李飞龙 王建华
浙江桂容谐平科技有限责任公司
杭州合荣电气有限公司
摘要：无功补偿装置能够有效提升变电站的功率因数，并消除谐波，革新旧有的调节方式。这使其成为提升供电质量的优质选择，在越来越多的变电站建设工程中被推广应用。
关键词：无功补偿; 电容器; 谐波
引言
近年来我国的电气自动化系统随着科学技术的稳定发展取得了大量研究成果，电气自动化设备的应用也让各类技术手段得到了广泛应用。其中无功补偿技术的作用在于降低电能在电路当中的损耗，并且保障电力系统的自动化水平实现对于电能的充分利用，有效提升电能利用效率。
1无功补偿的基本原理
有功功率和无功功率是电气系统功率的两种基本形式。在有源电力支撑下，电气设备可实现电能转化为机械能、热能、光等。大部分电气设备都是按照电磁感应原理工作的，在能量转换过程中，部分电能用于建立磁场进行能量交换，对外电路不起作用，造成无功损耗问题。此时，为了提高电气设备的使用效率和确保电力的使用效率，必须对其进行反应性补偿。无功补偿的基本原理是安装一种能够发射体积无功的装置，然后将其与需要大量无功的灵敏度载荷相关联。电容器和电感之间交换能量，感应负荷所需的无功可通过体积无功补偿装置提供。无功补偿可以有效减少电压损失，提高电压水平，从而确保电路的功率因数和传输能力。
2无功补偿设计
无功补偿应通过分区和分层补偿的方式进行有效平衡，防止无功功率超等级传输和远距离传输的问题；其中分区为分区，分层为按电压等级分层。根据1989年中华人民共和国能源部颁布的《电力系统电压无功技术规程》，无功补偿和调压应按以下原则进行:集中补偿和分散补偿相结合；用户补偿和功率补偿相结合；综合平衡与局部平衡相结合；电压调节和降低损耗相结合来降低损耗。集中补偿和分散补偿相结合的原则主要是分散补偿，集中补偿是在变电站安装大容量补偿电容器；分散补偿用于配电电压装置、用户用电设备和配电线路分散的带负荷区域的无功补偿。集中补偿通过集中补偿主变压器的损耗来降低输电线路上的无功功率和供电网络的无功功率。
3技术特征
首先，在远距离输电时，终端和发电系统的要求得到了提高，两端必须满足足够的电压差。但是，当电压差较大时，主动输出功率的损失会增加，从而降低供电效率，从而减缓节能工作，因此技术不适用于长途电力运输。二、电力获取的多维性质。在传统的发电模式中，主动发电占主导地位。以这种方式获取电力主要是基于获取发电机使用无功补偿技术通过无功服务获得电能的情况比较多种多样:除发电机外，还有从调节相机获取电能等手段。第三，使用此技术需要单独控制电压。在整体电气系统中，控制频率通常基于主动平衡作为主体，但相应的电压控制是通过无功平衡实现的，电网节点电压是在整个电网的均匀频率范围内控制的，从而实现。
4无功补偿装置技术应用
4.1无功补偿电容器
当前我国无功补偿电容器应用广泛，传统无功补偿方法是配置无功补偿电容器。并联无功电容补偿器的优点显而易见，维护简单，结构简单，成本低。当电容器c连接时，通过电感l的电流为IR，通过电阻r的电流为IR，电源产生的电流为I1，此时功率因数为cosφ1，相位角为φ1。如果并联电容器c(并联)连接到充电设备或供电设备，则充电设备或供电设备的无功完全来自并联电容器，其负载由并联电容器消耗的感应无功补偿当电容c连接时，由于电流IL和电容IC电流的相反方向，供电电流从I1变为I2，相位角从φ1变为φ2，功率因数从cosφ1变为cosφ2。
由于并联电容器的成本低、安装方便和原理简单，大多数变电站目前使用10kV、35kV和66kV并联电容器。并联电容器只能提供固定容量的无功功率，其器件体积与无功补偿容量直接相关。作为一种无功补偿装置，通过断路器连接到电网的电容器在当前配电网中应用最广泛。电容器产生的感应电流低于电网电压，容积电流超过电网电压。同时，网络负荷具有感应性，感知电流和体积电流相互补偿，得到无功补偿。要防止电容器在电涌电流下进入，请将一定容量的电容器放在反应器的一部分上，以减轻开关电涌和开关电压的影响。无功补偿电容器容易受到电网和电网谐波的影响，这可能是由于感应谐波放大所产生的电压过高所致。
4.2无功功率补偿装置关键元器件设置
无功补偿调节器和电容分切开关是低压配电网无功补偿装置的两个主要组成部分。此外，无功补偿装置还包括电压采样电路、电流采样电路、信号调节电路、主控制芯片和外围电路。对于无功补偿控制器，它在系统无功补偿中起着关键作用。从无功补偿控制器的应用效果来看，具有信号控制、通信、开关、切断操作、关机数据保护、关机或恢复、数据记录、人机交互等多种功能。就电容器而言，重点应放在有效控制其运行上。一般来说，电容断开开关的控制指令是由个人计算机发出的。收到指令后，系统将补偿电容器置于补偿电路中同等电压条件下，实现有效的无功补充。
4.3静止式无功补偿
静态无功补偿(SVC)技术的应用是显着和广泛的。一般来说，当我们需要对无功进行连续快速的控制，以多种方式满足实际需求时，我们需要安装静态补偿器:第一，我们需要调节电压；第二，我们需要保持静态和动态稳定；第三，我们需要例如，在现代配电网中，电网的三相不平衡产生了负序电流和高谐波，使电压畸变更加复杂，出现严重的电压闪烁，功率因数相对较低，导致arwang点的电压下降和电压波动。功率因数降低时的有效控制方法还包括安装反应迅速的SVC补偿器，以确保公共节点的电能质量符合国际要求。
4.4通过有源滤波器实行无功补偿
有源滤波器在无功补偿技术实施过程中可以改进，设备在实际实施过程中可以产生一定量的电流，电流的出现不同于谐波的出现，不仅电流的相对相位，而且还可以缓解甚至补偿影响此外，这些设备比一般技术设备更具响应性和机动性，能够检测和消除其他设备产生的谐波，使它们能够平稳运行。然而，这些设备的备件费用高昂，不利于在实际环境中广泛传播。
4.5并联电容器
并联电容器在无功补偿中的作用主要体现在减少电网损坏和提高电压质量上，技术工具也是通用的。无功补偿有助于减少网络本身的有功功率损失和网络的无功功率消耗。并联电容器技术是通过将补偿的电容器和设备直接连接到同一电路来提高功率因数。变压器负载侧的电压变化是由电容器输入的并联补偿引起的。变压器负载侧的功率因数和电压值可记录在电容器输入之间，并可在电容器移除后进行调整。
结束语
综上所述，无功补偿设计和无功补偿装置包含的无功补偿电容器和无功静止发生器能够有效提升变电站的功率因数，并消除谐波，更改原有的调节方式。通过对无功补偿设计与装置的研究能够更好地促进配电网络的发展。
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