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摘要：变电设计中应用无功补偿原理的主要目的是为了改善电网运行环境，最大限度地减少电网中输电线路、变压器等设备所造成的电压损耗，达到提高电网供电质量与供电可靠性的目的，本文对变电设计中的无功补偿进行分析，
关键词：变电设计；必要性；无功补偿
中图分类号：F407文献标识码： A
前言
我国电力工业一直保持稳定发展的状态，尤其是步入21世纪以后，国家电网的建设规模与覆盖面积不断扩大，电网发展逐渐显现出强劲势头。但在发展背后，由于我国地理环境、国民经济发展环境、水资源环境等条件的限制，使得国内电厂建设陷入分布不均、供电不良的困境。为了解决这一问题，克服电网供电不良的困难，就必须采取措施，提高电网中电能的输送质量，为减少电网线路损耗、维持电网运行稳定、提高人民用电质量提供有力保障。鉴于无功功率传送对电网电压、电能质量以及功率损耗有着严重影响，因此对变电设计中的无功补偿进行探讨便显得尤为重要。
一、无功补偿的必要性
阻感负载以及大量的谐波源要正常工作，必须消耗一定的无功功率。它们所需要的无功功率必须从网络中某个地方获得，显然这些如果都要由发电机提供并经过远距离传递是不合理的，通常也是不可能的，合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，这就是所谓的无功补偿。
目前我国城市电网的电压质量不高，有相当数量的城网电压没有达到部颁标准，严重影响电器工作的安全。电压质量不高的原因是多方面的，因为电能在生产、传输、分配、消耗的过程中，要产生电压降落△U＝（PR+QX）/U，如果感性无功功率很大，故电压降落大，所以末端电压偏低，严重影响电能质量，对社会和居民都将带来经济损失，故进行无功补偿，减少电压降落，提高电能质量。
目前全国主要能耗指标与发达国家相比还有一定差距，输电线损率比国际先进电力公司高2%到2.5%，全国电网综合线损率还需要进一步降低。总之，无功电源不足（过剩）和分配不合理是造成电压质量低和能量损耗大的根本原因。
二、无功补偿的分类
无功补偿的全称是无功率补偿。功率高的电力系统可以使用更多的用电设备，对于人们的生活就有改善作用。无功补偿可以减少电流在变电站中德损失，从而提高变电站的输入功率，保证输出功率的稳定与提高。无功补偿的设备在变电站中是不可或缺的，它不仅可以提高供电站的功率，保证电压的稳定，还能提高电力系统的利用率，更方便人们的社会生活。一旦无功补偿设备在使用中出现错误，很有可能导致输出电压的不稳定性，无法满足人们对电力的需求，增加用电的危险性，给社会生活各个方面带来安全隐患。目前存在的无功补偿大致分为视在功率、有功功率、无功功率。
1、视在功率主要值得是在电力线路中，电压和电流之间存在的差距与两者之间的乘积，通常在计算的过程中都是采用符号S表示，在计算的过程中通常都是有电流和电压进行相乘得出的一种功率形式。
2、有功功率指的是在交流電路中，电源在一定周期内发生的顺时功率变化和平均值变动现象，就目前的电力能源输送情况分析而言，有功功率主要值得是其在工作中所负载电阻消耗的能源和功率。这种能源形势通常以P来表示。
3、在一般情况下，电感或者电容在线路中的运行情况下，通过将电源能量将电能质量转变成为相关能量储存起来，然后在应用的过程中将其返还给电磁场或者电源，以供电源进行良好工作。这种交换过程中没有受到其他环节的影响，也未曾发生过相关电能变动，因此在这个过程一般而言都是无功率值的过程，也被称之为无功功率，用符号Q表示。
三、变电设计中的无功补偿
1、在安装要求
变电设计中引入无功补偿，或者说利用无功补偿方式来进行变电设计，配置补偿装置时，需要考虑的首要因素是该装置系统的稳定性能、电网实际电压大小、无功平衡和有功分配等等，以这些因素条件作安装依据，合理选择无功补偿装置的安装位置、布线方式以及控制保护方式，并结合装置安装地点的地理条件，选择合适的、正确的安装方式。这些装置大部分都安装在架空的线路上，都要配置低压的避雷器，放置雷击现象的出现。另外，其它工艺技术，在经门板的二次线应用绝缘扎带捆绑，防止损坏绝缘层。线路中的一次、二次电缆在经过金属孔的时候，要套上橡胶衬套，能够防止线路出现损伤。
2、装置运行技术要求
线路中无功补偿保护功能，在过压保护这方面，电网电压超过1.2倍电容器额定电压时应予以切除，总时间不超过60s。通过参数设置亦可实现欠压保护。关于失压保护，装置在断电后控制开关自动断开，保证在再通电时各电容器组处于分断状态。断电后自检复归，并重新投切电容器，防止电压的骤然升高。在线路短路保护这方面主要是由快速熔断器和塑壳开关实现的。缺相保护。当相电压低于65%额定值时，视为断相，由控制器切除输出回路。另外，在谐波保护这方面，压或电流谐波超过电压或电流谐波畸变率上限值（可设定）后，控制器发出指令将各电容器组逐组退出。由无功补偿控制器实现电容器组的循环投切，即先投先切，以平均使用电容器组，延长其使用寿命。熔断器的额定电流推荐选择为电容器额定电流1.5～2.0倍，可满足大部分使用负荷要求。如果线路中的电压不第一400V，保证电容器电容容量能充分输出，实现对线路的补偿。
3、设计原则
变电站电容器无功补偿装置是作为电力系统的重要节能设备存在的，是维持电网电压的关键设备，需要较大的投资，在电力生产与电能传输中，无功的合理分配和补偿是摆在设计人员而前的艰巨任务。遵循“不能过补，只能欠补”的原则，结合国家变压器设计标准，总结出如下几点变电无功补偿容量配置的主要原则:第一，变电无功补偿容量应当以线路参数、主变负载系数、主变参数为依据，来实施理论性的计算；第二，以“不能过补，只能欠补”为前提，来避免无功倒流，且理论计算值必须大于实际的补偿容量；第三，电容器每组的补偿量应当以相应主变容量为依据来加以确定，不适合平均分配，从而为随负荷情况投退或随主变投停相应电容量提供便利。
4、装置的散热功能设计
由于进行无功补偿的都是在户外进行，保护电容器的时候会产生很大的热量，要满足设备的散热要求。可以在箱子的顶部，设计一个散热通道。在，控制器的零线和地线接法设计的时候，要把两者分开，因为进行三相负荷不平衡时，会产生零电位漂移，如果零线和地线设计时短接会影响计量的准确性。关于接地要求这方接地螺丝的大小不要小于12平方毫米，要设立一个明显的接地标志，接地线可使用不小于10平方毫米，这种线的特点是双塑线，外套为PVC套管，接到接地极。接地电阻应小于10Ω。
5、变压器低压侧无功补偿
变压器低压侧无功补偿时，可做出如下考虑:一方面，轻负荷情况下，配电网倒送无功会增加功率损耗，不具备经济性，故应当加以避免；另一方面，越高的功率因数，单位补偿容量的降损效果就会降低，出于对节能效果最大化的考虑，提高功率因数至0.95较为科学、合理。故在配置无功补偿容量时，就可定为约0.125倍数的变压器容量。
结束语
随着国家经济的发展和电力系统的不断更新，无功补偿成为维护电力系统正常运行的重要举措。无功补偿技术十分复杂，不仅对电流有严格的要求，同时对硬件的性能也有严格的把关。系统的管理者与执行者需要提高自身电力及其自动化专业知识的储备，专业素质与自身实践相结合，更好的发展无功补偿技术。只有又好又快发展无功补偿在变电站中的设计，才能使电力系统稳定快速发展，为人们的日常生活提供便利，并且提高国家经济与机械工业发展，甚至对国家高端产业都有着不可磨灭的积极影响。
参考文献
[1]王军维.浅谈无功补偿在电力系统中的应用[J].科技资讯.2008(18)
[2]肖冠军.变电站设计中的电压调整与无功补偿[J].建筑电气,2008(10)
[3]曾国扬.浅议无功功率在电力系统中的应用[J].科技资讯.2010(18)
关键词：变电设计；必要性；无功补偿
中图分类号：F407文献标识码： A
前言
我国电力工业一直保持稳定发展的状态，尤其是步入21世纪以后，国家电网的建设规模与覆盖面积不断扩大，电网发展逐渐显现出强劲势头。但在发展背后，由于我国地理环境、国民经济发展环境、水资源环境等条件的限制，使得国内电厂建设陷入分布不均、供电不良的困境。为了解决这一问题，克服电网供电不良的困难，就必须采取措施，提高电网中电能的输送质量，为减少电网线路损耗、维持电网运行稳定、提高人民用电质量提供有力保障。鉴于无功功率传送对电网电压、电能质量以及功率损耗有着严重影响，因此对变电设计中的无功补偿进行探讨便显得尤为重要。
一、无功补偿的必要性
阻感负载以及大量的谐波源要正常工作，必须消耗一定的无功功率。它们所需要的无功功率必须从网络中某个地方获得，显然这些如果都要由发电机提供并经过远距离传递是不合理的，通常也是不可能的，合理的方法应是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，这就是所谓的无功补偿。
目前我国城市电网的电压质量不高，有相当数量的城网电压没有达到部颁标准，严重影响电器工作的安全。电压质量不高的原因是多方面的，因为电能在生产、传输、分配、消耗的过程中，要产生电压降落△U＝（PR+QX）/U，如果感性无功功率很大，故电压降落大，所以末端电压偏低，严重影响电能质量，对社会和居民都将带来经济损失，故进行无功补偿，减少电压降落，提高电能质量。
目前全国主要能耗指标与发达国家相比还有一定差距，输电线损率比国际先进电力公司高2%到2.5%，全国电网综合线损率还需要进一步降低。总之，无功电源不足（过剩）和分配不合理是造成电压质量低和能量损耗大的根本原因。
二、无功补偿的分类
无功补偿的全称是无功率补偿。功率高的电力系统可以使用更多的用电设备，对于人们的生活就有改善作用。无功补偿可以减少电流在变电站中德损失，从而提高变电站的输入功率，保证输出功率的稳定与提高。无功补偿的设备在变电站中是不可或缺的，它不仅可以提高供电站的功率，保证电压的稳定，还能提高电力系统的利用率，更方便人们的社会生活。一旦无功补偿设备在使用中出现错误，很有可能导致输出电压的不稳定性，无法满足人们对电力的需求，增加用电的危险性，给社会生活各个方面带来安全隐患。目前存在的无功补偿大致分为视在功率、有功功率、无功功率。
1、视在功率主要值得是在电力线路中，电压和电流之间存在的差距与两者之间的乘积，通常在计算的过程中都是采用符号S表示，在计算的过程中通常都是有电流和电压进行相乘得出的一种功率形式。
2、有功功率指的是在交流電路中，电源在一定周期内发生的顺时功率变化和平均值变动现象，就目前的电力能源输送情况分析而言，有功功率主要值得是其在工作中所负载电阻消耗的能源和功率。这种能源形势通常以P来表示。
3、在一般情况下，电感或者电容在线路中的运行情况下，通过将电源能量将电能质量转变成为相关能量储存起来，然后在应用的过程中将其返还给电磁场或者电源，以供电源进行良好工作。这种交换过程中没有受到其他环节的影响，也未曾发生过相关电能变动，因此在这个过程一般而言都是无功率值的过程，也被称之为无功功率，用符号Q表示。
三、变电设计中的无功补偿
1、在安装要求
变电设计中引入无功补偿，或者说利用无功补偿方式来进行变电设计，配置补偿装置时，需要考虑的首要因素是该装置系统的稳定性能、电网实际电压大小、无功平衡和有功分配等等，以这些因素条件作安装依据，合理选择无功补偿装置的安装位置、布线方式以及控制保护方式，并结合装置安装地点的地理条件，选择合适的、正确的安装方式。这些装置大部分都安装在架空的线路上，都要配置低压的避雷器，放置雷击现象的出现。另外，其它工艺技术，在经门板的二次线应用绝缘扎带捆绑，防止损坏绝缘层。线路中的一次、二次电缆在经过金属孔的时候，要套上橡胶衬套，能够防止线路出现损伤。
2、装置运行技术要求
线路中无功补偿保护功能，在过压保护这方面，电网电压超过1.2倍电容器额定电压时应予以切除，总时间不超过60s。通过参数设置亦可实现欠压保护。关于失压保护，装置在断电后控制开关自动断开，保证在再通电时各电容器组处于分断状态。断电后自检复归，并重新投切电容器，防止电压的骤然升高。在线路短路保护这方面主要是由快速熔断器和塑壳开关实现的。缺相保护。当相电压低于65%额定值时，视为断相，由控制器切除输出回路。另外，在谐波保护这方面，压或电流谐波超过电压或电流谐波畸变率上限值（可设定）后，控制器发出指令将各电容器组逐组退出。由无功补偿控制器实现电容器组的循环投切，即先投先切，以平均使用电容器组，延长其使用寿命。熔断器的额定电流推荐选择为电容器额定电流1.5～2.0倍，可满足大部分使用负荷要求。如果线路中的电压不第一400V，保证电容器电容容量能充分输出，实现对线路的补偿。
3、设计原则
变电站电容器无功补偿装置是作为电力系统的重要节能设备存在的，是维持电网电压的关键设备，需要较大的投资，在电力生产与电能传输中，无功的合理分配和补偿是摆在设计人员而前的艰巨任务。遵循“不能过补，只能欠补”的原则，结合国家变压器设计标准，总结出如下几点变电无功补偿容量配置的主要原则:第一，变电无功补偿容量应当以线路参数、主变负载系数、主变参数为依据，来实施理论性的计算；第二，以“不能过补，只能欠补”为前提，来避免无功倒流，且理论计算值必须大于实际的补偿容量；第三，电容器每组的补偿量应当以相应主变容量为依据来加以确定，不适合平均分配，从而为随负荷情况投退或随主变投停相应电容量提供便利。
4、装置的散热功能设计
由于进行无功补偿的都是在户外进行，保护电容器的时候会产生很大的热量，要满足设备的散热要求。可以在箱子的顶部，设计一个散热通道。在，控制器的零线和地线接法设计的时候，要把两者分开，因为进行三相负荷不平衡时，会产生零电位漂移，如果零线和地线设计时短接会影响计量的准确性。关于接地要求这方接地螺丝的大小不要小于12平方毫米，要设立一个明显的接地标志，接地线可使用不小于10平方毫米，这种线的特点是双塑线，外套为PVC套管，接到接地极。接地电阻应小于10Ω。
5、变压器低压侧无功补偿
变压器低压侧无功补偿时，可做出如下考虑:一方面，轻负荷情况下，配电网倒送无功会增加功率损耗，不具备经济性，故应当加以避免；另一方面，越高的功率因数，单位补偿容量的降损效果就会降低，出于对节能效果最大化的考虑，提高功率因数至0.95较为科学、合理。故在配置无功补偿容量时，就可定为约0.125倍数的变压器容量。
结束语
随着国家经济的发展和电力系统的不断更新，无功补偿成为维护电力系统正常运行的重要举措。无功补偿技术十分复杂，不仅对电流有严格的要求，同时对硬件的性能也有严格的把关。系统的管理者与执行者需要提高自身电力及其自动化专业知识的储备，专业素质与自身实践相结合，更好的发展无功补偿技术。只有又好又快发展无功补偿在变电站中的设计，才能使电力系统稳定快速发展，为人们的日常生活提供便利，并且提高国家经济与机械工业发展，甚至对国家高端产业都有着不可磨灭的积极影响。
参考文献
[1]王军维.浅谈无功补偿在电力系统中的应用[J].科技资讯.2008(18)
[2]肖冠军.变电站设计中的电压调整与无功补偿[J].建筑电气,2008(10)
[3]曾国扬.浅议无功功率在电力系统中的应用[J].科技资讯.2010(18)