基于电气自动化中无功补偿技术的应用

2019-11-30陈可夫

电子技术与软件工程 2019年9期

文/陈可夫

1 引言

无功补偿技术是一种先进技术，被广泛应用于电力系统中，能够有效推进电气自动化发展。现如今，电气自动化技术以及相关设备已得到普及，这类设备需采用无功补偿技术，有效提升供电质量，同时减少电能损耗。由此可见，在电气自动化中，无功补偿技术至关重要，对无功补偿技术在电气自动化中的应用方式进行深入研究迫在眉睫。

2 无功补偿技术应用优势分析

在电气自动化系统中，无功补偿技术的应用至关重要，不仅能够保证电力系统安全稳定的运行，而且还能够减少系统运行成本。无功补偿技术系统的组成结构比较复杂，具体包括切除判断装置、系统参数调节元件、输出电路输电系统信号检测采集系统、电容器投入以及补偿情况判断识别元件等等。通过将上述元件设备进行有机组合，即可形成完整的无功补偿体系。

在传统的电气自动化输送和传递过程中，电气设备的功率损耗比较大，同时电量损耗较大，因此，输电系统的运行效率比较低。随着无功技术的不断发展和应用，电气自动化系统已发生较大变化。通过合理应用无功补偿技术，有利于提升电力系统的输电效率，同时在最大程度上降低电能损耗，进而有效促进电气自动化系统发展，为人们的日常生活提供便利。

另外，在电气自动化输电系统的运行过程中，三相输电负载不平衡的问题比较常见，对此，可积极应用无功补偿技术，提升三相输电稳定性，进而改善电力系统的使用性能，促进电器设备抗干扰能力提升。除此以外，在传统的电气自动化输电系统运行中，高压电网以及低压电网的瞬间电流稳定性较差，对此，也可以应用无功补偿技术，进而提升电网运行安全性和稳定性，为电气自动化系统的应用奠定基础。

3 无功补偿技术在电气自动化中的应用

3.1 主要的补偿方法

（1）联合运用晶闸管调节电抗器以及固定滤波器。在该方式的实际应用中，需要严格依据谐波相关标准和要求，对固定滤波器进行优化设计，同时还可以对晶闸管反并联，串联电抗器和晶闸管，为了保证电抗器中感性电流的流过方式可得到有效调节，要求对晶闸管的触发角进行调整。通过应用上述补偿方式，能够有效平衡并联滤波器中的多余容性无功补偿电流以及晶闸管。

（2）真空断路器投切电容器。这一补偿方式的应用要点如下：无需安装放电设施，通过应用电容器组，即可对高压母线上电压互感器的一次绕组电阻放电，在电容器组上安装熔断器，可以避免其在高压状态下被击穿，同时还能够避免其受到短路因素影响而造成损害。对于电抗器，应综合考虑电力系统实际情况，采用串联的连接方式，避免电容器组在合闸状态下发生冲击，除此以外，还能够避免在电容器组以及线路电感中发生串联谐振现象。

3.2 配电线路的无功补偿

（1）采用具有较大负荷的分支线确定补偿点。

（2）对于小分支配电变压器，应结合实际情况，准确确定补偿容量以及补偿点。

（3）对于分组补偿容量，可综合考虑分支线路中配电电压器的空载无功损耗来确定。

（4）对于配电变压器中的负载无功损耗，还可采用用户自主补偿方式来补偿，如果补偿容量的补偿方式不当，则应该采用主干线对其进行无功补偿。

3.3 变电站的无功补偿

（1）在供电系统中，变电站为十分重要的供电中心，通过应用变电站，电力用户能够从各个等级的配电线中获得电能。在此过程中，必须严格依据分级补偿原理，如果变电站配电线路以及电力用户的无功功率能够达到良好的平衡状态，则变电站无需为电力用户提供无功电能。

（2）容性无功补偿设备。该设备主要被应用于变压器无功补偿中，在确定主变压器容量的基础上，即可帮助了解容性无功补偿设备的容量，通常情况下，对于容性无功补偿设备的容量，可根据主变压器容量的10%～30%进行配置。需要注意，如果容性无功补偿设备已经达到主变压器最大负荷，则可能会对电力系统运行安全性构成威胁，对此，应注意将其高压侧功率因数提升0.95。除此以外，如果每一台主变压器的容量均在40MVA以上，则对于各个变压器，均应安装2组以上的容性无功补偿设备。

3.4 电力用户的无功补偿

3.4.1 个别补偿

个别补偿方式指的是在补偿过程中，对于电容器以及用电设备，可采用并联方式进行连接。个别补偿方式如果被应用于小型异步电动机中，则保护方式以及控制方式均比较复杂，但是，如果将其应用于大中型异步电动机中，则能够达到良好的补偿效果，可保证电动机与电容器同时运行，进而对电动机中的无功损耗起到补偿作用，降低配电网络电能损耗。

3.4.2 分组补偿

分组补偿方式指的是首先对电容器进行分组，然后将其分别安装在配电母线中，形成分散型补偿方式，分组补偿方式的应用优势在于能够实现车间无功电力平衡。

3.4.3 集中补偿

集中补偿方式指的是在电力用户配电室或者变压器低压侧母线上，集中安装电容器组。在集中补偿方式的应用中，可以实现就地补偿变压器无功损耗，有效降低变压器无功功率，同时促进变压器有功功负荷的增加。

4 无功补偿技术在变电站电气自动化中的应用实例

某变电站为某一区域的供电中心，在为电力用户供电时，该变电站提供多种电压等级的配电线路，并应用输电线路分级补偿、就地平衡方式，保证配电线路与电力用户之间无功功率可保持平衡状态。

在该变电站中，容性无功补偿设备的作用是对变压器的无功损耗发挥补偿作用，同时对于负荷侧也可起到无功补偿的作用。该变电站容性无功补偿装置的容量应根据变压器容量进行调整，要求满足35～110kV主变压器的要求。对于该变电站的补偿容量，要求综合考虑以下因素合理确定：

（1）该变电站可采用补偿变压器的方式实现无功补偿，而功率损耗因素有空载和负载。对于该变电站中的35kV变压器以及110kV变压器，其补偿容量分别按主变压器容量的10%以及20%进行配置。

（2）在该变电站运行中，有时可能处于轻负荷运行状态，对于补偿容量，可取主变压器容量的10%。随着变电站供电负荷的不断增加，可结合实际情况对补偿容量进行适当调整，确保满足实际需要。

（3）在该地区的用电高峰期，变电站的供电负荷也会随之增加，同时电压不断下降，这样就会对供电稳定性造成不良影响，对此，应对补偿容量进行及时调整。另外，还可以适当安装临时设备，有效转移多余的补偿容量。

（4）在无功补偿设备的应用中，为了有效减少设备应用成本，应注意适当减少无功补偿设备的分组数量。对于二次负荷侧母线，可采用分段运行模式，将无功补偿设备分为两组，这样不仅能够保证两台主变电器投入和切除的正常进行，同时还能够减少资源浪费。

5 无功补偿技术在电气自动化中的应用策略

5.1 运用并联混合有源滤波器补偿技术

现如今，在各类无功补偿技术中，并联混合有源滤波器的补偿技术发展比较快，是一种新型无功补偿技术，并逐渐被推广应用于电网输送中。在这一补偿技术的应用中，通过将原始输电技术进行结合应用，可有效解决电气自动化中的功率补偿问题，减少电荷功率损耗，降低配电网络运行成本，为电气自动化技术的应用奠定基础。需要注意，在应用并联混合无功补偿技术时，对于输配电中的电容设备的安装方案，应结合实际情况优化，全面落实这一补偿技术，确保输配电系统能够处于良好的运行状态。

5.2 结合地区用电情况确定无功补偿方案

在无功补偿技术的应用中，还应综合考虑地区用电情况合理选用技术，对于用电需求量比较大的地区，应尽量采用分散补偿方式，在低压区域，可结合实际情况适当安装多个电容器组件，进而营造出安全稳定的无功补偿输电环境，延长电气自动化系统的使用寿命，减少电能输送过程中的电压损耗，在最大程度上降低电能运输成本。在无功补偿技术相关设备安装中，在无功补偿设备中，一般还需要安装电压电容器，为配电变压器的正常运行奠定基础。对于电容器的安装规模以及安装数量，应综合考虑无功补偿设备的数量、型号、规模以及安装要求等因素，并根据无功补偿方案，合理推算电压器安装方案。