无功补偿装置在电力系统应用论文
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无功补偿装置在电力系统的应用
摘要：本文介绍的是无功补偿在电力系统中的应用，无功补偿对电网安全、优质、经济运行具有重要作用，因此无功补偿是电力部门在节能减排大背景下越来越关注的一个问题。
合理选择无功补偿方案和补偿容量，能有效提高系统的电压稳定性，保证电网的电压质量，提高发输电设备的利用率，降低有功网损和减少发电费用；本文是对阳泉电网近几年来无功系统中低压配网总结回顾的基础上，重点对近年来新推出的分组和动态补偿装置展开分析，在补偿功率因素和经济性以及可行性等方面进行探讨。
关键词：无功补偿装置固定分组动态功率因素
1 课题研究背景、意义、要解决的问题及范围
1.1 本课题的研究背景及意义根据设计规程，固定无功补偿容量不宜过高，一般不应超过主变容量的15%，当主变轻载时，必须及时切除所投入的电容器，否则可能会因为过补偿造成电压升高，进而引发电网和设备事故，已安装固定电容器组进行无功补偿的变电站，其补偿方式只能是投或停，不能随实际无功负荷的变化调整无功补偿容量，当无功负荷波动较大时，容易发生过补偿或欠补偿现象，甚至引发事故，固定补偿只适用于负荷变化相对稳定的变电站，随着近年来经济的发展，越来越多的企业在当地建立起来，且随着人民生活水平的提高，用电需求也在不断的发生变化，这样使得辖区范围内的35kv农网变电站的负荷波动也越来越大，固定补偿难以满足需求，已达不到无功补偿的目标（补偿容量不能随着
下级负荷变化而调整，导致出现过补或者1个站的10kv i段过补反送ii段欠补现象）。
由此无功补偿对电网安全、优质、经济运行方面具有重要作用，因此无功补偿成为各个电力部门在节能减排大背景下越来越关注的一个问题。
合理选择无功补偿方案和补偿容量，能有效提高系统的电压稳定性，保证电网的电压质量，提高发输电设备的利用率，降低有功网损和减少发电费用；随着无功补偿技术的发展，近几年市场上出现了一些新的无功补偿技术，分组和动态无功补偿装置，新技术和以往固定补偿的有机结合，使得电网的无功功率因素达到了一个新的指标。
现今阳泉平定地区负荷变化也相对较大，无功补偿优化也显得尤为必要。
平定供电支公司辖区范围内的全部35kv农网变电站均采用固定无功补偿电容器组，每组分别并接在10kv两段母线上，电容器组采用单星型接线。
近年来阳泉电网的发展较快，考虑到系统增容快、负荷增加等多种情况，此次无功完善工程中无功补偿容量拟保留一定裕度。
1.2 本课题要解决的问题本课题主要解决的问题：如何设计满足要求的无功补偿系统方案及论证方案的可行性，如何最大限度提高电网的无功补偿功率因素，进而可以提高系统的电压稳定性，保证电网的电压质量，提高发输电设备的利用率。
1.3 本课题研究的范围开展本课题研究的控制对象是无功补偿系统；研究的目的是利用无功补偿技术发展的最新成果，对电网无功补偿方式进行研究；研究工作是在对电网近几年无功补偿全
面回顾总结的基础上，对重点分组补偿技术展开研究。
2 无功补偿改造方案
以阳泉平定电网为例，现选取五个变电站（万子足、柏井、大峪、冶西、东回）无功补偿系统、无功自动投切系统的完善改造进行说明。
根据国家电网文件下达的国家电网科[2010]342号文件《关于印发农村电网无功优化补偿技术导则等标准的通知》及阳泉平定地区实际电网情况，提出以下两个完善改造方案：
2.1 分组自动投切方案在负荷波动较大的变电站，选用自动投切无功补偿模式，可根据无功负荷的变化自动投切电容器组，使功率因数和电压保持在规定范围内，避免出现较为严重的过、欠补偿现象。
使无功功率尽可能实现分站、分压、分线平衡，降低高压配电网损耗；也可实现电容器组自动循环投切，使电容器及其配套开关设备使用几率几乎接近，延长设备使用寿命，还可以与有载调压变压器配合，实现电压无功综合自动控制，并具有过电压等保护功能。
2.2 svg动态平滑无功补偿以进线无功功率及母线电压作为控制目标，动态跟踪变电站功率因数及电能质量变化，并根据变化情况动态调节无功输出，实现变电站在任意负荷下的高功率因数运行。
3 改造方案的可行性
3.1 自动投切无功补偿
3.1.1 可行性论证原固定无功补偿电容器组装于户外，占地
面积2x（长4.9米x宽3米）=29.4平米，采用自动投切无功补偿方案，需将原固定电容器拆除，在原位置装设新的自动投切无功补偿装置（长2.7米x宽2.0米x高2.55米）。
增容工程只需在站内原位即可完成，不存在征地拆迁跨越等问题，无功补偿更换可以分段分组进行，对全站的供电连续性没有影响，该方案是可行的。
3.1.2 运行分析在正常工作状态下，一、二段母线补偿装置通过控制器之间的配合，使一、二段补偿装置相当于一套补偿装置“二合为一”，每段分3级补偿，则可达到分多级补偿，共有8种补偿方式，最终实现分站、分压、分线平衡，最大限度的降低高压配电网损耗的目的。
3.2 svg动态平滑无功补偿
3.2.1 可行性论证本装置由链式无功发生器（svg）、铁芯连接电抗器等组成，成套装置额定补偿容量为感性2000kvar～容性2000kvar。
svg成套装置户外布置时，户外型壳体尺寸为（长5700米x宽2000米x高2750米），需将原固定电容器拆除，同时在长度方向上扩建2米。
增容工程只需在站内原位即可完成，不存在征地拆迁跨越等问题，无功补偿更换可以分段分组进行，对全站的供电连续性没有影响，该方案是可行的。
3.2.2 运行分析成套装置应满足无功功率、电压调节、功率因数及谐波治理等的技术要求，并可以达到以下技术指标：
①功率因数补偿35/10kv进线点的实时功率因数值高于0.95
（滞后、无过补）。
②谐波要求在补偿容量范围内，注入系统的谐波电流和10kv 母线电压总谐波畸变率低于国家标准《电能质量、公用电网谐波》gb/t14549-93。
允许的谐波电压畸变如下：■
③输出容量成套装置以10kv侧母线无功功率、10kv母线电压作为控制目标，成套装置无功调节范围为±2000kvar。
④响应时间成套装置可动态跟踪电网电压变化及负载变化，并根据变化情况动态调节无功输出，实现高功率因数运行。
闭环响应时间不大于10ms，控制系统响应时间不大于1ms。
⑤谐波特性成套装置输出谐波电流总畸变率（thd）小于3％，成套装置可实现13次以下有源滤波功能，达到输出电压谐波含量满足国标要求。
⑥过载能力成套装置应具有短时过载能力，过载无功补偿容量为成套装置总容量的15%。
⑦冷却方式成套装置采用强制风冷，先进技术，运行安全可靠，适应现场环境。
4 两种补偿方案的比较
4.1 自动投切无功补偿节能降损、提高输变电设备的输送能力，其节能效果明显、跟踪补偿效果好、免维护、自动化程度高、造价合理等。
4.2 svg动态补偿svg动态补偿（方案二）：其特点是响应迅速，主要用于电弧炉、轧钢设备、矿井提升机、电力机车牵引等特
殊的冲击性负荷设备，以维持设备正常运行为目的。
设备造价极高，运行可靠性中等，后期维护困难，运行成本高。
就节能降损投资回报率而言其效果不如分组补偿。
参考文献：
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作者简介：王韶华（1969-），男，山西阳泉人，毕业于华北工
学院，工程师，多年从事电力生产与管理工作。
