智能无功补偿技术在电气自动化中的应用

摘要：智能无功补偿装置在电力系统中的应用，有效的解决了普通无功补偿装置的应用缺陷，提升了电气自动化设备运行的安全性和可靠性，其智能逻辑功能有助于实现电气自动化运行中的信息自动采集及补偿参数的智能分析，进而根据分析结果向电力系统提供无功补偿的决策。随着智能电网的建设，电气自动化智能无功补偿技术的应用需求不断上升，这也决定了其较为广阔的应用前景。本文就相关问题进行探讨。

关键词：智能无功补偿装置  无功补偿技术  电气自动化  应用

引言

智能无功补偿装置技术在自动化电力系统的中应用实践证明，该技术对提升电力系统安全可靠运行和降低运维成本有着重要的意义，它是智能电网下电力企业提升运行经济效益的途径之一。

一、无功补偿

（一）定义

无功补偿是无功功率补偿的坚持，它指在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。无功补偿装置的选择及配置对于降低电网损耗和提高电力系统运行质量、运行效率有着重要的作用。相反，无功补偿选择不当，则会引发电网运行的安全，增加运行的成本。

（二）无功补偿装置

1.常规无功补偿装置

常规的无功补偿技术常用交流接触控制器投入型补偿装置、晶闸管控制投入型补偿装置、复合开关控制投入型补偿装置、同步开关等。这些电容器虽然在一定程度上能够为电力设备及电网提供无功补偿，但均存在不同程度的缺陷。如交流接触器对涌流的限制只能控制在20倍以下，且接触器的触头易受涌流影响使用寿命较短，不适应频繁变化的电网负荷。晶闸管受涌流冲击的损怀率更高，在电容器频繁切换中散热性能较差，遇到雷电情况时易遭受雷击，难以适应较大的电压突发变动。复合开关在晶闸管的基础上做了改进，虽然适应性相对良好，但还要与晶闸管、继电器配合使用，装置布置结构复杂，不利于维护。同步开关虽然无功补偿的效果较好，但在频繁投切的环境中不可控性因素较多，适应性较差，易发生损坏。

2.智能无功补偿装置

智能无功补偿装置是一种基于智能电容器实现智能无功补偿的新型技术。智能电容器集成现代测控、电力电子、网络通讯、自动化控制、电力电容器等先进技术为一体，不仅对电器自动化设备及电网具有极好的无功补偿作用，且使用寿命长、安全性高、操作灵活、维护检修简单便捷。高度集成的设计使得体量较传统的无功补偿装置实现了大的缩减，自身能耗降低，具有绿色、高效的应用优势。

（三）智能无功补偿装置技术

1.技术特点

智能无功补偿技术的补偿具动静结合、智能补偿、快速跟踪故障的特点。在服务电气设备的发电机时，利用电磁互感的原理传输电压，降低电损。智能电容器能够产生较大的容抗和阻抗，抵消电力系统运行中产生抵消谐波，从而确保电气自动化设备高效率的运行。在补偿电气自动化设备的功率时，智能电容器具有补偿时间短、稳定性好的优势，因此能够较快的解决电网短时间内电力租出的问题。简言之，借助智能电容器为发电机组设置无功功率，使电网各个点的起伏控制在设计的波动范围内，实现对电网统一的无功补偿。

2.发展现状

随着我国智能电网的建设，电力系统中非线性因素的波动问题更加明显，这对无功补偿技术提出了更高的要求。为了适应电气自动化的发展，我国电力系统中应用了智能无功补偿技术。现阶段智能无功补偿技术采用真空断路投切电容器、可控饱和电抗器、设备使用寿命不利、固定滤波器等多种智能电容器设置无功补偿。前两种智能电容器在频繁的投切过程中因谐波的产生，会对产气设备造成不同程度的损伤。有源滤波器价格昂贵，应用范围有限。目前，应用最广泛的是固定滤波器。固定滤波器与电抗器的联合使用具有性价比高、可靠性和安全系数高的优势，实际的应用价值更高。

二、智能无功补偿的方式的选择

（一）动态补偿与固定补偿

这种补偿方式很好的利用了两种补偿及时的优势，有效的提升了无功补偿装置对于电气自动化背景下电气负载变化的适应性，因而在负载类型更加负载的电网中应用价值更高。

（二）三相共补与分相补偿

在智能设备较多的电力系统中，如社区供电，常用两相供电，易引发电网三相不平衡的问题。单一的三相补充无法适应三相不平衡的供电模式，因此需要配合分相补偿对电网进行分类补偿，而三相共补与分相补偿的方式有助于实现更加精准、更加经济的无功补偿。

（三）稳态补偿与快速跟踪补偿

在工业供电中，企业的用电规模较大，电网的负载变化也高于一般的供电区域。对于这种用电工艺复杂的工业用电，一般采用稳态补偿与快速跟踪补偿的方式，在提供无功补偿的同时对电网运行的故障进行快速追踪的诊断及补偿。

三、智能无功控制的策略

智能电容器的性能虽然为无功补偿创造了良好的基础条件，在无功补偿上较之于常规无功补偿装置应用安全性更高、经济性更好，但设置不合理同样会影响无功补偿的效果。想要智能电容器的无功补偿实现理论上的效果，就应该科学合理的选择无功补偿的方式，合理的设置投切延时和限压条件。

（一）合理设置投切延时

关于投切延时的设置，需要经过多次调整，确定最佳的延时时间，从而确保跟踪补偿的有效性。

（二）合理设置限压条件

设置禁切值和禁投值时，依据电气自动化实际的无功功率而定，依据补偿需求设置投切的限制阀值，来确保无功补偿的精准度。

四、智能无功补偿技术的应用

（一）滤波器

有源滤波器、固定滤波器是智能无功补偿技术中的常用智能电容器，具体的选择要结合电气自动化设备的无功功率而定。就长远考虑而言，有源滤波器的调节速度快、补偿效率高，无谐波产生，应用价值更高。但出于经济考虑，固定滤波器也是不错的选择。以一年的时间为例，有源滤波器实际应用较之于固定滤波器可降低电气自动化电网无功损耗23.1%，但前期的投资成本较高。由于现代电网中大部分的功率因素差主要存在于低压配电系统中，因此使用滤波器时最好直接将其安装在低压线上。对于供电量大、负载变化大、供电工艺复杂且对用电稳定性、安全性需求较高的低压线路，可选择有源滤波器。一般的低压线路选择固定滤波器即可。应用滤波器时，需要综合考虑电容相、电抗的管理需求，配合晶闸管提供无功补偿。

（二）真空断路投切电容器

真空断路器投切电容器为电气自动化设备提供无功补偿时，也需要安装在低压线路上，并在低压线路上安装智能传感染期来采集低压线路的运行信号，从而实现远程控制低压配电系的无功补偿。

（三）可控饱和电抗器

可控饱和电抗器是一种新型的具有调节能力的智能电容器，它最大的特点是能根据智能监控系统提供的补偿额设置调节度，实现针对性的无功补偿。在电气自动化实际应用中，由于电抗器的电磁线与电气自动化设备的电磁线之间会发生电磁感应现象，因此无功补偿的过程中会生产噪音。控制噪音实则可控饱和电抗器应用的最大障碍。因此，可控饱和电抗器的应用需要配合消音器来控制噪音。

五、结语

电力系统基础设施的安全，是确保电力系统安全运行的关键，智能无功补偿技术作为配电设计中的关键技术，它的合理应用对于构建安全的电气自动化运营管理的系统框架有着重要的作用。为了提升电气自动化设备及系统运行的安全，在应用智能无功补偿技术时，应根据电力系统中电气设备的功率、特点及用电规律选择智能无功补偿装置及技术形式，科学合理的智能無功补偿控制器及辅助装置，确保智能无功补偿装置对电力设备及系统的适应性和对无功补偿的有效性。

参考文献

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作者简介

苏珩（1987.7）男.汉，河南省鹤壁市，本科，讲师，西藏技师学院，电气工程及其自动化。