摘要：变电站是改变电压的场所，其电压调整关系到电网的安全、优质和经济运行。为此，行业越来越重视对无功补偿的研究，即通常要求坚持“就地平衡”和“分层分区”的原则，随电压或负荷变化进行调整。据此，本案笔者结合相关知识，探讨变电站设计中的电压调整与无功补偿方式。
关键词：变电站设计；电压调整；无功补偿
引言
随着社会经济的发展，电网供电既要满足社会对用电量的需要，又要保证电能质量，而电网电压是重要的衡量标准及其质量关系到电网的稳定运行。因此，在电力生产与电能传输中，变压器设计人员应深入研究电压调整与无功补偿的问题。其中，无功功率是在交流电路中，因电抗器两端的电压与流过的电流存在90°角的相位差，则不做功能，其是建立感应磁场及实现变压器、电动机等设备运转的必要条件。据此，本案笔者以农村电网为例，浅析变压器设计中的电压调整与无功补偿方式。
一、变电站母线的电压调整
针对变电站的10kV侧母线，其电压调整包括调整变压器有载分接开关、并联电容器组两种方式。在实际应用中，通常要求配合使用以上两种方式，以使母线电压在允许范围内波动。
（一）有载分接开关调压
在有载分接开关调压中，容易产生电弧，则建议在带负载条件下慎重调整分接头，最好不调整。同时，建议在无功充足的前提下调整有载分接开关，究其原因是：在无功严重缺乏时，调整分接头会使大量无功强行从上一级系统载入，从而引起电压损耗增加。在有载分接开关调压中，笔者认为：第一应减少调压次数，并选用在线滤油装置，以减少有载开关轻瓦斯动作的频率；第二提前调整或采用电容补偿方式，以控制分接开关在重负荷时的动作调整；第三应重视巡视检查及完善主变有载开关保护。
（二）电容调压
电容调压是采用无功集中补偿的方式实现间接调压。但目前，在两段10kV的母线上，通常分别装有一组电容器补偿，并都在负荷高峰时投入、在负荷低谷时切除。鉴于无功电容的分组不多，则在投切时或1或0，导致电容调整表现出冲击大、无梯级的特性。同时，在开关投切电容时，容易发生重燃等问题，因此运行单位应尽量减少操作。据此，应在条件运行的情况下，通过机械开关投切电容器来实现调压目的。
二、无功优化调整电压
（一）电容器的投切方法
通过定量分解变电站10kV侧的无功需求发现，其无功基本分为不变的基本无功、变化的部分。理论认为，基本无功仅需固定连接，无需投切，而变化的部分要求用功率大的电力电子器实现快速投切无触点，以保证调压的快速性、灵活度。目前，等级为10kV的电容器在投切时主要采用可控硅。应用表明，使用可控硅既可不用有载分接开关和操作开关，又可保证母线电压和功率因素在允许范围内，如此对提高母线电压意义重大。为了增加可调的容量组合数，可控硅的组数至少2组，但无功容量少的系统可用一组可控硅或“一用一备”两组。在整个系统中，总开关共设一个，且其要求带隔离刀闸。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于固定连接的电容器，建议选用现运行的电容器，并与可控硅阀、触发控制屏等一并装在电容器室内，同时要求在室内装一台空调，并在高温时，自动启动空调，以免可控硅发生污闪。在变电站设计时，还应提供直流电源供控制保护屏、10kV母线及主变低压侧出口的TA信号供控制保护屏。在控制和触发可控硅时，选用工控机，用以显示系统的无功、有功、电压、电流、功率因素等参数及实现电压越限报警，并利用同步通讯功能来传递目前的参数。
（二）无功补偿点的选择
据研究，倘若自动投切部分在线路的1/2处，那么控制器的检测范围仅为线路1/2后的负荷电流，继而导致仅补偿无功的1/2；倘若自动投切部分在线路出线的附近，那么便不会出现无功补偿不足的现象。但线路过长会增加线路损耗及降低线路的末端电压，因此在一点大容量多级自投切时，很难确定具体的安装点。
（三）无功补偿方式
在变电站集中补偿时，通过装设一定数量的无功补偿装置，可平衡低压用户的无功功率，并控制其在电网中的传输。其中，建议选用优化的无功补偿装置。在无功采样时，选择三相电流、电压信号，其中控制量为无功电流，参考限量是用户设置的功率因素，即：通过控制单元处理，得到A、B、C相的无功待补量，同时发出投切信号。对于无功补偿方式，可通过死结部分电容器来补偿基本无功，而剩余的部分选择梯级容量电容器组，并通过改变电容器组的接线方式来调整其容量。目前，较为常用的电容器组接线方式包括（双）三角形、（双）星形，其中一般变电站尽量采用星形接线，因为其可提供多种保护方式，从而防止部分电容器在故障击穿短路时发生爆炸。对于投切开关，建议通过选用固态继电器来进行无触点投切，且其响应速度是20ms及零电压、零电流投切，因此不会对系统产生冲击作用。鉴于农村电网对数据采集的要求低，且数据量较少，则可用掌上电脑采集就地补偿装置的数据，其中掌上电脑的使用具有容易操作、方式简单及线路维护简单等优点。
结语：
综上，在变电站设计中，通过采用上述电压调整与无功补偿方式，具有下列优势：通过调控无功功率的潮流及调整系统的电压，稳定了系统的电压；提高了功率因素；降低了线路损耗、非线性负荷对电压的影响及其谐波干扰，从而提高了电能的质量；抑制了低频同步振荡及增强了对其的阻尼。总之，社会经济的发展要求更高质量的电能作为支撑，因此作为衡量电能质量的重要指标，电网电压应保持稳定，则要求参与变电站设计的每一位人员都能认识到优化电压调整与无功补偿方式设计的重要性，且在未来的工作中，还应坚持“与时俱进”的原则。
参考文献
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论文作者:魏小文
论文发表刊物:《电力设备》2017年第6期
论文发表时间:2017/6/14
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