摘要：近年来，随着我国各方面的实力不断发展。带动了变电所的科技革新。变电所无功补偿装置所采用的设备及运算方法越来越先进，电力网损普遍减少，大大降低了电能损耗，提高系统的稳定性得到了实现，电网的安全运行和户正常用电得到了保障。
关键词：车间变电所 无功补偿
Abstract: in recent years, along with the various aspects of the strength of continuous development. Drive the substation of science and technology innovation. Substation of reactive power compensation device used by the equipment and operation method is more and more advanced, grid generally reduce loss, greatly reduces the power loss, improve the stability of the system are met, the safety operation of the power grid and the household normal electricity has been protected.
Key words: workshop substation of reactive power compensation
中图分类号：TM63文献标识码：A 文章编号：
前言
在各式各样的工作车间中，机械类加工厂房，设备数量多，总安装功率大，功率因数低。虽然配电干线负荷计算时需要系数或者利用系数均较低，但单一配电回路电流仍较大。常规做法中一般采用加无功功率补偿来降低低压线路电流。当机加厂房内未设置变电所时，不同的无功补偿位置，其安装运营成本有很大的不同。本文就无功补偿进行探讨。
一、变电所的无功补偿
变电所的无功集中补偿，是当前电力系统中最主要的补偿形式。这种补偿方式，由于其容量安装集中、投资相对较低、运行维护方便等特点，因而受到普遍的欢迎和采用。但是变电所的无功集中补偿，其补偿容量如何求算?却是一个值得分析的问题。由于变电所的功能和负荷性质不一(例如：城市变电所和农村变电所、枢纽变电所和终端变电所等等)，因而在进行无功补偿时，是不宜以简单的按变压器容量的某一百分比值来决定其补偿容量的，而应该根据变电所的功能和负荷性质的不同，来确定其补偿容量的配置和投切的方式。在1988年能源部颁发的“电力系统电压和无功电力管理条例”中就明确指出：各级电压的电力网和电力用户都要提高自然功率因数，并按无功分层分区和就地平衡．以及便于调整电压的原则，安装无功补偿设备和必要的调压装置。这一指导原则，仍是当前做好变电所无功补偿的重要方针。本文就此对不同功能和不同负荷性质的变电所，在进行无功补偿时，应如何根据其实际情况来合理的确定其补偿容量和投切方式。进行分析和论说，以供广大读者参阅。
供电系统中的变电所，粗略的可区分为：以向10kV配电系统供电的终端负荷变电所、具有向区域电网供电功能并兼有10kV配电系统的枢纽变电所。对以向10kV配电系统供电的终端负荷变电所而言，一般都位于和接近10kV负荷中心，采用双卷变压器。其容量也相对较小，所供用户也大都为中小电力用户，以及较分散的低压用户和居民用户，补偿情况也较差，因此有必要在此类变电所的母线，加装无功集中补偿，以满足用户对无功的需求，此类变电所有：110／10kV、35／l10kV等变电所。对具有向区域电网供电功能和兼有10kV系统的枢纽变电所而言．一般电压较高，采用三卷变压器，其容量也大，它是主系统中一个重要的电源连接点。它在接受电能的同时，又作为系统的联络线并进行电能的再分配，同时又将电能转换成其它不同的电压等级，以便向不同的区域电网或大用户供电，同时向10kV配电系统供电(或根本就没有10kV系统)。例如常见的有：2201110135kV、22011lO／10kV、110／35／10kV等变电所。
二、变电所无功补偿的原则
变电所无功补偿尽量做到分区、分层、分变电所进行无功补偿，到就地补偿，减少无功潮流的目的。一般220／110／35kV变电所无功补偿装置安装在主变35kV母线侧；110／35／10kV、110／10kV、35／10kV电压等级的变电所无功补偿装置安装在10kV母线侧；35／0．4kV、1010．4kV配电所无功补偿装置安装在0．4kV低压侧。
各电压等级的变电所一般均应配置可投切的无功补偿设备。其补偿容量一般可按该变电所最大负荷时一次母线处的功率因数不小于表一所列数值。
电压（KV） 220 35-110
功率因数 0.95-0.98 0.9-1.0
无功功率/有功功率 0.33-0.2 0.48-0
表1 变电所无功补偿配置原则
例：2004年溧阳新建投运220kV茶亭变电所单台主变容量为180000kVA。变电所供电负荷一般为8―9万kW左右，按表一取无功补偿系数0.2，则变电所须补偿无功容量为：
Qb=K?P=0.2*9=18000kvar (1)
该变电所35kV实际安装无功补偿装置为2组，总容量为18000kvar，其中1号电容器组为12000 kvar，2电容器组为6000kvar。该变电所自2004年6月投运至今，根据变电所母线电压升降变化，及时分组投切补偿电容装置，基本能满足运行电压质量要求，同时达到节能目的。
三、无功补偿原理
无功补偿原理电路图和相量如图1、图2所示 。
图1 无功补偿电路图
图2 无功补偿相量图
四、实例
在选择低压无功补偿的位置时(如下图)，C1为变配电所集中补偿，C2为就地集中补偿，C3，C4为单独就地补偿。
变配电所集中补偿时，线路计算电流大，线路损耗高，导线截面大。
就地集中补偿时，相比变配电所集中补偿，用于机加设备的补偿量几乎相同。可有效地降低BC之间的线路电流，降低线路损耗，导线截面相比较变配电所集中补偿时要小。
单独就地无功补偿时，线路电流，及损耗的降低效果也好，但是补偿点过于分散，不利于维护，相同补偿量的情况下需要更多的补偿柜，增大成本。
综合比较机加厂房无功补偿以就地集中补偿为宜。
下面本文就一个工程实例来说明无功就地补偿的计算，补偿量的选择，线路损耗的计算，及要注意的一些问题。
本工程是一个机械加工厂房的改造，对原有机械加工区域的设备进行更新及增加。厂房内没有变配电所，机加部分分为两个区域，考虑从厂区变配电所引来两个回路，分别供电。
区域一：用电负荷为3kwxl，5kWx3，10kW“，25kWx2，30kWxl，35kWx 3，40kWx 1，44kWxl。安装功率327kW。
配电箱不加就地电容补偿：利用系数法计算Ijs=394A，Pjs=130kW，Qjs=225kvar，Sjs=259kVA。(KI=0．13，eosO=0．5)变电所出线开关选用整定500A的塑壳断路器，电缆选用2路(YJV22-3x150+1x95mm2)并联压接。
电容补偿量的选择：QJs=225kvar，考虑到变电所原有电容补偿不能满足新增的无功功率的补偿，但也不能忽视变电所的补偿的存在，故考虑就地补偿只将功率因数补偿到O．8加．9。选择补偿150kvar，补偿后Qjs=75kvar，Sjs=150kVA，Ijs=228A。eosO---O．87，变电所出线开关可整定320A，外线电缆只要选用2(YJV22―3x70+1x35mm2)即可。然后比较一下线路损耗。
线路损耗电量：
其中：R：线路电阻；P：线路传输的有功功率；T：设备运行时间；UL：线路线电压；COS：功率因数。
未加就地电容补偿时，线路长度0．2kin，(假设两根电缆均匀分配电流)单根线路电阻为0．029 Q，Ijs=394A，额定工作Jkd,时线路损耗为：54kWh。
加了就地电容补偿时，线路长度0．2kin，(假设两根电缆均匀分配电流)单根线路电阻为0．062 Q，Ijs=228A，额定工作Ad,时线路损耗为：38kWh。
单日可节约电量16kWh。
而在先期投资电缆也可以节省投资。YJV22．3xlS0+lx95mm2电缆327554腼，YJV22．3x70+1x35删舻 电缆156476元／km。可节约电缆费用约六万八千元。
区域二：用电负荷为35kWx4，40 kWx5，69 kWx4。安装功率616kW。
配电箱不加就地电容补偿：利用系数法计算Ijs=742A，Pjs-=244kW，Ojs=423kvar，Sjs---488kVA。(K1--0．13，eosO=O．5)变电所出线开关选用整定800A的塑壳断路器，若外线电缆选用800A母线敷设，成本较高，外线施工成本也会加大，如果采用就地补偿则计算电流会减小很多。
电容补偿量的选择：Qjs=423kvar，选择补偿量300kvar，补偿后Qjs=123kvar，Sjs=273kVA，Ijs．=415A。cosO=O．89，变电所出线开关就选用整定500A的塑壳断路器，外线电缆选用2路(Y．Ⅳ22．3x150+lx95mm2)并联压接即可。
未加电容补偿时，线路长度0．1km，母线槽电阻为0．0082fl，额定工作八小时线路损耗为： 108kWh。
加了电容补偿时，线路长度0．1km，(假设两根电缆均匀分配电流)单根线路电阻为0．0145Q，额定工作八小时线路损耗为： 30kWh。
单日可节约电量78kWh。
先期投资更可节省费用约九万五千元。
结语
变电所合理配置无功补偿装置，对提高变电所的运行电压，功率因数，降低电网变电所运行中的电能损耗将起重要作用。变电值班运行人员应根据变电所实时运行情况及时投切无功补偿装置，使变电所达到安全、优质、经济运行的目的。
参考文献
【1】伍小杰；白? 动态无功补偿的现状和展望[期刊论文]-煤矿自动化 2000(05)
【2】张元树.周孟然 煤矿电网谐波抑制的有效措施[期刊论文]-科技资讯 2006(33)
【3】(天津大学编)
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。