基于無功補償技術的電氣自動化探討

林惠斌

【摘要】隨著我國經濟的不斷發展和科技水平的不斷提高，我國的電氣自動化技術水平也在不斷的提升。在電氣自動化的基礎上，無功補償技術可以解決電氣自動化設備的單項電力牽引負荷變化的非線性因素和復雜化增強問題，所以得到了更加廣泛的應用。本文對無功補償技術的技術和特點進行了相似的介紹，并且對其功能進行了分析，最后在無功補償技術在電氣自動化的應用上做出了深入的研究探討。

【關鍵詞】無功補償；電氣自動化；應用與探討

我國的電氣自動化行業的水平已經達到了一個相當的高度，在各個領域都有充分的應用。但是諧波治理問題和動態無功補償的問題也更加突出，在系統工作的時候，經常會出現一些諧波，影響工作人員的正常操作。無功補償技術在這一問題的解決上起到了重要的作用，也提供了解決的方法。所以這項技術的產生會更有利于電力供電系統能夠更加穩定安全的運行。

1無功補償的概念和特點

1.1無功補償的概念

無功補償是指在負荷端和電力網中設置調相機和電容器等無功電源，從而達到負荷端和電力網的經濟運行水平和電壓水平要求，滿足電氣自動化運行水準。

1.2無功補償的特點

變壓器和異步電動機等設備的電感性負荷無功率最高。異步電動機和變壓器分別占60%和20%左右，剩下的20%為電抗器、整流設備和架空供電線路。所以就可以看出，異步電動機、變壓器、整流設備和架空供電線路是主要消耗無功功率設備，如果想要在企業供電中進行無功功率的補償，就應該要采取兩種方式進行補償，分別為靜態無功補償方式和動態無功補償方式。這樣才能使企業的用電功率得到提升，還會使企業在供電中的經費更加合理。

2無功補償的技術原理概述

2.1電力負荷的功率指數

電力負荷中的功率因數是電力網中通過變壓器和線路的視在功率供給中占有的百分值。功率因數如果越大，就說明電力網的運行越平穩，并且無功功率的傳輸會減少，有功功率的傳輸會更多，所以對用戶的功率因數進行適當的增加會使供電設備的電壓質量更高。在這種情況之下，功率的因數就會達到1。所以功率因數越高，無功功率的需要量也就越少。

2.2并聯電容器補償無功率的作用及方法

并聯電容器會對無功功率有補償的作用，無功補償時利用電容器不僅可以降低電網的損耗程度，還可以有效的提高電負載的功率因數，并且對電壓的質量產生優化和節能的功效，是一種非常普遍應用的補償措施。所以，無功補償的技術在降低電壓損失和降低電網線損失的計算上有很大的普遍性，可以進行充分的利用。電網的有功功率損耗非常嚴重的時候和電網的無功功率不斷上升的時候都可以使用并聯電容器，并聯的補償方式是把補償的設備和電容器并聯在一個電路上，提高功率因數，又提高了電力線路和變壓器的容量利用率，同時減少了電壓的消耗量。

3無功補償技術在電氣自動化中的應用

3.1主要補償方案

（1）真空斷路器對電容器的投切

這種無功補償方式一般不設置專門的放電的裝置，都是通過電容器組在高壓母線上的電壓互感器進行繞組電阻放電的工作。在工作中容易出現電容器的高壓擊穿現象，所以為了避免這種危險問題，就會在電阻容器組中接入FU的熔斷器，它一般作為短路的保護。工作中還容易出現在合閘時會出現沖擊涌流的現象，所以可以把電抗器進行適當的串聯，防止線路電桿和電容器組出現諧振。這種方法可以對高壓母線上的高壓線路、變壓器和電力系統的無功功率進行一定程度是上的補償，讓工廠的功率因數得到提高，減少工廠的投資數額，增加企業的經濟利益。

（2）固定晶閘管和濾波器調節電抗器

要根據諧波的要求來進行固定濾波器的設計方法，讓晶閘管和電抗器兩種進行串聯，所以想要改變電抗器的感性電流，可以通過晶閘管的觸發角來進行調節。這種方法可以讓并聯濾波器中的容性無功補償用在電流的平衡中，這時功率因數也會隨之增加。所以固定濾波器要在補償工作中進行長期的投入，才能讓晶閘管的需求量漸漸減少，調節的性能和響應的速度也得到了大大的提升。但是在TCR在使用時依然會出現諧波的現象。

（3）固定晶閘管和濾波器調節變壓器

電抗器可以替換為高漏抗變壓器實現無功補償，這種補償的方案雖然可以通過變壓器的調節實現，但是在具體的操作過程中有功的損耗比較大，導致其利用率較低。

3.2主要補償對象

（1）對電力用戶進行無功補償

電力用戶上的無功補償的途徑有兩個方面。一是經過補償來將國家所規定的電力部門的預期功率因數達到標準，并且電費的獎勵上也達到很高的數額。通過宣傳力度的提升，群眾節能意識也在近年來得到了很大的進步。再對用戶的無功補償力度進行提升的同時，電能的損失量也得到了有效的控制，緩解了電能源緊缺的現象。在電力企業實現了最大的功率因數的時候，就要采用更加優質的方案對用戶進行技術的無功補償。第二種是將這種無功補償的技術應用在用戶內部的配電網運行中，來使無功消耗的數額得到最大程度的降低，減少電能的耗損，提高企業的經濟效益和社會效益。

第二種的無功補償方式也可以分為三類。第一種是分批彌補的方式，具體上是將安置電容器的分組方式進行有效的規劃，再分別安裝在配電母線上，以這種分組的方式進行群集的補償。第二種方法是集中補償，也可以稱為集中彌補，這種方法的具體操作是在變電站或者用戶配電室的母線上集中安裝電容器組，還可以在配電變壓器氣壓較高的一段進行同步安裝的方法。第三種方式是個別補償的方式，還可以稱為是少數彌補。這種方式的具體操作是基于分批彌補的基礎上的，在進行分批彌補之后線路是并聯的，所以在這種并聯的狀態下，就可以進行個別的補償工作了。這三種補償方式是按照供電范圍和供電方法進行劃分的無功補償方式。分批彌補可以對每一個設備的無功電力進行均衡，線路和上級變壓器不再進行無功的傳輸，有效的減少了電力資源的耗損量。集中彌補可以讓連接的過程中快速的進行自動安裝，調整了電容器的補償容積大小，從而有效的避免了過補償或者欠補償現象的發生。同時這種方式還可以對無功負荷的變化進行自動的追蹤，并且進行調節，使電力的流失量大大的減少，電容器組的利用率也得到了有效的提升。對未來檢修和在安裝的過程更加便利，故障發生的幾率也得到了降低。但是這種方案的缺點也比較明顯，就是負荷端在進行無功的運輸的時候，必須要經過夏季的電阻核電抗才能夠實現，不能在實際的運用上減少內部的電能損失情況。個別彌補的方式可以讓電動機的適用范圍得到擴大，在大型和中型的電動機使用時會得到有效的補償。但是這種方式也有一定的局限性，在小型的電動機進行補償的時候，耗損量就大大的增多，所以在小型電動機補償的時候，一般不會使用這種方式。

（2）對配電線路進行無功補償

配電線路在進行無功補償的主要原則是重點平衡分支線路的無功功率，其次再補償分支線路的無功消耗，最大程度上的減少主干線路向分支線路輸送無功。具體操作上有四種方式。第一種是用分支線路上帶有的配電變壓器用分組補償容量的方式進行空載無功損耗。第二種方式是在主干線路中選擇一條分支線，確保其負荷量夠大，以此來作為補償點。第三種方式是將個別的或者小分支上的配電變壓器在主干線路上進行均勻的分支負荷的方式，可以按照需要的量來確定補償容量和補償點。第四種方式用戶自主賠償所有配電變壓器的負載無功損耗，當用戶無法進行自我賠償或者賠償能力不夠的時候，就應該向主干的線路進行無功的補償。配電變壓器上的空載無功損耗決定了線路的補償容量大小。當帶上負載之后，如果投入不足數量的補償量就會使線路保持在欠補償的狀態之下。這種補償方式雖然可以達到無功需求量70%的標準水平，但是卻不是最佳的補償方式。雖然我國在電氣自動化的水平已經較高了，但是在這一方面還需要進行更加深層次的研究，以保證無功需求量可以達到更高的百分比。

這一技術在國外就可以達到最優化的補償要求，他們是將電容器組安裝在各種負荷不同分布的配電線路上，再通過計算機確定最佳安裝位置和最優補償容量，電容器組的選擇上，一般選用可投切式和固定式兩種，通過電容器組的負荷程度進行投切，按照電壓或者時間來進行退出和投入，其中電壓的標準為高于規定值和低于規定值兩種，時間的標準分為白天和黑夜兩種，從而通過這種方式達到最優化的補償的方法。在這一技術上，我國應該對國外的技術進行借鑒，從而實現補償技術的最優化。

3.3以某電廠為例進行應用分析

以一個具體的實例來進行無功補償技術的應用準則和應用方法，可以讓人們更加的了解其工作原理。以某變電站為例，它為一個地區進行供電，通過不同的電壓等級向用戶進行電力的輸入。此電站的供電原則是“分級的電量平衡和補償”，電力用戶和配電線路一般都可以達到無功率平衡的標準，基本上可以實現不向變電站索取無功的情況。在變電站使用容性無功補償的裝置時，就會以主變壓器的無功損耗補償為主，并且要在負荷側的無功補償上進行兼顧，主變壓器的容量確定了容性無功補償裝置的容量，無功補償裝置的容量最高可以達到主變壓器容量的30%，最少也要達到主變壓器的10%。在主變壓器達到最大負荷的時候，高壓側功率因數也要最低也要達到95%。所以，此變電站運用無功補償技術的時候，重點是變壓器的無功損耗工作，在這其中還包括負載無功損耗和空載無功損耗。有時變電站的變壓器負荷較小，這種情況下的運行方式會讓補償容量達到最少，一般情況只能夠達到變壓器容量的0.08到0.1，這樣就使主變壓器的空載無功損耗值變大。在之后運行時，當負荷增大的時候，補償的容量就隨之變大了。在變電站所供給的供電區中無功補償水平出現問題的時候，變電站對供電區進行了及時的無功補償工作，在具體進行補償的時候，變電站將一部分的補償容量，進行臨時的裝設，等到供電用戶的無功補償量達到標準程度的時候，就將剩余的部分進行轉移，輸送給其他供電區域，保證了電力的合理流通，同時讓所有的用戶都能達到無功補償的目的。

變電站在無功補償設備的使用上進行了分組的模式，為了減少資金的使用，所以將分組數達到了最小程度，以保證變電站的經濟利益達到最大化。所以電站將設備分成兩組進行工作，在用二次側母線進行分段的運行。如果未來變電站的規模變大的時候，就要通過變電站實際的運行情況來決定分組的情況如何。

4結論

綜上所述，無功補償技術是隨著電氣自動化的發展而不斷發展進步的，這項技術在電氣自動化的發展進程中起到了重要的推動作用，甚至是在個電力系統的發展中都有著重要的決定作用。所以這項技術在未來發展空間會更大，也會運用的更加廣泛，從而使我國電網的質量得到長足的提高，讓我國的電力產業向更穩定的方向持續發展。

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