電氣自動化中的無功補償技術分析

樊偉平

摘要：本文主要分析了電氣自動化中的無功補償技術要點，并探討了無功補償技術在電氣自動化中的應用。

關鍵詞：電氣；自動化；無功補償；變壓器

隨著經濟的迅速發展，我國的電氣行業自動化業方面更進了一步。電氣自動化技術被日益廣泛的運用于國民生產中，比方說被運用于高速電氣化鐵路的牽引系統中。但是因為電氣自動化設備中單相電力牽引負荷的復雜性，因此，無功功率增大和注入電力系統較大的負序及諧波含量的可能性極大，而這種情況會因為電氣自動化程度的加深不斷擴大，最終導致電氣自動化不夠安全可靠。

1.電氣自動化中的無功補償技術要點

首先，合理確定補償容量：補償容量是電力補償中的重要參數，應該以科學方式來確定補償容量，以便實現智能補償；確定補償數據比較復雜，計算時應該充分考慮供電系統和使用用戶，并且還應在確定補償容量后，才能推動系統的正常運轉。其次，選擇合適的常規補償方式，應用較多的有三相共補、分相補償、綜合補償，選擇時要根據具體情況開展。再次，注重系統補償級數的選擇。從實質上來講，電容的分組數量就是補償級數，越高的補償級數，就需要越高的補償精度，此時會增加裝置成本，還會增加設備的體積。所以，應當綜合考慮多方面的因素，科學選取補償級數。最后，選擇適當的系統投切方式。在具體選擇時，應該盡量優化和減少裝置的體積，有效提高其可靠性，也就是把一定的容量比分組安裝于電容器中，組合投切可以利用自動化軟件來實現。

2.無功補償技術在電氣自動化中的應用

2.1無功補償技術的應用方案

2.1.1應用真空斷路器投切電容設備

這個設備比較簡單，并可以節省開支。但是也有其局限性：合閘階段，電容器會形成較高的過電壓，導致設備受損。再者，在開關壽命的限定影響下，無法快速投切，進而會對動態補償功能形成不良影響。反并聯晶閘管以及電抗器進行串聯，可令多出的容性無功補償電流形成抵消，并實現平衡，進而可符合功率因數標準。這個設備科持久運用于固定濾波器，所需晶閘管總量不多，運行響應敏捷性強，但是會形成諧波現象。

2.1.2固定晶閘管和濾波器，調節電抗器

按照諧波要求設計，固定濾波器，反并聯晶閘管與電抗器串聯，通過改變晶閘管觸發角，控制和調節對流過電抗器的感性電流進，抵消感性電流與并聯濾波器中多余的容性無功補償電流，最終實現電流平衡，滿足功率因數要求。使用固定濾波器壽命長，速度快，調節性能好。

2.1.3固定濾波器、電容器和電抗器調壓

通過連接濾波器和電抗器電壓，調節降壓變壓器的低壓側母線電壓，可以達到無功出力的目的。調節時，使用晶閘管通斷和分接開關的無載調節是不受限制的，但是在實際應用中以加裝來提供穩定的無功功率，能達到濾波的目的。

2.1.4使用有源濾波器

有源濾波器通過電力電子裝置產生電流，與和負序電流相位以及負荷中的諧波電流相互抵消，從而滿足電源對總諧波和無功電流的要求。這種補償方式比較靈活，調節速度比較快，且不會與系統發生諧振現象，充分利用了有源補償的靈活性和可控性。

2.2變電站的無功補償技術

變電站是運用不同電壓等級的配電線路為用戶提供電能的供電中心。變電站遵守“分級補償，就地平衡”的原則，使電力用戶和配電線路之間達到無功功率平衡。容性無功補償裝置的核心是補償主變壓器無功損耗，并兼顧負荷側的無功補償。由于主變壓器容量不同，所以容性無功補償裝置的容量也是不同的。無償裝置可以根據主變壓器容量的10%～30%來進行配置，如果滿足35～110kV主變壓器最大負荷的時候，無償裝置的高壓側功率因數不低于0.95。如果主變壓器單臺容量高于40MVA的時候，那么應該為主變壓器配置多于2組的容性無功補償裝置。

2.3注重配電線路的無功補償

分支線路補償的基本原則是保證分支線路的無功功率平衡，補償分支線路的無功消耗，減少分支線路向主干線路索取無功。主要通過以下做法來實現：①根據分支線路所帶配電變壓器的空載無功損耗來確定分組補償量。②補償點定在負荷較大的分支線上。③將小分支和個別配電變壓器作為主干線上的近似均勻分支負荷，按照需要確定補償容量和補償點。④配電變壓器的負載無功損耗以用戶自己補償為主，但當用戶補償不足時，可像主干線索取補償。從這可以看出，線路補償容是根據配電變壓器的空載損耗確定的。

2.4電力用戶的無功補償技術

2.4.1集中補償

這是指將電容器組集中裝設在配電變壓器高壓側、用戶變電站、配電室的低壓側母線上。在集中補償過程中，會適當減少變壓器的無功功率，而會增加變壓器所帶的有功負荷，可以不增容或少增容。集中補償的方式能夠就地補償變壓器的無功損耗。集中補償可以自動追蹤無功負荷的變化，然后調節補償容量，防止過補償或欠補償。就地補償無需向上級線路索取無功，能夠有效地減少變電站和配電站上輸電線路和配電線路的電能損耗。確定電容器組的容量要結合用戶的需要。

2.4.2分散補償

這就是是將需要安裝的電容器分成好幾組，分別車間的配電母線上進行裝設，形成多組分散補償。分組補償在各車間分別進行無功補償，最終實現各車間的無功電力的就地平衡，無需跟上級線路或者變壓器索取無功，能夠降低線路的損耗。

2.4.3個別補償

這是指把電容器直接并聯在單個用電設備旁。因為電容器會隨著電動機一起投入和退出運行，所以電動機本身的無功損耗大部分都可以得到補償，減少裝設點以上配電網絡的無功損耗。個別補償對于大中型異步電動機，效果非常好；個別補償對于小型異步電動機，會受到一定的限制，而且難以控制。

參考文獻：

[1]侯靜，崔麗蓉.無功補償在電氣自動化的應用研究[J].中國科技縱橫.2012，23（12）：17～19.

[2]蘇鍵熊.電氣自動化中的無功補償技術分析[J].城市建設理論研究.2012，34（15）：247-249.

[3]王兆安，楊君，劉進軍，王躍.諧波抑制和無功功率補償[J].機械工業出版社.2010（01）.