无功补偿技术在电气自动化中的应用探析

蔡永超

(陕西清水川能源股份有限公司，陕西 咸阳 719400)

无功补偿技术在电气自动化中的应用探析

蔡永超

(陕西清水川能源股份有限公司，陕西 咸阳 719400)

通过对无功补偿技术的特点、作用、研究现状以及趋势等方面展开分析，进一步探讨其在电气自动化中的实际应用价值。

无功补偿技术；特点；作用；电气自动化；应用

0 引言

无功补偿技术在整个供电系统中起到了提高电网功率因数、降低变压器及输电线路损耗的作用，大大提高了供电效率，改善了供电环境，在实现电气自动化的过程中占据着非常重要的位置。在电气自动化领域合理地应用无功补偿技术，可以在很大程度上减少电网损耗，提高供电质量。

1 无功补偿技术的特点

1.1 无功补偿费用分析具有一定的复杂性

相对于有功补偿，无功补偿的运行费用比较低，但是其投资费用比较大，分析起来比较复杂。无功补偿不需要消耗燃料，但是为了确保其可以和机组运行实现同步，无功补偿的费用与整个机组的运行费用是整合为一体的，因此很难将无功补偿费用从总的运行费用中分离出来。在电网运行过程中，各个参与部分需要共同承担控制电网电压的任务，也就是说，每个用户和发电厂都应该执行自己的电压和功率因数限额。无功补偿具有一定的地域性及多样性，在此基础上，无功补偿服务的最优定价问题将会比有功补偿服务更加复杂。

1.2 无功补偿运行方式具有一定的多样性

无功补偿运行方式具有一定的多样性。一般情况下，有功补偿的运行动力只能依靠发电机来提供，运行方式比较单一，而且费用比较高。但是无功补偿运行方式有很多，除了依靠发电机以及负荷来提供之外，还可以通过调相机、静止无功补偿发生器以及输电线路等多种无功源来提供，这就使得无功补偿具有一定的选择性，可以结合实际情况采用最合适的方式方法，这也是无功补偿的一大优势所在。

1.3 无功补偿控制具有一定的分散性

无功补偿在电压控制方面还具有一定的分散性，通常情况下，频率控制需要实现有功补偿的平衡。在无功补偿中，电压的控制也要实现无功补偿的平衡。但是电压在每个节点是不一样的，所以无功补偿在每个节点的平衡也是不一样的，只有将无功平衡与相对应的节点结合，每一节点的电压才能得到有效控制，才能保证整个电网的平衡。因此，无功补偿的控制具有一定的分散性。

2 无功补偿技术的作用

无功补偿技术的应用在很大程度上提高了电网以及负载的功率因数，大大提高了电网以及负载的运行效率，同时降低了输电线路紧急用电设备所需要的容量，减少了不必要的资源浪费，保证了资源的合理利用，提高了经济效益。此外，无功补偿技术在电气自动化中的应用大大稳定了电网电压，一定程度上提高了供电质量。并且在长距离输电线路中，如果安装合适的动态无功补偿设备，并配备合适的调节器，那么可以在一定程度上提高电网系统的稳定性以及输电能力，同时还可以保障电力系统的抗干扰能力，保证系统的平衡运行。如果在电气自动化系统中出现三相负载不平衡的现象，由于无功补偿控制具有一定的分散性，可以很好地对其进行调整，保障三相负载的平衡。近年来，静止无功补偿发生器在电气自动化中的应用越来越广泛，其设置与应用可以改善电网的电压波形，减少谐波分量，同时可以解决负序电流问题，避免高次谐波引起的附加电能损失以及局部过热现象，保障了各方面设备的良好运行，大大提高了电网系统的运行效率。

3 无功补偿技术电气自动化中的实际应用

3.1 无功补偿技术在煤矿中的应用

无功补偿技术在煤矿井下供电系统中起着非常重要的作用，应用无功补偿技术有利于提高功率因数，减少系统压降，大大改善电压质量。无功补偿设备的应用还在很大程度上降低了线路以及变压器的损耗，减少了电费，进而减少了经济成本的投入，提高了效益。此外，其还可以增加设备输出容量，使负荷电流得以降低，进一步减小变压器容量，促进煤矿井下供电系统的良好运行。

3.2 真空断路器投切电容器的应用

在无功补偿技术中，电容器组通过高压母线上的电压互感器的一次绕组放电，一般情况下不会安装专门的放电设备。为了防止发生电容器高压击穿的现象，通常会在电容器组中装设熔断器作为短路保护，同时还会串联合适的电抗器，这是为了减小电容器组合闸时产生的冲击，也是为了防止电容器与线路电感发生串联谐振现象。合适的电抗器可以有效地对高压线路、变压器以及电力系统进行无功功率补偿，可以在很大程度上提高电网系统的功率因数，提高电网运行效率，节约资源成本的投入，提高社会效益和经济效益。

3.3 固定滤波器和晶闸管调节电抗器的应用

固定滤波器和晶闸管调节电抗器在电气自动化中的作用与真空断路器投切电容器的作用是不同的，固定滤波器是按照谐波的要求进行设计的，反并联晶闸管和电抗器串联，依靠改变晶闸管触发角的方式来调节经过电抗器的感性电流，并使其与并联的滤波器中多余的容性无功补偿电流相平衡，满足功率因数要求，保障电网运行功率，使其稳定而又高效地运作。长时间地投入固定滤波器，可以大大加快电网的响应速度，同时还能减少所需要晶闸管的数量，在很大程度上加强电网系统的稳定性，保证系统的平衡运行。

3.4 变电站无功补偿技术的应用

变电站是一个供电区域的供电中心，也是电网系统的一个重要组成部分，它是通过不同电压等级的配电线路向所有用户进行供电的。一般情况下，配电线路以及

电力用户应按照“分级补偿、就地平衡”的原则达到无功功率平衡，从而不会发生向变电站索要无功电力的现象。无功补偿装置一般是以补偿主变压器无功损耗为主，适当地兼顾负荷侧的无功补偿，达到整个电力系统的相对平衡。同时，容性无功补偿设备的容量大小是可以根据变压器容量大小来确定的，按照主变压器容量大小的10%～30%进行配置，同时还需满足主变压器最大负荷达35～110 kW时其高压侧功率因数不能小于0.95的要求，如果主变压器的单台容量大小在40 MVA以上时，那么就要求每台主变压器装配不少于2组的容性无功补偿装置，这样才能保证整个电网系统的相对平衡及正常运行。

3.5 配电线路无功补偿技术的应用

在电网系统中，配电线路的数量很多，并占据着不可忽视的地位，配电线路的线损大约占到总线损的60%～70%，所以对配电线路进行无功补偿在电气自动化中是非常重要的，这将大大降低配电线路的功率损耗，避免不必要的资源浪费。对配电线路进行无功补偿的技术在欧美国家已经得到了非常广泛的运用，目前中国也逐渐采用这一做法。分支线路的无功补偿基本上是按照以分支线路的无功功率平衡为主，对分支线路的无功消耗进行补偿的方式进行的，在这个过程中要尽可能地减少分支线路向主干线路索要无功的现象，进一步降低无功功率的损耗。在实的应用中，一般是以分支线路所带配电变压器的空载无功功率损耗来确定分组的补偿容量，这样可以在最大程度上充分利用资源，避免不必要的浪费，提高社会经济效益。

4 结语

随着电气自动化系统的不断发展，许多工厂、矿山、电厂以及大型公共场所等所使用的电动机容量越来越大，数量也比较多，这就会使其所在区域的自然功率因数变得很低。无功补偿技术的应用在很大程度上促进了电力自动化系统的发展，保证了电力系统的电能质量、电压质量，降低了设备的功率损耗。此外，无功补偿技术的应用还将提高各行各业的经济效益，促进社会经济的和谐发展。

[1]柳宏伟.无功补偿技术在电气自动化中的应用[J].黑龙江科技信息，2010(24)

[2]樊文国.探析电气自动化中的无功补偿技术[J].科技致富向导，2013(21)

[3]费磊.电气自动化控制设备可靠性的相关分析[J].科技致富向导，2013(24)

2014-06-04

蔡永超(1982—)，男，陕西宝鸡人，助理机电工程师，研究方向：无功补偿、电气自动化。