电气自动化中无功补偿技术的应用

杨鑫鑫

摘 要：当前，电网系统的电气自动化水平不断提高。电网系统中的电动机、变压器等一系列感性负荷基础设施对无功功率提出了一定要求，由此，无功补偿技术在电气自动化中的应用也越来越普遍。本文将论述无功补偿技术的基本概念与功能特征，分析无功补偿技术在电气自动化中的实践应用形式，以供参考。

关键词：无功补偿技术;电气自动化;应用形式

电力能源作为生产生活中不可或缺的资源，对电网系统运行的安全稳定性也提出了一定的要求。如果电网的无功功率不稳定，则会破坏额定电压的稳定性，进而阻碍整个电网系统的平稳运行。为此，全面探究无功补偿技术在电气自动化中的应用就尤为重要。

1无功补偿技术的基本概念

无功补偿技术即无功功率补偿技术，是指在保证电气自动化设备性能安全性、可靠性与稳定性的基础上，通过抑制谐波、控制电压波动和闪变以及三相不平衡问题的解决等途径，对电网系统中的感应负荷设施加以补偿。将无功补偿技术应用到电气自动化系统中，可以增大功率因数，降低变压器和线路损耗，确保电气自动化设备的稳定运行。在电气自动化系统中增设无功补偿装置，既可以优化整体供电环境，又能够确保供电效率的平稳性。

电力企业要根据电网系统和电气自动化设备的运行特点，合理选择补偿装置。补偿装置的功率补偿限度决定了整个系统的电能损耗程度。但是无论对于任何科学技术来说，都是利弊并存的，无功补偿技术的实践应用也不例外。尽管无功补偿技术的应用取得了良好的成效，但也存在一系列的突出性问题。在电气自动化系统中，由单相电力导致的负荷变化，增加了负序和无功状态下的功率，阻碍了整个电力系统的平稳运行，而这也是电力企业在未来发展中应用无功补偿技术所需重点关注的问题。

2无功补偿技术的功能特征

2.1确保电压稳定性

电压稳定性是影响电气自动化设备运行状态的关键因素。而采用无功补偿技术，则可以有效控制无功功率，增加可用电压量，提高电压质量。由此，确保电气自动化设备的安全稳定运行，降低设备故障与供电事故的发生几率。

2.2控制电能损耗

目前，电力行业以及各电力企业都对电气自动化设备的功率因数提出了明确的要求。同时，即便电气自动化设备顺利进入电力市场，还要对设备应用后整个电力系统的生产效果加以检验。总而言之，只有确保电气自动化设备的功率因数达到标准要求，才能使电网系统的运行效率和电能损耗确保在相对平衡状态，在保证电力能源供应满足生产生活需求的基础上，最大程度的降低供电成本，实现经济效益与社会效益的最大化。

2.3降低供电成本

将无功补偿技术应用到电气自动化系统中，可以有效降低电能损耗，压缩供电成本。正是因为无功补偿技术的应用可以有效控制无功功率，才能够优化电路的功率转化质量，相应的电气自动化设备所连接的电压器的运行效率也随之提升，进而降低电气自动化设备的运行负荷，减轻电力系统的供电压力，使传送的可用电力能源量满足生产生活的基本需求。

3无功补偿技术在电气自动化中的应用形式

3.1无功功率补偿方式

第一，联合运用晶闸管调节电抗器和固定滤波器。在电力生产过程中，必须参照谐波的基本要求，优化固定滤波器设计，同时并联晶闸管，串联电抗器，有效调节电抗器中感应电流的滤过方式，合理调整晶闸管的触发角。采用这种无功补偿方式，可以对并联滤波器中的无功补偿电流和晶闸管予以有效控制。

第二，真空断路器投切电容器。这种无功补偿方式主要具有如下几方面特点：电容器组取代放电设施对高压母线上电压互感器的一次绕线电阻进行放电。同时，在电容器组上安装熔断器，可以避免电容器组在持续高压状态下发生击穿现象，减轻线路短路对电容器组的损害。

结合整个电力系统的运行状况，采用串联的方式连接电抗器，避免电容器组在合闸状态下产生较大的冲击性。且串联电抗器还可以避免电容器组发生串联谐振现象。

3.2配电线路的无功补偿

在供电负荷压力较大的分支线路上确定补偿点。结合整个输配电系统的运行情况，确定小分支配电变压器的补偿点和补偿容量。根据分支线路中配电电压器空载状态下的无功功率损耗值确定分组补偿容量。采用用户自主补偿的方式对配电变压器的负载无功损耗加以补偿。

3.3变电站的无功补偿

变电站是整个供电系统的供电中心。设置变电站，能够保证各等级配电线的正常输配电，满足电力用户的电能需求。电力企业必须严格遵循分级补偿原则进行输配电。若想将容性无功补偿设备应用在变压器无功补偿中，首要前提是确定容性无功补偿设备的容量以及主变压器的容量。电力企业应适当提升高压侧功率因数。

3.4电力用户的无功补偿

3.4.1个别补偿

个别补偿方式，是指采用并联的方式对电容器和用电设备予以连接，有效补偿无功功率。如果将个别补偿方式应用到小型异步电动机中，那么电动机的控制方式和保护方式也相对复杂化。

3.4.2分组补偿

分组补偿方式，是指将分组后的电容器分别安装在配电母线中，形成分散型补偿方式。与个别补偿方式相比，分组补偿方式最大的优势就是能够使整个车间的无功电力确保在平衡状态。

3.4.3集中补偿

集中补偿方式是指将电容器组安装在电力用户配电室，或变压器低压侧母线上，对无功功率加以补偿。采用集中补偿方式，可以有效控制变压器的无功功率，提高变压器的有功功率，减轻变压器的运行负荷。

4无功补偿技术在变电站电气自动化中的应用实例

以某变电站为例。该变电站作为该区域的输配电中心，既能够提供多种电压等级的配电线路，又能够采用多种补偿方式，对配电线路与电力用户之间的无功功率加以补偿。容性无功补偿設备在该变电站中的主要作用是，对变压器的无功损耗进行补偿，同时对配电线路高压侧的无功功率予以补偿。该变电站根据变压器容量对容性无功补偿设备的容量实行调整。在确定补偿容量时，充分考虑如下几方面关键要素：其一，在输配电过程中，空载和负载是提升功率损耗的主要因素。为此，该变电站采用设置补偿变压器的方式对配电线路的无功功率加以补偿。该变电站共有额定电压为35kV和110kV的两种变压器，按照主变压器容量的10%和20%两个等级对补偿容量予以配置。其二，在该变电站输配电过程中，部分时段可能会处于轻负荷运行状态。为此，有必要按照主变压器容量的10%的等级标准设置补偿容量。随着供电负荷的不断增加，变电站必须结合实际情况合理调整补偿容量，最大程度的满足电力用户的电力能源需求。其三，该地区的用电高峰期，变电站的供电负荷会随之增加，同时可用供电电压也会随之减少，进而影响整个电力系统的安全稳定运行。在这种情况下，变电站必须增设临时补偿设备，及时调整补偿容量，确保电力能源供应的持续性、稳定性和可靠性。其四，为降低无功补偿设备的应用成本，必须适当减少无功补偿设备的分组数量。采用分段运行的模式，对无功补偿设备加以分组，一方面，确保主变压器的安全稳定运行，另一方面控制电力能源损耗。

5结束语

综上所述，无功补偿方式主要包括个别补偿、集中补偿和分组补偿三种类型。只有结合电气自动化系统的运行模式，选择合理的无功补偿方式，才能有效提高变压器功率因数，降低电能损耗，对配电线路与电力用户之间的无功功率加以补偿，以此确保整个电力系统的安全稳定运行。

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