電氣自動化中無功補償技術的應用

王先軍 尚貞

1.中廣核新能源山東分公司 山東青島 266309

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1 無功補償技術的簡要概述

1.1 基本內涵無功補償技術

在電氣自動化中的運用，主要是利用濾波技術構建起諧波補償體系，進而使負序得到相應降低。當前應用在電氣自動化中的無功補償技術類型眾多，主要包括源濾波器、固定濾波器以及真空短路投切電容器等。

1.2 重要作用

（1）有助于提高功率。因數電氣自動化中，運用無功補償技術可在相同電路中實現容性與感性功率負荷裝置的有效并聯，從而使能量在這兩種不同負荷中實現自由轉換。運用無功補償技術，可使供電水準始終維持在一定水平，并能控制電氣設備能源損耗，實現資源與設備的充分利用，有助于控制電氣管理成本，使功率因數得到明顯提升。

（2）提升系統的運行效率。基于電氣自動化的應用設備在運行中均會面臨功率受限的問題。例如，電力系統存在能源損耗的情況，電壓和負荷會有所增加，進而影響電力系統設備的正常使用。電氣自動化中，運用無功補償技術將無功功率在電網中進行科學分布，有助于提升電力系統的整體運行成效，防治出現損耗現象。無功補償技術的運用，可有效防止電力系統在供電狀態下因電網功率因數較低而導致輸電不穩定、變壓器損耗較大的情況，使電力系統能快速、高效地完成電力輸送。

2 電氣自動化中無功補償技術在其中的具體應用

2.1 無功補償技術在電氣自動化固定濾波器和晶閘調節電抗器中的合理應用系統

在實際運行過程中，其中的反并聯晶閘管和電抗器是在電路當中，以一種串聯的方式存在。但是無功補償技術以及相對應的電流，在實際應用時，可以實現對固定濾波器剩下容性合理的抵消和處理。這樣不僅能夠從根本上保證系統的平衡，而且還能夠盡可能滿足電氣自動化系統對功率因數的整體需求。

2.2 無功補償技術在電氣自動化固定濾波器、電容器、電抗器的應用通過無功補償技術

在電氣自動化中的實際應用，不僅能夠實現對電氣系統當中變壓器的有效調節，而且還能夠對電流進行實時有效的調節。通過這種方式，能夠最大限度保證降低電氣系統在運作過程中對能量的消耗。

2.3 無功補償技術在電氣自動化源濾波器、無源濾波器中的應用

在現階段我國科學技術不斷進步和快速發展的背景下，電氣自動化技術在其中也得到了一定的進步和發展。無功補償技術雖然現階段仍然處于剛剛起步的階段，無論是在技術的研究或者是在技術的應用上，并不是很成熟。但是無功補償技術在應用時，對有源濾波器和無源濾波器能夠產生一定的作用。

2.4 變電站應用無功補償技術

為保證電網無功達到平衡，需在變電站開展集中補償，常采用靜止補償器、并聯電容器和同步調相機三種補償裝置。其主要目的在于保持電網無功平衡，改善功率因數，保證終端變電所母線側電壓，補償變電站主變及輸電線路的無功損耗。補償裝置通常集中和母線相接，便于管理和維護，但對10kV配網而言，無法起到應有的降損作用[1]。

2.5 配電線路應用

無功補償技術線路無功補償指采用電容器進行無功補償。線路中，補償點不能太多，控制方式需要盡量簡化處理，通常不進行分組投切，補償容量不能太大，以免造成過補償。對保護而言，應盡量簡化，將避雷器及熔斷器等作為過壓及過流保護。采用線路補償的方式，可以為線路及公用變提供必要無功，不僅回收較快、成本低，而且管理與維護較為方便，尤其適用于負荷較重且功率因數低的較長線路。

2.6 無功補償技術在風電場中的應用

風電場大多都處于電網結構末端,隨著風電在電網比例中的加大，風電的接入給整個電網的穩定性帶來很大的影響。當電力系統事故或擾動引起并網點電壓跌落時，如何保證在一定的電壓跌落范圍和時間間隔內，風電機組乃至整個風電場不脫完連續運行，這就對無功補償提出了更高要求[2]。

目前風電場無功容量按照分層和分區基本平衡的原則進行配置，且無功補償裝置具有自動電壓調節能力，動態調節的響應時間不大于30ms，在裝機容量不超過50MW時，補償容量最低要求為-6至+12MVar。并且動態無功補償裝置應滿足在風電場各種工況下全容量在線動態調整的要求。風場無功補償裝置在低電壓穿越過程中，應實現動態無功支撐能力，在并網點處于標稱電壓的20%-90%區間內時，風電場應能通過注入無功電流支撐電壓恢復，并網點電壓跌落出現的時刻起，最大超調量不大于目標值的20%，調節時間不大于150ms，無功電流注入持續時間應不少于該電壓持續時間。

在電網正常運行情況下，風電場無功補償應適應電網各種運行方式變化和運行控制要求，風電場無功動態調整的響應速度應與場內風電機組故障穿越能力相匹配，確保在調節過程中風電機組不因電壓異常而脫網[3]。

風電場無功消耗的設備主要有箱變、主變、場內集電線路、送出線路，無功補償的合理配置可有效抑制電壓波動、閃變，并可減少電力系統中的諧波、負序，提高功率因數，改善電能質量，大大提高了電網運行穩定性。

3 結語

綜上所述，無功補償在電力系統具有重要作用和意義。根據電力系統實際情況選擇合適的補償方式與裝置，能有效降低電網損耗，大幅提高電網供電質量。若選擇的補償方式與裝置不合理，則會造成電壓波動和諧波增大等實際問題。