基于无功补偿技术的电气自动化探讨

林惠斌

【摘要】随着我国经济的不断发展和科技水平的不断提高，我国的电气自动化技术水平也在不断的提升。在电气自动化的基础上，无功补偿技术可以解决电气自动化设备的单项电力牵引负荷变化的非线性因素和复杂化增强问题，所以得到了更加广泛的应用。本文对无功补偿技术的技术和特点进行了相似的介绍，并且对其功能进行了分析，最后在无功补偿技术在电气自动化的应用上做出了深入的研究探讨。

【关键词】无功补偿；电气自动化；应用与探讨

我国的电气自动化行业的水平已经达到了一个相当的高度，在各个领域都有充分的应用。但是谐波治理问题和动态无功补偿的问题也更加突出，在系统工作的时候，经常会出现一些谐波，影响工作人员的正常操作。无功补偿技术在这一问题的解决上起到了重要的作用，也提供了解决的方法。所以这项技术的产生会更有利于电力供电系统能够更加稳定安全的运行。

1无功补偿的概念和特点

1.1无功补偿的概念

无功补偿是指在负荷端和电力网中设置调相机和电容器等无功电源，从而达到负荷端和电力网的经济运行水平和电压水平要求，满足电气自动化运行水准。

1.2无功补偿的特点

变压器和异步电动机等设备的电感性负荷无功率最高。异步电动机和变压器分别占60%和20%左右，剩下的20%为电抗器、整流设备和架空供电线路。所以就可以看出，异步电动机、变压器、整流设备和架空供电线路是主要消耗无功功率设备，如果想要在企业供电中进行无功功率的补偿，就应该要采取两种方式进行补偿，分别为静态无功补偿方式和动态无功补偿方式。这样才能使企业的用电功率得到提升，还会使企业在供电中的经费更加合理。

2无功补偿的技术原理概述

2.1电力负荷的功率指数

电力负荷中的功率因数是电力网中通过变压器和线路的视在功率供给中占有的百分值。功率因数如果越大，就说明电力网的运行越平稳，并且无功功率的传输会减少，有功功率的传输会更多，所以对用户的功率因数进行适当的增加会使供电设备的电压质量更高。在这种情况之下，功率的因數就会达到1。所以功率因数越高，无功功率的需要量也就越少。

2.2并联电容器补偿无功率的作用及方法

并联电容器会对无功功率有补偿的作用，无功补偿时利用电容器不仅可以降低电网的损耗程度，还可以有效的提高电负载的功率因数，并且对电压的质量产生优化和节能的功效，是一种非常普遍应用的补偿措施。所以，无功补偿的技术在降低电压损失和降低电网线损失的计算上有很大的普遍性，可以进行充分的利用。电网的有功功率损耗非常严重的时候和电网的无功功率不断上升的时候都可以使用并联电容器，并联的补偿方式是把补偿的设备和电容器并联在一个电路上，提高功率因数，又提高了电力线路和变压器的容量利用率，同时减少了电压的消耗量。

3无功补偿技术在电气自动化中的应用

3.1主要补偿方案

（1）真空断路器对电容器的投切

这种无功补偿方式一般不设置专门的放电的装置，都是通过电容器组在高压母线上的电压互感器进行绕组电阻放电的工作。在工作中容易出现电容器的高压击穿现象，所以为了避免这种危险问题，就会在电阻容器组中接入FU的熔断器，它一般作为短路的保护。工作中还容易出现在合闸时会出现冲击涌流的现象，所以可以把电抗器进行适当的串联，防止线路电杆和电容器组出现谐振。这种方法可以对高压母线上的高压线路、变压器和电力系统的无功功率进行一定程度是上的补偿，让工厂的功率因数得到提高，减少工厂的投资数额，增加企业的经济利益。

（2）固定晶闸管和滤波器调节电抗器

要根据谐波的要求来进行固定滤波器的设计方法，让晶闸管和电抗器两种进行串联，所以想要改变电抗器的感性电流，可以通过晶闸管的触发角来进行调节。这种方法可以让并联滤波器中的容性无功补偿用在电流的平衡中，这时功率因数也会随之增加。所以固定滤波器要在补偿工作中进行长期的投入，才能让晶闸管的需求量渐渐减少，调节的性能和响应的速度也得到了大大的提升。但是在TCR在使用时依然会出现谐波的现象。

（3）固定晶闸管和滤波器调节变压器

电抗器可以替换为高漏抗变压器实现无功补偿，这种补偿的方案虽然可以通过变压器的调节实现，但是在具体的操作过程中有功的损耗比较大，导致其利用率较低。

3.2主要补偿对象

（1）对电力用户进行无功补偿

电力用户上的无功补偿的途径有两个方面。一是经过补偿来将国家所规定的电力部门的预期功率因数达到标准，并且电费的奖励上也达到很高的数额。通过宣传力度的提升，群众节能意识也在近年来得到了很大的进步。再对用户的无功补偿力度进行提升的同时，电能的损失量也得到了有效的控制，缓解了电能源紧缺的现象。在电力企业实现了最大的功率因数的时候，就要采用更加优质的方案对用户进行技术的无功补偿。第二种是将这种无功补偿的技术应用在用户内部的配电网运行中，来使无功消耗的数额得到最大程度的降低，减少电能的耗损，提高企业的经济效益和社会效益。

第二种的无功补偿方式也可以分为三类。第一种是分批弥补的方式，具体上是将安置电容器的分组方式进行有效的规划，再分别安装在配电母线上，以这种分组的方式进行群集的补偿。第二种方法是集中补偿，也可以称为集中弥补，这种方法的具体操作是在变电站或者用户配电室的母线上集中安装电容器组，还可以在配电变压器气压较高的一段进行同步安装的方法。第三种方式是个别补偿的方式，还可以称为是少数弥补。这种方式的具体操作是基于分批弥补的基础上的，在进行分批弥补之后线路是并联的，所以在这种并联的状态下，就可以进行个别的补偿工作了。这三种补偿方式是按照供电范围和供电方法进行划分的无功补偿方式。分批弥补可以对每一个设备的无功电力进行均衡，线路和上级变压器不再进行无功的传输，有效的减少了电力资源的耗损量。集中弥补可以让连接的过程中快速的进行自动安装，调整了电容器的补偿容积大小，从而有效的避免了过补偿或者欠补偿现象的发生。同时这种方式还可以对无功负荷的变化进行自动的追踪，并且进行调节，使电力的流失量大大的减少，电容器组的利用率也得到了有效的提升。对未来检修和在安装的过程更加便利，故障发生的几率也得到了降低。但是这种方案的缺点也比较明显，就是负荷端在进行无功的运输的时候，必须要经过夏季的电阻核电抗才能够实现，不能在实际的运用上减少内部的电能损失情况。个别弥补的方式可以让电动机的适用范围得到扩大，在大型和中型的电动机使用时会得到有效的补偿。但是这种方式也有一定的局限性，在小型的电动机进行补偿的时候，耗损量就大大的增多，所以在小型电动机补偿的时候，一般不会使用这种方式。

（2）对配电线路进行无功补偿

配电线路在进行无功补偿的主要原则是重点平衡分支线路的无功功率，其次再补偿分支线路的无功消耗，最大程度上的减少主干线路向分支线路输送无功。具体操作上有四种方式。第一种是用分支线路上带有的配电变压器用分组补偿容量的方式进行空载无功损耗。第二种方式是在主干线路中选择一条分支线，确保其负荷量够大，以此来作为补偿点。第三种方式是将个别的或者小分支上的配电变压器在主干线路上进行均匀的分支负荷的方式，可以按照需要的量来确定补偿容量和补偿点。第四种方式用户自主赔偿所有配电变压器的负载无功损耗，当用户无法进行自我赔偿或者赔偿能力不够的时候，就应该向主干的线路进行无功的补偿。配电变压器上的空载无功损耗决定了线路的补偿容量大小。当带上负载之后，如果投入不足数量的补偿量就会使线路保持在欠补偿的状态之下。这种补偿方式虽然可以达到无功需求量70%的标准水平，但是却不是最佳的补偿方式。虽然我国在电气自动化的水平已经较高了，但是在这一方面还需要进行更加深层次的研究，以保证无功需求量可以达到更高的百分比。

这一技术在国外就可以达到最优化的补偿要求，他们是将电容器组安装在各种负荷不同分布的配电线路上，再通过计算机确定最佳安装位置和最优补偿容量，电容器组的选择上，一般选用可投切式和固定式两种，通过电容器组的负荷程度进行投切，按照电压或者时间来进行退出和投入，其中电压的标准为高于规定值和低于规定值两种，时间的标准分为白天和黑夜两种，从而通过这种方式达到最优化的补偿的方法。在这一技术上，我国应该对国外的技术进行借鉴，从而实现补偿技术的最优化。

3.3以某电厂为例进行应用分析

以一个具体的实例来进行无功补偿技术的应用准则和应用方法，可以让人们更加的了解其工作原理。以某变电站为例，它为一个地区进行供电，通过不同的电压等级向用户进行电力的输入。此电站的供电原则是“分级的电量平衡和补偿”，电力用户和配电线路一般都可以达到无功率平衡的标准，基本上可以实现不向变电站索取无功的情况。在变电站使用容性无功补偿的装置时，就会以主变压器的无功损耗补偿为主，并且要在负荷侧的无功补偿上进行兼顾，主变压器的容量确定了容性无功补偿装置的容量，无功补偿装置的容量最高可以达到主变压器容量的30%，最少也要达到主变压器的10%。在主变压器达到最大负荷的时候，高压侧功率因数也要最低也要达到95%。所以，此变电站运用无功补偿技术的时候，重点是变压器的无功损耗工作，在这其中还包括负载无功损耗和空载无功损耗。有时变电站的变压器负荷较小，这种情况下的运行方式会让补偿容量达到最少，一般情况只能够达到变压器容量的0.08到0.1，这样就使主变压器的空载无功损耗值变大。在之后运行时，当负荷增大的时候，补偿的容量就随之变大了。在变电站所供给的供电区中无功补偿水平出现问题的时候，变电站对供电区进行了及时的无功补偿工作，在具体进行补偿的时候，变电站将一部分的补偿容量，进行临时的装设，等到供电用户的无功补偿量达到标准程度的时候，就将剩余的部分进行转移，输送给其他供电区域，保证了电力的合理流通，同时让所有的用户都能达到无功补偿的目的。

变电站在无功补偿设备的使用上进行了分组的模式，为了减少资金的使用，所以将分组数达到了最小程度，以保证变电站的经济利益达到最大化。所以电站将设备分成两组进行工作，在用二次侧母线进行分段的运行。如果未来变电站的规模变大的时候，就要通过变电站实际的运行情况来决定分组的情況如何。

4结论

综上所述，无功补偿技术是随着电气自动化的发展而不断发展进步的，这项技术在电气自动化的发展进程中起到了重要的推动作用，甚至是在个电力系统的发展中都有着重要的决定作用。所以这项技术在未来发展空间会更大，也会运用的更加广泛，从而使我国电网的质量得到长足的提高，让我国的电力产业向更稳定的方向持续发展。

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