电气自动化中的无功补偿技术应用

2020-01-06李鑫

通信电源技术 2020年12期

关键词：电容器损耗补偿

李鑫

（山东科技大学济南校区，山东济南 250031）

1 无功补偿技术的应用解析

1.1 概念

无功补偿技术在电力系统内的应用，主要目标是提升电网效率。它的应用可以降低变压器损耗，提升供电效率，改善供电周边环境[1]。无功补偿装置有利于延长有关线路的使用寿命，降低其他因素对电力系统运转带来的负面影响，保障供电质量。

1.2 技术特征

第一，在输送较远距离的电能时，提升了对受电终端、发电系统的要求，两端需要满足充足的电压差。但是，电压差较大时，输出有功功率的损耗会增大，进而降低供电的效益，导致电气节能工程开展缓慢，因此该技术不适应远距离电能运输。第二，电能获取的多面性。在传统发电模式下，有功发电是主流。该方式对电能的获取以发电机获取为主。无功补偿技术的运用利用无功服务获得电能的方法较为多样，除发电机之外，还有从调相机途径获取等方式[2]。第三，该技术的使用需要分别控制电压。整体电力系统中，控制频率时一般以有功平衡作为主体，但对应电压控制却利用无功平衡实现，在全网统一频率的背景下控制好电网节点的电压，进而能达成无功平衡的效果。

1.3 应用问题

对国内当下的无功补偿技术分析可知，该技术现阶段的发展十分迅速，也已经取得了一定的发展成果，但也存在一些问题影响了技术应用的效果。第一，无功补偿类装置会受到系统谐波等方面的影响。当电力系统运转时，补偿装置本身的电容寿命会因系统谐波而受到影响，导致设备的维护成本增长。此外，系统本身产生的谐波最终也会增加设备的损坏概率。第二，输电过程中配置的欠合理会影响技术应用的效果。无功电流传输进高压变电站时，也会经过不同低压变电站，此时若进行远距离电流运输，则运输途中会导致电能加高，造成电路存在较大损伤。第三，分析现阶段国内的无功补偿技术应用状况发现，当下该技术仍存在一定的局限性。该技术在国内的起步相对较晚，但发展速度相对较快，易导致技术应用时面临一定的设备、技术欠完善问题，最终影响技术应用的实际效果。

1.4 应用现状

随着电气自动化的高速发展，更多新型技术融入其中。其中，无功补偿的应用提高了电气系统本身的稳定性，并增强了整体系统的抗干扰性能。在无功补偿技术的广泛应用下，该技术被应用于不同领域，不仅代表着该技术的深入发展，更标志着国内多领域的进一步优化及发展。例如，该技术可应用于固定滤波器、可控饱和电抗器，通过对后者饱和程度的持续性调节，改变系统内回路感性电流，使得无功补偿技术内电流以及多余容性的无功电流互相结合，充分改善工作环境，降低设备的不必要损耗以及可能导致的经济损失，且最大程度上降低设备产生的噪音。此外，该技术在电容器、电抗器调压以及固定滤波器中的应用，能持续性调节电气系统内的变压器，从而降低系统的资源损耗。可见，该技术的应用对国内电气自动化的发展影响重大。电气工作者要了解该技术的应用意义、应用问题以及应用要求，从实际应用需求出发进行技术应用，并不断尝试和优化，使其充分发挥作用。

2 电气自动化中无功补偿技术的应用要求及意义

2.1 应用要求之利用平衡性原则

第一，用电设备负荷实现相对平衡后，使用次数将相对增长，容量也会相对增大，此时要对无功补偿类装置和电气设备同时通电。第二，系统内低压无功负荷需要低压电容器来开展，并借助高压电压器作出系统内高压无功电荷的补偿。

2.2 应用要求之明确电容器运用条件

系统内自然功率因数提升时或者有关工艺以及设计存在较大差距时，工作人员可利用无功补偿装置。在该类装置选择上，以并联电容器为主。此外，电容器的规格也有所要求：高压供电单位电压10 kV，以降低对电容器带来的损耗，或低压供电单位功率因数在0.85以下，以保障输电工作的效率。

2.3 应用要求之选择电动机和变压器

变压器容量和数量或者电动机的选择，都与无功补偿技术的应用相关。工作人员要从实际状况出发进行选择。电动机、变压器要在一定程度上能降低线路感抗，以保障该技术的应用，较为顺利地融入电气自动化系统。当现有工艺、条件与设计条件不符时，工作人员可利用间歇工作制设备或者同步电动机两类方式，提升电力系统内的自然功率因数。

2.4 无功补偿技术的应用意义

作为一类应用于线路的保护类装置，无功补偿装置以及技术的应用肩负着保障企业安全的重要职责，能在最大程度内降低企业线路的损害，延长线路寿命，为企业节约成本。第一，该技术在电力系统内

的应用属于自发进行状态，可在较短时间内完成电力系统内无功功率的补偿，保障电力系统本身的运行安全及稳定。运行中，电气设备的压力大大降低，最终充分发挥电力设备的功能及作用。第二，国内的经济发展带动着电气工程持续发展，而电气工程的持续发展也在很大程度上改善着国内民众的生活。不同人群的生产和生活对电气工程的依赖性不断增长，会加大电气损耗。电气系统中，无功补偿技术是较为重要的组成部分，但应用效果需要进一步提升。因此，要结合无功补偿技术应用的不足，讨论和分析该技术在电气自动化中的应用，争取逐步提升其应用质量，促进国内电气自动化事业进一步发展。在近年机电一体化的发展影响下，电气自动化的发展呈现良好的发展状况，其中无功补偿的应用程度更高、应用范围更广。补偿装置本身具有多方面优点，能实现对人力物力资源的节约和合理利用，降低能源损耗，充分提高电力系统的运行安全性，对国内电气自动化的发展意义深远。

3 电气自动化中无功补偿技术的应用方向

3.1 跟踪补偿

跟踪补偿是利用低压电容器组以补偿用户的配变低压侧结果。此外，需同时利用投切装置，将其作为主要控制和保护装置。该类状况一般适用的配变用户标准大于100 kVA[3]。跟踪补偿能可靠跟踪无功负荷的变化状况，运行操作灵活性较高且补偿效率也较高。但和其他方式相比，该类补偿所需的投资更多，投切装置的结构复杂，当某一元器件发生故障，会影响整体的电容器投切效果，一般较适应于负荷和容量都较大的一类配变系统。

3.2 随机补偿

随机补偿需要经低压电容器组和电动机两者间的并接实现，并要把保护装置和控制装置同时与电动机进行投切。以县级配电网为例，无功功率的来源主要是电动机，以无功补偿的方式进行无功平衡的维持，能在提升出力的同时降低损耗。当设备正常运转时，随机补偿方式的应用能及时无功补偿，且当设备停运后自动退出无功补偿。所需的投资相对更小，且占地面积较小，现场安装所需的工艺技术较为简单，在后续运行中的可靠性较高，事故发生概率也低。随机补偿的特征优势促使它的补偿效果更显著，值得电力企业结合实际需求进行研究运用。

3.3 随器补偿

随器补偿在于对配电空载进行无功补偿，基础是低压熔断器，并把配电二次侧以及低压电容器进行连接处理[4]。当配变在轻载和空载的状态下进行运行时，相对应无功负荷是空载励磁无功。运用中该类补偿更加简单和直接，接线设计的复杂性较低，且后期开展运行管理的难度较小，是当下较常见且效果较佳的一类补偿方法。

4 电气自动化中无功补偿技术的应用功能

该技术属于电网分配调节中的一类专门技术，运用时不同设备存在的无功功率自然也有差异，且无功功率会受多个方面的直接限制。电路中进行无功补偿，主要功能和作用在于两个方面。一方面，电力系统供电中，电网功率会降低，此时线路和变压器会造成损伤。无功补偿能解决该类问题，提升输电平衡性和稳定性，在改善用电质量的同时，降低损耗，节约成本。另一方面，系统内损耗能源的数目较多时，电压电荷会变大，应用该技术能进一步提升系统效率，有效降低电力系统带来的损耗。

5 电气自动化中无功补偿技术的应用完善

5.1 以用户需求选择装置

运用该项技术时需要进行有关装置的选择。工作人员要能从用户的需求出发进行装置选择。选择元器件中，以无功补偿的有关标准进行选择，以此降低因谐波而对电容造成的影响。

5.2 合理确定无功补偿容量

确定容量中，工作人员需对各地状况开展实地考察，从实际状况出发，选择新兴技术、熟练技术配置配电网，尽可能提升补偿有效性，进而达成无功补偿的主要目标。

5.3 强化宣传和技术培训

在宣传内容方面，工作人员需对客户进行无功补偿知识点的适度宣传和普及，使其明确该类技术的优势，了解其具备的功能，如节约用电量等。在宣传手段上，要将常规宣传和线上宣传同步抓起，在线上利用视频、图文等方式向人们介绍技术的使用优势、有关设备等，并利用耗电实验的展示，使人们真切从数据层面体会到无功补偿的好处。在技术培训上，主要针对工作人员展开。有关企业需要针对该项技术对内部员工、新聘员工进行定期性技术培训，使其熟悉无功补偿的技术操作以及各设备的选择标准、安装运转等状况，从而满足无功补偿的作业需要。此外，工作人员对应急性的处理措施的掌握也十分重要。工作人员应了解熟悉电力系统、无功补偿运转中会出现的各类状况以及解决方法，提升解决问题的能力，并细致制定应急预案，从而预防并处理各类突发状况。