淺談電氣自動化中無功補償技術的應用

王建偉+李香珍+唐景堯

摘 要：隨著電氣自動化技術應用范圍的不斷擴大，動態無功補償技術和諧波治理的問題越來越嚴重。系統運行過程中往往出現負荷變化大，帶有諧波的現象，傳統電氣技術已無法滿足系統正常運作的要求。無功補償技術是采用無功、負序及諧波的綜合補償方式，該技術的合理使用能夠為電氣自動化系統的正常運行提供強有力保障。

關鍵詞：電氣自動化；無功補償技術

1 無功補償的實現方式

1、應用晶閘管固定濾波器和調節變壓器的方法，可以將高漏抗變壓器應用到這兩個設備當中，但是這樣的方式會造成有功損耗的出現，因此在實際的應用當中這兩種方法并沒有得到廣泛的認可。

2、對真空斷路器電容投切的方案進行使用，這種設備在具體應用的過程中成本低廉、操作起來比較簡單，然而這種設備在合閘的過程中會有較高的電壓出現在電容器上面，會經常損壞設備，加之設備開關的設計壽命上也不會太長，這樣投切的時候就不能頻繁的進行，因此這種設備也沒有得到有效的推廣。

3、有源濾波器方法

通過這種方式會使電子裝置當中出現和負序電流互逆的電流，這樣在裝置當中就會相互的抵消這些電流，對無功電流和總諧波的需求上使電源能夠很好的給予滿足，有一定的優越性存在于這種補償方法當中：補償十分靈活，諧振的現象不會在各個系統中出現，并且有著較快的恢復和調節的速度，但是也有不足之處，就是在購買這種裝置的時候價格上會較昂貴。到目前為止，我們國家將很多的技術和方法應用到了無功補償當中，在電氣自動化不斷發展的同時對這些補償技術進行應用與研究，但是在電網運行的過程中電氣自動化帶來的影響也會慢慢的增多，所以，將更加先進的無功補償技術研發出來應用到電氣自動化技術當中是非常必要的。

2 電氣自動化中無功補償技術的應用

1、無功補償技術應用的主要方案

在電氣自動化無功補償技術的應用方案主要有兩種：真空斷路器投切電容器和固定濾波器晶閘管調節電抗器。在真空斷路器投切電容器的補償方式中在高壓電容器中裝有熔斷器，主要起到高壓電容器擊穿的短路保護作用。降低電容器組合閘產生的電流沖擊時，可采用串聯電抗器的方式。這種無功補償技術方案的應用可以有效地減少電氣工業的成本投入，可以實現對高壓母線前主變壓器、高壓線路及電力網用電的有效補償。使用固定濾波器和晶閘管調節電抗器的無功補償方案主要是提高功率因數，這種方案的使用可以減少晶閘管的使用數量，增長固定濾波器的使用壽命，調節方便，響應的速度也很快，唯一的不足就是在電力系統運行中會產生一定的諧波，這種情況的產生在目前條件下還不能得到有效解決。

2、真空斷路器投切電容器

這種補償方式中電容器組利用高壓母線上電壓互感器的一次繞組電阻放電，一般不裝設專門的放電裝置。為防止電容器高壓擊穿，在電容器組中接有熔斷器fu作為短路保護。為降低電容器組在合閘時產生的沖擊涌流及防止電容器組與線路電感發生串聯諧振，可串聯適當的電抗器。它能有效地對高壓母線前主變壓器、高壓線路及電力系統無功功率進行補償，能有效地提高工廠的功率因數，而且總投資少。

3、固定濾波器和晶閘管調節電抗器

固定濾波器按諧波要求設計，反并聯晶閘管與電抗器串聯，通過改變晶閘管觸發角來調節流過電抗器的感性電流，使其與并聯濾波器中多余的容性無功補償電流平衡，滿足功率因數要求。優點是固定濾波器長期投人，需要的晶閘管數量少，響應速度快，調節性能好，缺點是tcr也產生諧波。

4、變電站無功補償技術

變電站是一個供電區域的供電中心，用不同電壓等級的配電線路向用戶供電。按照“分級補償，就地平衡”的原則，配電線路和電力用戶應該基本達到無功功率平衡，不向變電站索取無功電力。容性無功補償裝置以補償主變壓器無功損耗為主，并適當兼顧負荷側的無功補償。容性無功補償裝置的容量可根據主變壓器容量來確定，可按主變壓器容量的10%～30%配置，并滿足35～110kv主變壓器最大負荷時，其高壓側功率因數不低于0.95的要求。當主變壓器單臺容量為40mva及以上時，每臺主變壓器應配置不少于兩組的容性無功補償裝置。

5、配電線路的無功補償

電力網中，配電線路數量很多，其線損約占總線損的60%-70%。因此，對配電線路進行無功補償，降低配電線路的功率損耗十分重要。對配電線路進行無功補償，在美、英等發達國家得到了廣泛應用。

分支線路補償法的基本原則是以分支線路的無功功率平衡為主，對分支線路的無功消耗進行補償，盡可能減少分支線路向主干線索取無功，從而減少無功損耗：（1）以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容量；（2）選擇負荷較大的分支線確定補償點；（3）對于小分支和個別的配電變壓器，可視為主干線上的近似均勻分佰負荷.可按需要確定補償點和補償容量（補償空載無功損耗）；（4）所有配電變壓器的負載無功損耗均以用戶自主補償為主，如果用戶未進行補償或補償容量不足，仍需向主干線索取無功。從以上分析可見，線路的補償容量是按配電變壓器的空載無功損耗來確定的。帶上負載以后，如果用戶補償設備投人不足，線路就會處于欠補償狀態。這雖然不是最優補償方式，但可以達到補償無功需求量70%左右的水平，對于目前我國的配電線路來講，能做到也不容易了。

3 提高電氣自動化中無功補償技術的建議

1、在電力系統網中要高度重視對變壓器、配電線路電能損耗的無功補償，必須提高功率因數的功率值，增強供、配電系統的利用率，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。這種無功功率補償是最直接、最經濟的節能減耗的方式。

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的管理力度，加大對節能降耗的宣傳力度。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，實現對電氣自動化系統的有效無功補償。

3、功率因數是指電力網中通過線路、變壓器的視在功率功率供給有功功率所占百分數。在電力網的運作過程中，功率因數的大小直接影響著有功功率的供給量，影響著有功功率的損耗情況。如功率因數越大，電力設備就能為有功功率提供大量的視在功率，就能減少無功功率的傳送，極大地降低有功功率在電力運行中的電能消耗，就能提高用戶當前的功率因數，充分發揮電力設備的功能提高電壓的質量。

4、在電氣自動化無功補償技術中并聯電容器也占有重要地位。并聯電容器無功補償是為了更好地節約電能和提高供電的質量，主要方法是通過提高用電負載的功率因數，減少電力網的用電損耗，目前這種節電方式已經得到了人們的廣泛認可。通過提高功率因數不僅能夠減少有功功率的消耗量，還能減少無功功率的消耗量，同時還能增加變壓器和電力線路容量的利用率，這就有利于并聯補償電容器與補償設備之間的連接，提高電力功率因數。

4 結束語

綜上所述，無功補償技術是通過提高電力負載功效來減少線路電能的消耗一門技術。近年來隨著科技的進步和電氣自動化程度的不斷加深，必須加大無功補償技術在電氣自動化中的應用范圍，才能使功率因數得到有效提高，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。

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