；无功补偿；研究
1无功补偿的概念及其特点
1.1无功补偿及作用
无功补偿是指为满足电力网和负荷端电压水平及经济运行的要求，必须在电力网和负荷端设置的无功电源，如电容器、调相机等。
我国的电力事业起步较晚，虽然这些年发展十分迅速，但是从整体而言，发展不均衡，区域差别大，同时，在电力网络逐渐完善的过程中，长期存在着一个弊端，那就是我国的变电站很多时候都存在着无功补偿的容量不足，且在此过程中配备缺乏规范性，造成配备不合理的现象，虽然电力设备和相关的技术在近些年得到了更多的重视，技术有了突破，设备也有了更新，但是，一些关系到核心技术的快速响应设备依旧严重缺乏。伴随着我国城乡经济的全面发展，大功率的非线性负荷量也大幅度增加，整个电网在运行过程中，面临的无功冲击和各种谐波污染情况也越来越严重，由于无功调节的手段缺乏，或者是调节效率低下，母线的电压变化很大，电压合格率较低，同时，电网的配电系统中的线损率逐渐上升。
实施无功补偿可以很大程度的让整个电网中的电压更加稳定，既可以让整个电网系统的安全防护战略得到贯彻落实，也能够使得电网的运行更为安全稳定，如此，便推动了整个电网的运行质量，使得电网中的电能质量得到提升，使得整个系统运行状况得到改善。
1.2无功补偿的特点
异步电动机、变压器等电感性负荷是占用无功功率最多的设备。异步电动机占60％左右；变压器占20％左右；整流设备、电抗器及架空供电线路等占20％左右。因此，可以得出结论，无功功率主要消耗在异步电动机、变压器和架空供电线路中。为了补偿企业供用电设备所需的无功功率，采用静态或动态无功补偿方式，提高企业的用电功率因数，使企业的供用设备经济合理运行。
2无功补偿的原则
无功补偿装置要保证电力系统有功负荷高峰和低谷运行时，分（电压）层和分（供电）区无功功率实现平衡。分层无功平衡是指220kV级以上等级的无功平衡，分区无功平衡是指110kV及以下等级的无功平衡。应该尽量避免进行远距离无功补偿，330kV以上系统与下级系统之间不应有无功电力变换。对于超高压线路的充电功率应该按照就地补偿的原则，采用高、低压并联电抗器进行无功补偿。当220kV电力系统中存在电压稳定问题时，应该在枢纽变电站配置快速的无功补偿装置。
新建的110kV以上电压等级的变电站一般都采用10～220kV的电缆线路，这时应该根据电缆出线情况配置合适容量的感性无功补偿装置。在变电站的设计过程中，应该根据计算确定适当容量的无功补偿装置，在主变运行在最大负荷时，其一次侧功率因数应该不低于0.95；在主变运行在低谷负荷时，其一次侧功率因数应不高于0.95。并联电容器和电抗器应该采用自动投切的运行方式。变电站主变压器高压侧应该装设双向有功功率表和无功功率表。对于无人值守的变电站，应该在控制中心实现上述功能。对于并入电网的发电机组，应该具备在满负荷工作时功率因数在0.85-0.97运行的能力，从而保证电力系统具有事故备用无功容量和电压调整的能力。
对于电力用户，应该根据负荷的无功需要设计和安装无功补偿装置，并能够防止电力设备向电网注入无功功率。100kVA以上的电力用户，其功率因数应该达到0.95以上，其他电力用户的功率因数应该达到0.90以上。
3分析110kV变电站的无功补偿
110kV变电站的无功补偿装置确定，需要依据主变压器的容量，并实现补偿变压器的无功损耗以及负荷侧的无功补偿。如果主变压器的容量超过40MVA，就需要使用两组容性无功补偿装置。选择无功补偿装置额容量时，应将主变压器容量的20%作为选择的依据，[1]并考虑最小的负荷以及变电站无功补偿的实际要求。
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4无功补偿的原则、装置选择、安装、补偿容量以及分组分析
4.1 无功补偿遵循的原则
无功补偿的额定电压需要配合不同运行方式下的电压，有助于变电站的就地平衡，避免电线线路出现损耗。也就是说变电站的无功补偿需要做到科学挑选变电站窝工补偿的装置种类，确定合适的补偿以及保护形式，实现安全运行与检修。在实际工作中应结合具体的环境以及变电站运行情况进行科学的施工。
4.2 选择无功补偿装置需要遵循的原则
选择无功补偿装置时，应选择并联的电容器和电抗器，并保证这些设备的成本投入少，损耗不多，并且能够分组投切。为了更好地满足电能质量，使得系统能够稳定运行，就需要安装静止无功补偿器或者是发生器，在此过程中需要综合考虑经济、环境以及技术等因素。无功出力会受到静止无功补偿器和发生器的快速调整，能够对负荷快速变化而出现的波动和闪变的电压进行有效的限制，使得电压质量得到优化，保证在干扰情况下，电力系统依旧能够稳定运行，但是由于装置的造价比较高，存在着很大的损耗，所以在使用过程中还需要进行充分的论证。与此同时，需要对比经济技术水平以及补偿目标的控制情况挑选合适的静止无功补偿器以及发生器，常见的无功缺额的情况，应该使用可以分组投切的并联电容器和电抗器。输电系统中，依据系统电压的稳定以及抑制系统振荡的实际需要，[2]需要使用响应速度较快的静止无功补偿器和发生器。由于经济因素的影响，应使用混合型的安装。实现动态的补偿容量。
4.3 装置的安装
变电站中，一般主变压器的低压一面是用作对输电线路充电功率补偿的并联电抗器，如果有需要也可以将其安装在高压一面。如果在高压一面设置并联电抗器，成本投资会比较大，并且不会跟随负荷变化出现比较频繁的投切。不能对低压一面的电压进行有效的控制，所以需要将电抗器首先安装在主变压器的低压一面。但是如果补偿的容量比较大，电抗器安装在低压一面会影响向负荷供电，就需要安装在高压一面。有调查显示，我国的变电站并联电容器一般是安装在低压一面的。在主变压器的主负荷一面安装并联电容器，能够实现良好的无动补偿效果。
4.4 补偿容量
通常情况下，110kV变电站并联电抗器组之所以进行补偿就是为了要对电缆线路充电功率进行有效的补偿，并联电抗器补偿的总量应超过线路充电功率总和的100%。[3]变电站运行之初，负荷比较少，尤其是最小负荷运行中，输送容量不多，这时并联电抗器需要的量是最大的，会影响变电站安装电抗器的总体容量。
5 挑选合适的电容器与导体
5.1 选择额定电压需要遵循的原则
当串联电抗器对电容器组连接之后，电容器一端的电压就会增高，为了防止过电压下，电容器组的长期运行出现的不利现象，需要明确电容器组额定电压升高的情况。以往有些工程设计中并不考虑这些问题，使得电容器在过高电压的情况下长期运行，在电容器正常运行时，不能将电容器允许的1.1倍运行裕度进行占用，如果运行不正常可能会导致端电压多于1.1倍的额定电压，使得电容器组退出运行。所以在选择电容器组的额定电压时需要有效避免这一问题的出现。
5.2 导体等问题
对于并联电容器装置中的分组回路，在选择回路道题截面时，需要依据1.3倍的并联电容器组额定电流进行确定，分组回路的导体截面与并联电容器组的均压线以及汇流母线导线截面是一样的。当有电流从汇流母线和均压线中流过时，其电流数量不会多于分组回路的最大值，因此要提高安全性，选择导线时应依据回路的最大电流进行，使得导线的种类规格减少，避免安装时出现错误。
6结束语
交流同步电网中，无功功率是重要的内容，电网的供电水平、电能的质量、稳定运行以及损耗等都与其有些密切的关系。实际中，很多电网中的元件以及用户都需要消耗无功功率，而且也只能从网络上获得消耗的无功功率，无功功率的传输还会受到很多因素的限制，就出现了无功补偿与无功平衡之间的问题。
参考文献
[1]闫佳庚.探究110kV变电站无功功率补偿装置设计应用[J].企业家天地（下半月刊），2017，02：91.
[2]卢奕城，王素英.深圳110kV变电站无功补偿配置研究[J].中国高新技术企业，2017，23：146-147.
[3]李韶芬.关于110kV变电站无功补偿的研究[J].能源与节能，2015，09：52-53.
论文作者:房芳
论文发表刊物:《电力设备》2019年第6期
论文发表时间:2019/7/16
标签：变电站论文; 电容器论文; 电压论文; 负荷论文; 电网论文; 装置论文; 功率论文; 《电力设备》2019年第6期论文;