讨论电气自动化中无功补偿技术的应用

滕怀峰

摘要：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。

关键词：电气自动化；无功补偿技术；应用

中图分类号：F407文献标识码： A

1、无功补偿技术介绍

1.1、无功补偿的含义

无功补偿在电力供电系统中能够提升电网功率因数，在一定程度上可以使供电变压器以及输送线路的损耗降低，促进供电效率得到有效提升以及电网环境得到有效改善。在大范围的供电系统之中，无功补偿能够用来调整电网的电压和提升电网稳定性，在小范围的电力系统中，无功补偿通常用来调整三相不平衡电流。

1.2、无功补偿的工作原理

电力系统供电功率一般分为有功功率与无功功率两种，无功功率难以进行远距离传输，这就需要对一些变压器及用电的无功功率进行就地补偿。这里所说的无功补偿就是利用供电系统中安装的无功补偿装置来进行的，无功补偿设备能够和电路用电设备及其变压器等互相抵消无功功率，从而提高功率因数，进而实现在整体上来降低无功功率的目的。它通常是将容性功率负荷装置与感性功率负荷连接于同一个电路，促使两种负荷之间进行能量的相互交换，从而使容性负荷输出的无功功率补偿感性负荷所需的无功功率。

1.3、无功补偿技术的特点

（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。

（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。

（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。

2、无功补偿技术电气自动化中的实际应用

2.1、对电力用户进行无功补偿

对电力用户进行无功补偿主要有以下两种途径：一是经补偿，符合国家电力部门所规定的预期功率因数，而且努力获得较多的电费奖励。强化宣传的力度，增强群众节能意识，加大对用户的无功补偿力度，降低电能流失，缓解电能紧张的局面。当企业实现了自身功率因数最高层次之后，应当采用优质的补偿方案及补偿容积，为电力用户开展无功补偿；二是把无功补偿技术应用到用户内部配电网之中，使无功消耗得到最大程度的降低，降低电能耗费，促进企业经济效益的提高。

无功补偿能够分为三类：一是集中弥补，即集中补偿，该方式就是将电容器组在变电站母线上或用户配电室中进行集中安装，或者同步安装于变压器气压较高的一侧。二是分批弥补，对已规划好并将要安置的电容器分组，在配电母线上分别进行安装，进而产生多组群集补偿；三是少数弥补，即个别补偿，这种方式是建立在分批弥补基础上的，电容器在分批弥补后并联在每一个用电设备附近，进而成为个别补偿。集中弥补、分批弥补和个别弥补是依据用户供电范围和供电方法对无功补偿所进行的分类。其中，集中弥补的优势是与电容器快速地自动安装搭配，使补偿容积自觉调整，从而避免过补偿或者欠补偿的现象发生，降低电能的流失，使电容器组利用率得到提高，而且方便了安装以后的检修和养护，大幅度降低了故障率。但是集中补偿也有明显的缺陷，在为负荷端进行无功运输的时候，只有经过下级电阻和电抗才可以实现，换句话说就是没能够充分地降低内部功率损失；分批弥补优势是使每一个设备无功电力得到均衡，不向上级线路或变压器汲取无功，使上线线路所耗用的资源量大幅度的降低；少数弥补优势是将电动机的使用范围进行拓宽，可以对大型和中型电动机开展有效且及时的补偿。

2.2、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。

2.3、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。

2.4、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。

2.5、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。

总之，我国电气自动化程度随着经济的发展而不断提高，而且电气自动化的应用也越来越广泛。但是，电气自动化设备的非线性因素也在不断增强，以及越来越复杂的单向电力牵引负荷规律，使电网中增加了无功功率和负荷，为了解决这些现实问题，无功补偿技术就被普遍地应用在电气自动化中，降低电能损耗，确保系统安全和高效的工作，以提高电气自动化设备的稳定性和保护电网系统。无功补偿技术在电气自动化中的作用是至关重要的，具有广阔的发展前景。

参考文献

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