探究電氣自動化中的無功補償技術

金雍

[摘要]無功補償技術在電氣自動化應用中具有非常重要的作用，除了能夠提升電力供給的效率外，也能夠有效控制供電中相關設備的損耗。本文主要介紹電氣自動化中的無功補償技術內容，希望能夠對相關人士有所幫助。

[關鍵詞]電氣自動化；無功補償技術；電力供給

引言

隨著社會的發展以及科技的進步，電氣自動化已經成為了我國各行各業普遍應用的技術之一，有效提升了工作效率，推動了經濟的發展。但隨著人們更加關注節能環保方面的內容，電氣自動化中的電力系統承載量以及降低電能損耗已經成為了相關工作人員最為關注的問題。電氣自動化中的無功補償技術能夠有效解決上述這些問題，可以進一步推動電力自動化在更廣泛的領域應用，對促進電力行業發展具有重要作用。

1.無功補償相關介紹

（1）所謂的無功補償就是指為了滿足電力網方面的需求、負荷端電壓的情況以及電力運行的經濟性要求，在電力網以及負荷端進行無功電源方面的設置，例如電容器、調相機等等。

（2）無功補償所的作用

在現有電力設備中，電動機以及變壓器等電感性的負荷所消耗的無功功率非常多，經相關統計可知，在取向電網的無功功率量當中，電動機占比達到60%，變壓器占比達到20%，而其他方面（主要包括整流設備、電抗器、架空供電線路）占比為20%。所以為了對相關供電設備需要的無功功率進行補償，通過靜態或者動態無功補償的方式來提升設備用電功率因數，提升用電設備經濟運行合理性。

2.電力無功補償技術

（1）電力負荷的功率因數

所謂的功率因數就是指在電力網當中利用線路以及變壓器等視在功率供給有功功率所占有的百分比。電力網運行過程中，若是功率因數較大，那么通過電力設備的視在功率絕大多數就會供給有功功率，這樣就能降低無功功率的傳輸，從而降低無畏損耗。提升功率因數的本質就是降低用電設備的無功功率需求量，所以有效提升功率因數能夠進一步改善電壓質量，充分發揮設備性能。

（2）并聯電容器無功補償電壓的調整

在并聯補償電容器投入和清除過程中都會造成變壓器負載電壓的改變，所以就可以利用電容器的投入和清除來提升負載側的電壓質量。

第一，電容器投入對于變壓器負載側電壓的調整在電容器投入之后變壓器負載側的電壓值可以用以下公式表示：

式中，U₂₀表示的是電容器投入之前負載側的電壓值；U₂₄表示的是電容器投入之后負載側的電壓值（因為功率因數提升，所以電壓提升）；U_2N表示的是變壓器自身負載側的額定電壓；U₁表示的是運行時的電壓；U_X表示的是變壓器電源倒運行時的電壓。

第二，電容器清除對于變壓器負載側電壓的調整

在電容器清除之后變壓器負載側的電壓值可以用以下公式表示：

式中，U_2-表示的是電容器投入之后負載側的電壓值（因為功率因數降低，所以電壓下降）。

3.電氣自動化中的無功補償技術

（1）真空斷路器

真空斷路器是利用無功補償原理制作而成的，其結構相對比較簡單，消耗的成本較小，能夠有效降低供電傳輸過程中的電力消耗。通過對固定濾波器以及合閘管調節電抗器進行結合，可以確保原有工作效果的基礎上進行無功補償，保證電網輸送過程中電流始終保持在平衡狀態，從而降低諧波對于電流功率的影響，進而提升自動化系統內的功率因數。另外，真空斷路器還可以在較短時間內實現對于電網設備的無功補償，能夠有效降低無畏的能量損耗。

（2）固定濾波器以及晶閘管調節電抗器

固定濾波器是根據諧波相關要求進行設計，將電抗器和反并聯晶閘管進行串聯，通過變更晶閘管的觸角進行電抗器感性電流的調節，從而能夠和并聯濾波器當中多余的容性無功補償電流進行平衡，進而滿足功率因數方面的要求。此種方式的優點在于固定濾波器能夠長時間使用，并且需要的晶閘管數量很少，響應速度較快，具有較好的調節能力，但是會產生諧波。

（3）變電站的無功補償技術

變電站是電力系統中最為重要的部分之一，屬于區域性的供電中心，通過不同電壓等級配電線路實現不同用戶的供電。根據“分級補償、就地平衡”的基本要求，在電力用戶和配電線路之間應該可以實現無功功率平衡，并不會向變電站進行無功電力的索取。容性無功補償裝置的主要作用就是進行主變壓器無功損耗的補償，同時能夠兼顧到負荷側的無功補償。在進行容性無功補償裝置容量確定時可以按照主變壓器的容量來進行，要按照主變壓器容量的10%-30%進行配置，同時要保證在主變壓器處于最大負荷狀態時，高壓側功率因數在0.95以上的狀態。

（4）配電線路的無功補償

在電力系統當中，配電線路是數量最多的部分，配電線路的損耗占到總體損耗的60%-70%。所以對于配電線路進行有效無功補償能夠很大程度上降低配電線路的功率損耗。在國外發達國家，配電線路進行無功補償已經得到了非常廣泛的應用。分支線路的補償要遵照的基本原則為：要以分支線路的無功功率平衡作為中心，對于分支線路的無功消耗進行補償，從而最大程度上降低主干線路對于分支線路的無功補償，進而降低無功損耗。

第一，按照分支線路具有的配電變壓器空載無功損耗進行分組補償容量的確定；第二，將負荷相對較大的分支線作為補償點；第三，可以將小分支以及某些配電變壓器當成主干線上均勻分配的負荷，要根據具體需求來確定補償點以及補償容量；第四，在進行配電變壓器負載無功損耗補償時，首先是要進行用戶自補，若是用戶自補不滿足要求，還是需要向主干線索取無功。

4.電氣自動化中無功補償技術應用案例

某變電站位于所在區域的中心，屬于此區域的供電中心，可以給不同電壓等級進行電力輸送。此配電線路主要是按照“分級補償、就地平衡”的原則進行輸電，這就需要配電線路以及用電用戶所接收的電量要最大程度上符合無功功率的平衡標準，從而盡可能不向變電站自身進行無功電力的索取。

此變電站的無功補償主要是通過變壓器無功補償進行的，另外也要涉及到變電器負荷側的無功補償內容。補償中要通過主體變壓器的容量來確定容性無功補償設備的容量，此變電站主要是按照主體變壓器容量的30%來配置，并且此種配置負荷35-110kV變壓器負荷方面的要求。同時在輸電線路運行過程中要保持高壓側功率因數在0.95以上。此變電站補償的最主要目的就是保證無功損，其補償容量按照如下內容實施：

第一，變電站所進行的無功補償主要是利用對主變壓器的補償進行的，補償的損耗類型主要為兩種，分別為空載損耗以及負載無功損耗。其中，35kV變電設備要按照主變壓器的15%進行容量補償：110kV變電設備要按照主變壓器的20%進行容量補償。

第二，因為此變電站位于供電中心，所以其常規的狀態為輕負荷供電運行狀態，所以對其進行無功補償可以取最小值進行，一般在主變壓器容量的10%左右即可。另外，為了防止后期變電站設備負荷擴大，制定了相應的補償調整制度來確保整體供電的平穩性。

第三，在某些用電高峰時段，變電站相關設備會具有比較大的負荷，造成電壓下降較大，影響到供電質量。對此情況可以調整補償容量，但是此時的補償容量已經超出了經濟補償容量的范圍。此變電站增加了某些臨時設備，在有必要的情況下將補償調整到相應子站，實現經濟化目的。

第四，若是此變電站范圍內的客戶以及配電回路無功補償情況不好，那么所造成的補償差就需要此變電站來承載，變電站就需要提升無功補償的容量，也是通過增加臨時設備的方式來提升整體運行效率，這樣也能夠避免對于原有設備造成大負荷。

5.結束語

電氣自動化中的無功補償技術能夠有效提升電力系統承載量以及降低電能損耗，可以進一步推動電力自動化在更廣泛的領域應用，對于促進電力行業發展具有非常重要的作用。