论电力系统中的无功补偿

2015-07-17田文利

科学中国人 2015年12期

关键词：元器件电容器损耗

田文利

山东电力建设第三工程公司

论电力系统中的无功补偿

田文利

山东电力建设第三工程公司

当今社会，各行各业的经济发展都离不开电力系统的支持。特别是在日臻严峻的环境形势下，科学合理地进行电力输送不仅仅是可持续发展战略背景下对企业在经济发展过程中的基本要求，也是优化资源配置，减少企业投资成本，改善产品生产效率和质量，提升企业效益的重要方式。本文就电力系统中的无功补偿作简要的分析。

无功补偿；优化；必要性

在社会和经济快速发展的过程中，电力系统所扮演的角色也越来越重要，许多社会生产部门甚至将电力系统的好坏作为衡量企业经济效益的重要指标。电力在输送和转换的过程中，需要消耗大量的无功功率。尽管无功功率的消耗在电力输送和转换的过程中是一定存在的，但过量的功率消耗会对整个电网的稳定、安全运行产生不利的影响。因此需要我们加强电力系统中的无功补偿，以减少无功功率大量减少对整个电网所造成的影响。

1 无功补偿的重要性及原理

1.1 无功补偿的必要性

随着社会的发展和科技的进步，电力在人们工作和生活中所扮演的角色也越来越重要。在社会各个生产行业和人们生活环境不断变化和发展的过程中，人们对所供应的电力也有了新的、更高的要求。电力在传输的过程中，不仅传输的距离和范围越来越宽广，而且在这个过程中，需要转换成更多形式，以满足不同机器设备的需求。电力系统的结构和内容也变得越来越复杂和多样化。在电力系统运行的过程中，类似于异步电动机、变压器等设备都需要消耗大量的无功功率，以保障电力的传输和转换。倘若为这些设备供应无功功率的是一些非电容元器件，必然会造成电力系统功率的大量损耗。倘若这些过量的损耗得不到及时有效的补偿，就会造成严重的线路损耗，增加供电的成本，同时对电力系统的稳定、安全运行造成不利影响。进而影响该电力系统所关联的其他用电设备。所以，为了减少不必要的损失，必须加强电力系统中的无功补偿。

1.2 无功补偿的原理

由于无功功率是电路当中磁场和电场的相互交换，是一种相对于有功功率而言比较抽象的能量形式，因此，在进行无功功率补偿时，也比进行有功功率补偿要困难得多。为了达到容性负载的无功功率补偿输出能够负担感性负载所需的无功功率，同时实现在电力系统运行过程中的有功和无功功率的平衡，需要实现相同电路中所并联接入的感性负载和容性负载，相互之间能够进行能量的交换。并且在能量交换的过程中，保障能量交换的效率尽可能高，能量损失尽可能低。因此，对无功补偿设备的设计、制造、安装工作都有着严格的要求。

2 无功补偿的技术和方法

2.1 同步调相机

在早期的电力系统的无功补偿工作过程中，运用较为广泛的是同步调相机。同步调相机是通过采集无功功率出现过量损耗时，相关检测装置内部的励磁电流的变化信号，反映到电动机上，使其输出相应的无功电流，来补偿无功损耗所带来的无功电流大小和方向的改变。由于这种方式是以励磁电流的变化来决定无功补偿的方向的，因此其在动态补偿方面有着得天独厚的优势，但励磁电流响应机制比较迟缓，同时只能在一定电压范围内进行无功补偿，在无功补偿技术不断发展的过程中，已逐渐被淘汰。

2.2 无功补偿电容器

无功补偿电容器是指利用电容器能够补偿负荷电流的特点进行的无功补偿。通常，无功补偿电容器可以分为集中补偿、分散补偿和就地补偿三类。这三种补偿形式由于其自身优势的不同，其所适用的范围也有一定的差异。一般来说，集中补偿是设立在低压母线上的一种补偿方式，其在安装和维修上都显得较为简便，并且其相对于其那两种补偿方式，具有利用率高和便于管理的优势。分散补偿既可以装在相应的母线上也可以直接与低压干线相连接的一种补偿方式，与集中补偿不同时的是，分散补偿能够独立、有效的对各个配电变压器进行严格控制，保障这些配电变压器在无功功率损失情况上出现差别时，都能够得到适时合理的补偿，从而减少了不必要的无功功率流动，降低了线损。但由于分散补偿只能够对电压器和高压配电线路的无功负荷进行补偿，同时在电容器不能很好分组的时，补偿系统很难进行自动调整。因此，利用分散补偿进行无功补偿时，需要相关的安装、调试人员具有很高的职业技术水平。就地补偿主要适用于用电设备直接连接电容器的情况，尽管这种补偿方式相对于前所述的两种补偿方式在效率和使用范围方面都有了很大的改善，但由于其建设成本高、利用率低等问题，使得这种方式的应用仍旧不够广泛。

3 无功补偿技术的优化

3.1 提升补偿系统元器件的质量和精度

在进行电力系统的无功补偿时，需要经历一个无功功率损耗情况信息采集、分析、比较、判断、处理的过程。补偿系统在长期的运行过程中，由于系统本身或者是维护工作做得不恰当，系统内部某些元器件会出现损坏和老化的现象。元器件的这些缺陷的出现，就会引起补偿系统精度的变化。而这些细微的精度变化，在经过了无功补偿的整个过程后，就会被放大。导致最终得到的参数和实际的参数有很大的出入，从而影响系统的判断和相应指令的执行。为此，在补偿系统的设计和制造的过程中，要切实考虑到补偿系统在今后的工作过程中所要面临的工作环境，在元器件的材料和制造工艺上严格把关，保障生产出来的补偿系统元器件在质量和精度上符合相应的标准。同时在整个补偿系统的装配、使用和维护过程中，也要按照相应的技术标准和要求严格执行。避免补偿系统因人为因素而在精度和质量上出现问题。

3.2 优化补偿系统的控制方式

近年来，随着经济和科技的不断发展，自动控制理论和计算机技术也得到了迅猛的发展，并且人们通过将这些技术与行业实际进行有效的结合，催生出了很多对提升产品质量和生产效率有益的新兴技术。无功补偿系统的控制方式，对系统的补偿精度有着重要的影响。计算机技术与无功补偿技术的结合，将使得补偿系统在信息采集、分析、处理等方面的工作效率和准确度大幅度提升，有效缩短以往补偿系统在信息处理方面的时间延迟。同时，简便美化的计算机操作界面，还给用户和工作人员的使用带来便利。自动控制理论的结合，还使无功补偿系统的运行和控制更具适时性、时效性，提升补偿系统的工作质量。