電氣自動化中無功補償技術的應用

楊鑫鑫

摘 要：當前，電網系統的電氣自動化水平不斷提高。電網系統中的電動機、變壓器等一系列感性負荷基礎設施對無功功率提出了一定要求，由此，無功補償技術在電氣自動化中的應用也越來越普遍。本文將論述無功補償技術的基本概念與功能特征，分析無功補償技術在電氣自動化中的實踐應用形式，以供參考。

關鍵詞：無功補償技術;電氣自動化;應用形式

電力能源作為生產生活中不可或缺的資源，對電網系統運行的安全穩定性也提出了一定的要求。如果電網的無功功率不穩定，則會破壞額定電壓的穩定性，進而阻礙整個電網系統的平穩運行。為此，全面探究無功補償技術在電氣自動化中的應用就尤為重要。

1無功補償技術的基本概念

無功補償技術即無功功率補償技術，是指在保證電氣自動化設備性能安全性、可靠性與穩定性的基礎上，通過抑制諧波、控制電壓波動和閃變以及三相不平衡問題的解決等途徑，對電網系統中的感應負荷設施加以補償。將無功補償技術應用到電氣自動化系統中，可以增大功率因數，降低變壓器和線路損耗，確保電氣自動化設備的穩定運行。在電氣自動化系統中增設無功補償裝置，既可以優化整體供電環境，又能夠確保供電效率的平穩性。

電力企業要根據電網系統和電氣自動化設備的運行特點，合理選擇補償裝置。補償裝置的功率補償限度決定了整個系統的電能損耗程度。但是無論對于任何科學技術來說，都是利弊并存的，無功補償技術的實踐應用也不例外。盡管無功補償技術的應用取得了良好的成效，但也存在一系列的突出性問題。在電氣自動化系統中，由單相電力導致的負荷變化，增加了負序和無功狀態下的功率，阻礙了整個電力系統的平穩運行，而這也是電力企業在未來發展中應用無功補償技術所需重點關注的問題。

2無功補償技術的功能特征

2.1確保電壓穩定性

電壓穩定性是影響電氣自動化設備運行狀態的關鍵因素。而采用無功補償技術，則可以有效控制無功功率，增加可用電壓量，提高電壓質量。由此，確保電氣自動化設備的安全穩定運行，降低設備故障與供電事故的發生幾率。

2.2控制電能損耗

目前，電力行業以及各電力企業都對電氣自動化設備的功率因數提出了明確的要求。同時，即便電氣自動化設備順利進入電力市場，還要對設備應用后整個電力系統的生產效果加以檢驗。總而言之，只有確保電氣自動化設備的功率因數達到標準要求，才能使電網系統的運行效率和電能損耗確保在相對平衡狀態，在保證電力能源供應滿足生產生活需求的基礎上，最大程度的降低供電成本，實現經濟效益與社會效益的最大化。

2.3降低供電成本

將無功補償技術應用到電氣自動化系統中，可以有效降低電能損耗，壓縮供電成本。正是因為無功補償技術的應用可以有效控制無功功率，才能夠優化電路的功率轉化質量，相應的電氣自動化設備所連接的電壓器的運行效率也隨之提升，進而降低電氣自動化設備的運行負荷，減輕電力系統的供電壓力，使傳送的可用電力能源量滿足生產生活的基本需求。

3無功補償技術在電氣自動化中的應用形式

3.1無功功率補償方式

第一，聯合運用晶閘管調節電抗器和固定濾波器。在電力生產過程中，必須參照諧波的基本要求，優化固定濾波器設計，同時并聯晶閘管，串聯電抗器，有效調節電抗器中感應電流的濾過方式，合理調整晶閘管的觸發角。采用這種無功補償方式，可以對并聯濾波器中的無功補償電流和晶閘管予以有效控制。

第二，真空斷路器投切電容器。這種無功補償方式主要具有如下幾方面特點：電容器組取代放電設施對高壓母線上電壓互感器的一次繞線電阻進行放電。同時，在電容器組上安裝熔斷器，可以避免電容器組在持續高壓狀態下發生擊穿現象，減輕線路短路對電容器組的損害。

結合整個電力系統的運行狀況，采用串聯的方式連接電抗器，避免電容器組在合閘狀態下產生較大的沖擊性。且串聯電抗器還可以避免電容器組發生串聯諧振現象。

3.2配電線路的無功補償

在供電負荷壓力較大的分支線路上確定補償點。結合整個輸配電系統的運行情況，確定小分支配電變壓器的補償點和補償容量。根據分支線路中配電電壓器空載狀態下的無功功率損耗值確定分組補償容量。采用用戶自主補償的方式對配電變壓器的負載無功損耗加以補償。

3.3變電站的無功補償

變電站是整個供電系統的供電中心。設置變電站，能夠保證各等級配電線的正常輸配電，滿足電力用戶的電能需求。電力企業必須嚴格遵循分級補償原則進行輸配電。若想將容性無功補償設備應用在變壓器無功補償中，首要前提是確定容性無功補償設備的容量以及主變壓器的容量。電力企業應適當提升高壓側功率因數。

3.4電力用戶的無功補償

3.4.1個別補償

個別補償方式，是指采用并聯的方式對電容器和用電設備予以連接，有效補償無功功率。如果將個別補償方式應用到小型異步電動機中，那么電動機的控制方式和保護方式也相對復雜化。

3.4.2分組補償

分組補償方式，是指將分組后的電容器分別安裝在配電母線中，形成分散型補償方式。與個別補償方式相比，分組補償方式最大的優勢就是能夠使整個車間的無功電力確保在平衡狀態。

3.4.3集中補償

集中補償方式是指將電容器組安裝在電力用戶配電室，或變壓器低壓側母線上，對無功功率加以補償。采用集中補償方式，可以有效控制變壓器的無功功率，提高變壓器的有功功率，減輕變壓器的運行負荷。

4無功補償技術在變電站電氣自動化中的應用實例

以某變電站為例。該變電站作為該區域的輸配電中心，既能夠提供多種電壓等級的配電線路，又能夠采用多種補償方式，對配電線路與電力用戶之間的無功功率加以補償。容性無功補償設備在該變電站中的主要作用是，對變壓器的無功損耗進行補償，同時對配電線路高壓側的無功功率予以補償。該變電站根據變壓器容量對容性無功補償設備的容量實行調整。在確定補償容量時，充分考慮如下幾方面關鍵要素：其一，在輸配電過程中，空載和負載是提升功率損耗的主要因素。為此，該變電站采用設置補償變壓器的方式對配電線路的無功功率加以補償。該變電站共有額定電壓為35kV和110kV的兩種變壓器，按照主變壓器容量的10%和20%兩個等級對補償容量予以配置。其二，在該變電站輸配電過程中，部分時段可能會處于輕負荷運行狀態。為此，有必要按照主變壓器容量的10%的等級標準設置補償容量。隨著供電負荷的不斷增加，變電站必須結合實際情況合理調整補償容量，最大程度的滿足電力用戶的電力能源需求。其三，該地區的用電高峰期，變電站的供電負荷會隨之增加，同時可用供電電壓也會隨之減少，進而影響整個電力系統的安全穩定運行。在這種情況下，變電站必須增設臨時補償設備，及時調整補償容量，確保電力能源供應的持續性、穩定性和可靠性。其四，為降低無功補償設備的應用成本，必須適當減少無功補償設備的分組數量。采用分段運行的模式，對無功補償設備加以分組，一方面，確保主變壓器的安全穩定運行，另一方面控制電力能源損耗。

5結束語

綜上所述，無功補償方式主要包括個別補償、集中補償和分組補償三種類型。只有結合電氣自動化系統的運行模式，選擇合理的無功補償方式，才能有效提高變壓器功率因數，降低電能損耗，對配電線路與電力用戶之間的無功功率加以補償，以此確保整個電力系統的安全穩定運行。

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