淺談電氣自動化生產中無功補償技術的合理化應用

摘 要：對無功補償措施和它的特點進行了詳細的講解，在電氣自動化設備中使用無功補償技術可以提升電氣自動化的增容、減少供配電運行的損耗、供配電系統的網絡電壓因其能夠穩定、能夠控制其在體系中運行的電壓增長幅度，減少供電系統因諧波電流造成的損壞展開了系統的解析。同時從配電線路、變電站、電力用戶無功補償方面對電氣自動化中的無功補償措施的使用開展了深入的探索。

關鍵詞：無功補償；電氣；影響；自動化

1 無功補償的概念及其特點

1.1 無功補償及作用

無功補償是指為滿足電力網和負荷端電壓水平及經濟運行的要求，必須在電力網和負荷端設置的無功電源，如電容器、調相機等。

1.2 無功補償的特點

使用無功功率最多的機器是具有電感性負荷的變壓設備、異步電動設備等。變壓設備差使用百分之二十左右，異步電動機使用百分之六十左右；架空供電電纜、整流機器、電抗設備使用百分之二十左右。所以能夠得出，消耗無功功率最多的設備是架空供電電纜、變壓設備、異步電動機。使用動態無功補償或者靜態無功補償單位供電系統中所要使用的無功功率，以提升單位的用電功率因數，使單位的供電系統能夠安全合理經濟的使用。

2 電力無功補償的關鍵技術

2.1 電力負荷的功率因數

功率因數是指電力網中通過線路、變壓器的視在功率供給有功功率所占百分數。在電力網的運行中，功率因數越大越好，如能做到這一點，則通過電力設備的視在功率將大部分用來供給有功功率，以減少無功功率的傳輸，減少有功功率損耗。適當提高用戶的功率因數，充分發揮供電設備改善電壓質量。在這種情況下，當為零時，則其功率因數為l。因此，提高功率因數實際上就是減少用電設備的無功功率需要量。

2.2 并聯電容器補償無功功率的作用及方法

2.2.1 并聯電容設備進行無功補償的功用

它是一種既節約用電又能夠供應優質電的措施。因為，無功補償時使用電容設備主要的工作原理是提升用電負載的功率因數，既可以減少電纜的損耗，又可以提升電壓的品質。所以使用無功補償用來減少電壓損耗以及電網電纜的損耗是一種普遍的措施。提升功率因數既可以降低電網消耗的無功以及有功功率，并且還提升了變壓設備和電力電纜的容量利用率以及降低電壓降幅。直接把電容設備和被補償的設備并聯在一起，提升功率因數。

2.2.2 無功補償電壓的調整

并聯補償電容器的投入與切除都要引起變壓器負載側電壓的變化，因此可以通過電容器投入與切除來提高變壓器負載側的電壓質量。

3 無功補償技術在電氣自動化中的應用

3.1 主要方案

3.1.1 真空斷路器投切電容器

這種補償手段一般不在另外安裝專門的放電設備，電容設備直接經過高壓母線上電壓互感設備的一次繞組電阻進行放電。在電容設備中連接有熔斷設備的FU作短路保護預防電容設備被高壓擊穿。在電容設備處可以適當的串聯電抗設備，能夠降低電容設備在合閘時發出的沖擊涌流以及能夠預防電容設備和線路電感設備串聯產生諧振。能夠為高壓母線變壓設備、電力系統以及高壓線路有效的開展補償，能夠大力提升電力的功率因素，而且成本不高。

3.1.2固定濾波器和晶閘管調節電抗器按照諧波的要求進行固定濾波設備的設計，串聯電抗設備以及晶閘管反并聯，能夠調節晶閘管觸發角以此改變留過電抗設備的感性電流，使感性電流和并聯濾波設備中多余的無償電流相抵消，達到功率因數的標準。其優點是調節性能好、使用的晶閘管數量不多、反應速度快、固定濾波設備運行時間長；不好的就是TCR也會發出諧波。

3.1.3 固定濾波器和晶閘管調節變壓器

用高漏抗變壓器代替方案中的電抗器即得到這種補償方案。由于高漏抗變壓器制造麻煩，有功損耗大，這種補償方案并沒有得到廣泛應用。

3.2 電氣自動化中使用無功補償措施，如某變電站，其是這個供電范圍內的主要供電站，具有不同等級的配電電纜為使用者提供不等電壓的電。依據按照級別補償，就地平衡的準則，電力用戶所取到的電和配電線路的無功功率應該是平衡的，不會向變電站需求無功電力。容性無功補償設施主要是對主變壓設備的無功損耗進行補償，同時也會對負荷側進行補償。根據主變壓設備的容量來確定容性無功補償裝置的量，可以按照主變壓設備容量的百分之十到百分之三十確定，同時，其在高壓下側功率不能少于零點九五，才能達到主變壓設備處于最大負荷35到110千伏時的標準。當主變壓設備每臺設備的容量都達到40兆伏安之上時，主變壓器設備必須要安裝兩臺及以上的容性無功補償設施。

所以，變電站要把補償自身消耗的無功功率作為主要工作。變電站補償的容量，按照以下的準則來確定：一針對變電站來說，無功補償主要補償空載以及負載的無功損耗。根據上條準則得出按照主變壓設備容量的百分之十到百分之十五確定35千伏變電站的補償容量，按照主變壓設備容量的百分之十五到百分之二十確定110千伏變電站的補償容量。二在一些變電站中，大部分的變壓設備普遍在負荷情況下工作，那么補償容量可以設定在最小值，大概是主變壓設備容量的百分之八到百分之十，比主變壓設備在空載時無功損耗量稍微大一點。等以后增加負荷時，可以再進行調整補償容量。三對于某些負荷重、電壓降大、電壓質量不能滿足要求的變電站，可按提高電壓幅度的要求選擇補償容量。但這種補償容量一般都大于經濟補償容量。因而其部分補償容量應作臨時性裝設，以便在必要時可以往其他地方調整。

3.3 配電線路的無功補償

盡量使分支線路的無功功率平衡是最基本的分支線路補償法原則，補償分支線路的無功功率可以減少主干線路對分支線路進行無功功率的補償壓力。（1）對分支線路的補償量可以根據分支線路所裝置的配電變壓設備的空載無功損耗來決定；（2）補償點應該設置在負荷較大的分支線上；（3）針對較小的分支線路和一些配電變壓設備，可以當它當做主干線上所要消耗的負荷，按照需求量適當的進行補償；（4）全部的配電變壓設備損耗的負載無功都需要用戶自己進行補償，如果用戶補償的量不夠或者沒有補償，就會向主干線汲取補償無功。從上述幾點可以得出，配電變壓設備的空載無功損耗決定了線路補償量。安置上負荷以后，用戶對補償產品裝置不夠的話，線路會出現缺乏補償的情況。雖然這也不是最好的補償措施，但是能夠滿足補償量的百分之七十需要，針對現在我國配電線路來說，這種補償量也是很好的了。在國際上，配電電纜中負荷分布不同的范圍，裝置的無功補償電容設備，它的最佳補償量和最優裝置地點都是通過計算機計算來決定的，電容設備可以分為固定模式和可投切模式，可投切電容設備是依據負荷的大小，根據時間或者電壓自動的進行投入補償或者退出補償，以達到最佳補償為目的。

4 結束語

最近幾年，我國經常借鑒國外的先進措施，與我國的措施相結合，我國利用電氣自動設備對無償補償以及治理諧波技術開展了很多深入的研究，研究中多數都是希望在基本波動下補償引出負荷的感性無功功率，這在提升電氣自動化的功率因數、減少負荷、組建濾波通道以濾除抵消規定的諧波有著很大的幫助作用，但是在應用到實際的操作過程中，各自有著各自的特點。文章總結了在實際操作中電氣自動化使用的無功補償措施，為進一步深入研究無功補償措施提供了參考。

參考文獻

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