（中铁建电气化局集团南方工程有限公司湖北武汉430074）
摘要：近年来，随着电力电子技术的不断发展，非线性电力装置大量投入运行。由于对电网缺乏良好的规划，电力设备配置不够合理，工厂、企业用电不规范等原因，对电网的正常运行产生了许多不良影响。电网谐波污染严重、功率因数低、变压器效率低等问题给电力系统带来了巨大的经济损失。因此，电力系统无功功率要时刻保持平衡，以维持电力系统电压水平，保障安全稳定运行，提高供电质量，减小电能损。合理地使用无功补偿技术，可以有效调整电网电压，抑制谐波干扰，提高供电质量，保证电网安全、稳定的运行。
关键词：20kV；变电站；线路无功补偿；技术研究
着社会的不断进步与发展，用电需求不断增加，为了更好地满足人们的用电需求以及节约电能，我们主要通过改变变电站电压的方式来进行电力的传送。变电站运行中整体的电压稳定状况不同，为了更好地实现变电站运行的安全性以及稳定性，需要通过一定的设备来降低变压器的损耗，这里所说的设备就是无功补偿设备。
一、20kV及变电站线路无功补偿存在的问题
在整个供电系统中，无功功率主要是通过电动机、变压器以及线路等等这几个方面的负荷确定补偿因数，而对于无功电源的补偿设备来讲，一般都是发电机等等，这些设备不会造成电压的消耗。在实际输送电能的过程中，无功功率的存在会造成电压的损耗，这样容易造成变电站线路补偿中存在一定的问题。问题一般包括以下几个部分：
1.无功倒送。电能输送过程中的无功倒送主要是由于电容造成的。电容投入过多或者是过少都会造成无功倒放。如果用户采取固定电容器进行无功补偿的时候，就会增加系统的消耗，是变电站线路的负荷增加。
2.容量补偿问题。变电站在进行无功补偿的时候，会对整个线路以及功率造成一定的影响，在实际的运行过程中，低压补偿虽然对无功功率能够起到一定的提高作用，这样就能够降低一定的损耗。但是从线路上来讲，减小消耗的作用还是比较低的。所以，无功补偿对于20kV变电站线路的影响还是比较大，但是在实际的运行过程中，无功补偿还存在一定的问题，比如说在容量控制上的问题。
3.补偿过多。在输送电能的过程中，电容太多也会对系统的稳定运行造成影响。电容太多就会造成电网的负荷增大，在进行无功补偿的过程中，采用的电容主要使用的是密集型电容器，但是这种电容器的使用不利于分组投切，并且过多补偿冲击电流，需要更频繁的检修，这样就会加大电网的人力，财力等等资源的浪费。
二、线路无功补偿设备
1.发电机。根据发电机产生的电流情况，必须要对电网电压的负载要求进行分析，可以使用无功补偿的功率来调整电网电压，能够有效地提高电网运行的安全性。在三相平衡中可以利用发电机励磁电流的调整对无功功率造成影响，如果出现了大励磁效果，就会导致无功功率的增加，励磁电流小的情况下会增加容性无功功率。但是由此会增加无功功率的输出，影响提升有功功率的消耗。不过发电机具有重要的无功补偿作用，可以提高其技术水平。
2.电容器。电容器的储存电荷可以保持无功平衡，因此可以有效改良电压的质量并提升技术水平。可以使用补负荷的无功功率形成一定的电势差，从而有效提高系统的内部功率参数，确保电压运输的有效性，保持电流的稳定性。数据的计算需要格外重视，尤其是在补偿前后，平均参数会出现变化，根据变化进行计算可以有效计算其有功负载率。
三、无功补偿作用及补偿方式
1.补偿作用。无功补偿在供电系统中有着很重要的作用，它可以提高电网的功率因数降低变压器及传输线路的损耗，同时可以改善供电环境，提高供电效率。因此无功补偿是电力系统的重要组成部分也是实现电力系统经济运行和保证电能质量的基本手段。在设计中合理、准确地选择无功补偿可以提高电网质量，最大限度地减少电网的损耗：但如果选择或使用不当，就可能会造成供电系统的谐波增大电压波动等诸多不利因素。
2.补偿方式。设计中涉及到的无功补偿方式通常有三种：（1）集中补偿：在变电站低压侧集中安装并联电容器组。（2）分散补偿：在变电站低压侧和厂房（车间）配电屏处均安装并联补偿电容器。（3）就地补偿：在用电设备就近处安装并联电容器。20kv变电站采用的补偿方式为集中补偿。
四、20kV变电站内容
1.供电内容。20kV变电站的内容比较复杂，所以最好可以保持在三相平衡的基础上，确定用电设备的有功功率并且注意电能的调节，合理连接用电设备，避免出现故障。可以利用单母线的形式连接线路，对于无功功率的提高有很大的帮助作用。在使用20kV变电站的小区内，分析发现其配电系统功率参数低，所以可以有效提高无功补偿装备功率，具有明显优势。
2.主要设备。设备发挥着重要作用，因此在小区内使用20kV变电站时，需要对变压器格外关注，可以使用20kV的有载调压变压器，而且要注意在有功功率消耗时也会存在无功功率的输送。开关柜的选择也比较重要，主要是可以将其作为控制设备开关，最好选择低压开关柜。
3.信息化。信息化技术在20kV变电站的使用过程中发挥重要作用，主要是利用技术进行调控，计算机的监控系统需要完成信息的实时传递。在一些比较偏远的地区，要考虑到其传送的行程，从而做好全面的数据记录。
五、无功补偿设计
1.低压补偿。电网在进行输配电的过程中，往往会由于损耗过多而造成无功功率的不平衡。为了能够更好减少损耗，平衡无功功率，加大用电户的功率参数，提高用户的用电质量，其中最有效的方式就是配电变压器进行低压补偿，低压补偿的主要包括两个方面的内容，其一就是通过计算机进行监控，其二就是要跟踪负载波动分容偷窃电容器。这种低压补偿能够实现降低线路损耗、节约电能、节约资源的目的。
2.集中补偿。在实际的应用过程中，对20kV变电站进行线路无功补偿最常用的方式就是集中补偿。这种补偿方式主要是用并联电容器的补偿装置，使用方式就是将电容器直接接到变电站的母线上，这样的补偿方式能够在一定程度上提高系统电压的稳定性，并且还能达到功率因素的平衡作用。电容容量在整个变电站中也起着至关重要的作用，电容的电量会影响其无功损耗，所以需要综合调查需要进行补偿的变电站，不断完善无功功率平衡，降低电能的消耗，达到节约资源的目的。
3.杆上无功补偿。杆上无功补偿这种补偿方式主要是针对20kV线路无功补偿。在实际电力的输配送过程中，线路的负荷会由于无功缺额的增大而增大，杆上无功补偿主要是通过减少输电网上的消耗来进行补偿的，达到高山配电线路，修补无功缺额。杆上无功补偿有其自身的优势，其一这种补偿方式的效率高。其二是维修方便，成本低，所以可以长期进行补偿。
4.用户终端分散补偿。这种补偿方式主要是针对低压用户来设计的。一般居民住宅区都是需要大量的电容，用电时间段的不同，用电量也会有很大的不同，用电设备的使用频率也是不一样的，基于这种情况分析，我们可以通过单独补偿的方式进行无功负载的补偿。以此，我们可以利用用户终端进行补偿，这种补偿不仅简单，而且耗资小，便于检修，成本低，功能多，适合进行无功补偿。
总之，对于20KV线路供电半径长和线损率高等现象，分析相关配电网线路分散补偿对应补偿容量以及其补偿位置的确认方式是极为关键的。在总体电网构建以及输配线路的运作中应该利用无功补偿技术，充分降低线路以及对应电能系统的损耗。与此同时，此技术是要求非常严格的一项技术，其对相关电网的运作安全性及可靠性，并且保障其具备较高经济效益都有着关键的意义与作用。
参考文献：
[1]曹丽．用无功补偿的方法降低线损．2017.
[2]王素萍．浅谈20kV变电所无功补偿技术研究.2017.