小议无功补偿技术在电气自动化中的应用

程光辉侯坤磊

1.身份证号码：41022119890519343X 2.身份证号码：410108198412050055



小议无功补偿技术在电气自动化中的应用

程光辉1侯坤磊2

1.身份证号码：41022119890519343X 2.身份证号码：410108198412050055

摘 要：随着科技的不断进步，我国在电气自动化无功补偿技术和谐波治理等方面进行了较为深入的探讨研究，加大无功补偿技术在电气自动化中的应用范围，使功率因数得到有效提高，负序得到有效降低，才能形成科学的滤波通路，抵消或滤除指定谐波。为此，本文主要对无功补偿的概况、电气自动化中无功补偿技术的特点及应用进行了分析与探究。

关键词：电气自动化；无功补偿技术；概况

一、无功补偿的概况

无功补偿也被叫做无功功率补偿，电力供电系统内无功补偿能够对电网功率因数进行有效提升，是减少供电变压器与输送线路损耗，供电效率提升与供电环境有效改善的重要途径。其工作原理如下：

电网输出功率：有功功率与无功功率为电网输出功率的重要组成部分，有功功率电能消耗具有直接性，通过电能向机械能﹑热能﹑化学能的转换，可利用这些能作功，有功功率就是该部分的功率。无功功率具有电能无消耗的特点，可将电能向其他形式能转换，该能为电气设备作功的基础前提，同时此类能够可在电网内和电能进行周期性转换，该类功率就是无功功率。

实现无功补偿的具体方法：同一电路内并联具备容性功率负荷的装置和感性功率负荷，在以上2种负荷内能量相互交换，并通过容性负荷输出的无功功率补偿感性负荷所需的无功功率。

二、电气自动化中无功补偿的特点

电气自动化中无功补偿技术主要是指动态无功补偿技术，应用此项技术的主要意义是为了提高供﹑配电系统的利用率，尽可能地降低电能的消耗和谐波对电力系统的破坏，稳定电力系统的电压值，实现对电力系统的有效控制。

（1）功率因数是指电力网中通过线路﹑变压器的视在功率功率供给有功功率所占百分数。在电力网的运作过程中，功率因数的大小直接影响着有功功率的供给量，影响着有功功率的损耗情况。如功率因数越大，电力设备就能为有功功率提供大量的视在功率，就能减少无功功率的传送，极大地降低有功功率在电力运行中的电能消耗，就能提高用户当前的功率因数，充分发挥电力设备的功能提高电压的质量。

（2）在电气自动化无功补偿技术中并联电容器也占有重要地位。并联电容器无功补偿是为了更好地节约电能和提高供电的质量，主要方法是通过提高用电负载的功率因数，减少电力网的用电损耗，目前这种节电方式已经得到了人们的广泛认可。通过提高功率因数不仅能够减少有功功率的消耗量，还能减少无功功率的消耗量，同时还能增加变压器和电力线路容量的利用率，这就有利于并联补偿电容器与补偿设备之间的连接，提高电力功率因数。

（3）电气自动化的普及，不仅促进了市场经济的快速发展，增加了国民收入，还极大地降低了工作人员的操作难度，为企业生产减少了人力物力的成本投入，增加了企业的经济效益；同时还提高了电气自动化的安全性，为安全生产提供了有力的保障。随着电气自动化技术水平的不断提高，在电气自动化发展中呈现出了越来越多的问题，电气设备中电能资源的过度浪费，已经引起了社会的高度重视。电气自动化中无功补偿技术的大量应用，可以有效地降低电气设备的电能消耗情况，完善电气自动化体系，确保国民经济和社会主义现代化建设的健康发展。

目前电力系统中所有的用电设备都存有无功功率的现象，这种现象的产生主要是电压与用电设备的特性所决定的。电气设备运行中，设有额定的电压值，电压在这个值数范围内进行上下波动，这时电气设备的无功功率就会根据电压的波动幅度有所降低，在对电气设备进行无功功率补偿时使用无功电源无法做到及时补偿，无功补偿技术的应用可以合理有效地降低用电设备的电力消耗，确保电气自动化系统的正常运行，提高电气自动化系统的稳定性和可靠性。

三、电气自动化中无功补偿技术的应用

1、真空断路器投切电容器

这种补偿方式中电容器组利用高压母线上电压互感器的一次绕组电阻放电，一般不装设专门的放电装置。为防止电容器高压击穿，在电容器组中接有熔断器fu作为短路保护。为降低电容器组在合闸时产生的冲击涌流及防止电容器组与线路电感发生串联谐振，可串联适当的电抗器。它能有效地对高压母线前主变压器﹑高压线路及电力系统无功功率进行补偿，能有效地提高工厂的功率因数，而且总投资少。

2、固定滤波器和晶闸管调节电抗器

固定滤波器按谐波要求设计，反并联晶闸管与电抗器串联，通过改变晶闸管触发角来调节流过电抗器的感性电流，使其与并联滤波器中多余的容性无功补偿电流平衡，满足功率因数要求。优点是固定滤波器长期投人，需要的晶闸管数量少，响应速度快，调节性能好，缺点是tcr也产生谐波。

3、变电站无功补偿技术

变电站是一个供电区域的供电中心，用不同电压等级的配电线路向用户供电。按照“分级补偿，就地平衡”的原则，配电线路和电力用户应该基本达到无功功率平衡，不向变电站索取无功电力。容性无功补偿装置以补偿主变压器无功损耗为主，并适当兼顾负荷侧的无功补偿。容性无功补偿装置的容量可根据主变压器容量来确定，可按主变压器容量的10%～30%配置，并满足35～110kv主变压器最大负荷时，其高压侧功率因数不低于0.95的要求。当主变压器单台容量为40mva及以上时，每台主变压器应配置不少于两组的容性无功补偿装置。

4、配电线路的无功补偿

电力网中，配电线路数量很多，其线损约占总线损的60% -70%。因此，对配电线路进行无功补偿，降低配电线路的功率损耗十分重要。对配电线路进行无功补偿，在美﹑英等发达国家得到了广泛应用。

分支线路补偿法的基本原则是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，尽可能减少分支线路向主干线索取无功，从而减少无功损耗：（1）以分支线路所带配电变压器的空载无功损耗来确定分组补偿容量；（2）选择负荷较大的分支线确定补偿点；（3）对于小分支和个别的配电变压器，可视为主干线上的近似均匀分佰负荷.可按需要确定补偿点和补偿容量（补偿空载无功损耗）；（4）所有配电变压器的负载无功损耗均以用户自主补偿为主，如果用户未进行补偿或补偿容量不足，仍需向主干线索取无功。从以上分析可见，线路的补偿容量是按配电变压器的空载无功损耗来确定的。带上负载以后，如果用户补偿设备投人不足，线路就会处于欠补偿状态。这虽然不是最优补偿方式，但可以达到补偿无功需求量70%左右的水平，对于目前我国的配电线路来讲，能做到也不容易了。

四、结束语

综上所述，伴随电气自动化技术在多领域的大量运用，线形与非线性负载应用也逐渐增多，进而加重了电气线路无功补偿不足与谐波污染问题，并导致电气自动化系统电能损耗增加，这给电气自动化技术快速发展造成了严重制约。为有效提升电力线路运行质量与实现资源利用率最大化，可将无功补偿装置合理引入电气自动化系统线路，以此提升电气系统运行稳定性。

参考文献：

［1］肖吉德；信息时代的电气自动化技术——访上海大学陈伯时教授［J］；电工技术杂志；2003年04期

［2］刘艳琳；供电无功补偿节能技术在综采工作面的应用研究［J］；科技资讯；2010年32期

作者简介：

程光辉，男（1989-5），河南省 开封市 杞县 ，研究方向：电气。

侯坤磊，男（1984-12），河南省 郑州市邙山区，研究方向：电气。