試論電氣自動化中無功補償技術的應用

安會超　呂少禹

摘 要：隨著電氣自動化技術應用范圍的不斷擴大，動態(tài)無功補償技術和諧波治理的問題越來越嚴重。系統(tǒng)運行過程中往往出現(xiàn)負荷變化大，帶有諧波的現(xiàn)象，傳統(tǒng)的無功補償技術已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)運作的這一需求。無功補償技術是采用無功、負序及諧波的綜合補償方式，對電氣自動化系統(tǒng)的正常運行提供了有力的支撐。本文主要對電氣自動化中無功補償技術的作用、應用及建議做了簡要的分析。

關鍵詞：電氣自動化；無功補償技術；特點

1 電氣自動化中無功補償技術的作用

電氣自動化的普及，不僅促進了市場經(jīng)濟的快速發(fā)展，增加了國民收入，還極大地降低了工作人員的操作難度，為企業(yè)生產(chǎn)減少了人力物力的成本投入，增加了企業(yè)的經(jīng)濟效益；同時還提高了電氣自動化的安全性，為安全生產(chǎn)提供了有力的保障。隨著電氣自動化技術水平的不斷提高，在電氣自動化發(fā)展中呈現(xiàn)出了越來越多的問題，電氣設備中電能資源的過度浪費，已經(jīng)引起了社會的高度重視。電氣自動化中無功補償技術的大量應用，可以有效地降低電氣設備的電能消耗情況，完善電氣自動化體系，確保國民經(jīng)濟和社會主義現(xiàn)代化建設的健康發(fā)展。

目前電力系統(tǒng)中所有的用電設備都存有無功功率的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象的產(chǎn)生主要是電壓與用電設備的特性所決定的。電氣設備運行中，設有額定的電壓值，電壓在這個值數(shù)范圍內進行上下波動，這時電氣設備的無功功率就會根據(jù)電壓的波動幅度有所降低，在對電氣設備進行無功功率補償時使用無功電源無法做到及時補償，無功補償技術的應用可以合理有效地降低用電設備的電力消耗，確保電氣自動化系統(tǒng)的正常運行，提高電氣自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

2 電氣自動化中無功補償技術的應用

1、電力負荷的功率因數(shù)

作為電力系統(tǒng)的重要技術數(shù)據(jù)，功率因數(shù)是衡量電氣設備效率的主要系數(shù)。如電路無功功率用于交變磁場轉換較大，則表明功率因數(shù)低，進而加大線路供電損耗，基于此，必須嚴格控制功率因數(shù)。電氣自動化系統(tǒng)內，應確保功率因數(shù)最大化，只有這樣才能降低無功功率傳送，降低損耗有功功率量，才能將供電設備改善電壓質量的功能充分發(fā)揮出來。電壓和電流間的相位差（Φ）的余弦在交流電路內被稱為功率因數(shù)，其表示符號為cosΦ，功率因數(shù)在數(shù)值上為有功功率與視在功率的比例。公式如下：cosΦ=P/S。

2、并聯(lián)電容器補償無功功率的作用

并聯(lián)電容器能夠在工頻交流額定電壓下長期運行，具有承受相應過電壓的性能。作為節(jié)能用電的重要途徑，用電容器實施無功補償，可對用電負載功率因數(shù)、電壓質量進行有效提升，同時也能起到電網(wǎng)線損有效降低的作用。變壓器負載側電壓在投入與切除并聯(lián)補償電容器時都會出現(xiàn)相應改變，由此可見，可利用投入或切除電容器的方式對變壓器負載側電壓質量進行有效提升

3、真空斷路器投切電容器

此類補償方法中，電容器組通過對高壓母線內電壓互感器一次繞組電阻放電的充分充分利用，可達到良好的補償效果，通常不進行專門放電裝置的安裝。為避免高壓擊穿電容器，可將熔斷器安裝到電容器組內進行短路保護。為減少合閘時電容器組出現(xiàn)的沖擊涌流與避免串聯(lián)諧振現(xiàn)象出現(xiàn)于電容器組和線路電感內，可進行一定量電抗器串聯(lián)。其能充分補償高壓母線前主變壓器、高壓線路與電力系統(tǒng)無功功率，對功率因數(shù)提升、成本降低極為重要。

4、固定濾波器和晶閘管調節(jié)電抗器

根據(jù)諧波規(guī)定進行固定濾波器的設計，利用晶閘管觸發(fā)角改變對流過電抗器的感性電流加以調節(jié)，并確保其平衡于并聯(lián)濾波器中剩余容性無功補償電流，以此與功率因數(shù)需求相符。其優(yōu)勢包括長期投入固定濾波器，晶閘管應用少、具有較快的響應速度及良好的調節(jié)能力。

5、變電站無功補償技術

作為供電區(qū)域的供電中心，變電站可通過不同等級電壓的配電線路供電給用戶。遵循“分級補償、就地平衡”的要求，確保配電線路無功功率平衡于電力用戶無功功率，無需變電站補償無功電力。主變壓器無功損耗為容性無功補償裝置的主體，并具備相應負荷側無功補償?shù)墓δ堋０凑罩髯儔浩魅萘窟M行容性無功補償裝置容量的確定，即遵循10%到30%主變壓器容量合理配置，并能與主變壓器（30到110KV）最大負荷相符，要求其高壓側功率因數(shù)在0.95以上。如40mva為主變壓器單臺最小容量，則每臺主變壓器需進行2組以上容性無功補償裝置的配備。

線路無功補償裝置安裝前，因變電站主變壓器將一定量無功功率輸送給線路，進而降低了主變壓器有功功率傳輸?shù)哪芰ΑＨ绨惭b線路無功補償裝置，可降低主變壓器無功功率向外輸送的量，進而提升有功功率輸送量，這就是主變壓器增容。按照補償前后線路側功率因素與主變壓器額定容量可對主變壓器增容進行計算。

6、配電線路的無功補償

配電線路在電力網(wǎng)內用量較大，其中60%到70%為線損率。基于此，必須做好配電線路無功補償工作，充分減少配電線路功率損耗。因配網(wǎng)線路較為復雜，無法選取統(tǒng)一模式，根據(jù)具體情況，可選取分散、集中、固定與自動等相互結合的模式。具體過程如下：首先根據(jù)主變壓器容量15%在變電所內進行固定補償電容器組安裝；其次將固定補償電容器組安裝于線路負荷中心等相關位置；最后將自動補償電容器組安裝于線路負荷中心上側。

在補償分支線路無功消耗中，應以平衡分支路線無功功率為主，盡量降低分支線路向主干線進行無功功率索取，盡可能降低無功損耗。其要求如下：第一，分組補償容量通過分支線路具有的配電變壓器空載無功損耗確定；第二，補償點通過較大負荷分支線確定；第三，以用戶自主補償作為全部配電變壓器負載無功損耗的主體，如用戶補償不足或無補償，則需向主干線進行無功功率索取。由此可見，可通過配電變壓器空載無功損耗對線路補償容量進行確定。

3 提高電氣自動化中無功補償技術的建議

1、在電力系統(tǒng)網(wǎng)中要高度重視對變壓器、配電線路電能損耗的無功補償，必須提高功率因數(shù)的功率值，增強供、配電系統(tǒng)的利用率，降低電力資源的消耗量。在安裝受電端無功補償裝置時，要盡可能地減低負荷無功功率的消耗，減少配電線路的損耗，提高功率因數(shù)。這種無功功率補償是最直接、最經(jīng)濟的節(jié)能減耗的方式。

2、在電氣自動化無功補償技術應用中，要加強對用戶側無功補償?shù)墓芾砹Χ龋哟髮?jié)能降耗的宣傳力度。在用戶群中形成對無功補償技術的充分認識，減少用戶側中對有功功率的消耗，降低成本的投入，提高功率因數(shù)，實現(xiàn)對電氣自動化系統(tǒng)的有效無功補償。

4 結束語

綜上所述，近年來隨著科技的進步和電氣自動化程度的不斷加深，無功補償技術在電氣系統(tǒng)中占有重要位置，無功補償技術采用的是無功、負序及諧波的綜合補償方式，主要目的是節(jié)約電能和提高供電的質量。只有擴大無功補償技術的應用范圍，才能使功率因數(shù)得到有效提高，負序得到有效降低，才能形成科學的濾波通路，抵消或濾除指定諧波。才能對電氣自動化系統(tǒng)的正常運行提供有力的支撐。

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