无功补偿技术在智能电网中的应用

2021-05-07孟垂懿孙笑雨宋孚红刘子森

电工材料 2021年2期

孟垂懿，孙笑雨，宋孚红，刘子森

（沈阳工程学院国际教育学院，辽宁沈阳 110136）

引言

在如今电网智能化发展的背景下，智能化的电力系统能够在应用过程中促使我国电力系统应用的高质量发展，从而提高我国电力技术在国际市场上的竞争力。在我国智能电网的运作过程中，诸多非线性的设备应用会使线路运行的电压损失增大，并且产生一定电能的损耗。而无功补偿技术的应用，能够通过一定的装置来进行补偿，从而降低智能电网的损耗，提高供电效率，为大众提供优质的电力能源服务。

1 无功补偿技术的特点

1.1 电压优先，自动补偿

无功补偿技术能够借助一定的技术设备来进行相应的系统性的运作与管理。无功补偿技术在应用过程中基于一定的电压质量来进行自动投切电容器，当电压超出最高设定值时切除电容器组，从而保障电压的合作与正常的运作；而在低于设定值时，在保证正常运作的情况下逐步投入电容器，保障基本的电压运作[1]。在这种电压优先的情况下，无功补偿技术能够基于负荷无功功率大小自动投切电容器组，保障系统处于一种无功补偿的状态。

1.2 智能控制，异常报警

无功补偿技术在应用过程中，其加工与应用能够通过智能化的操作来完成系列的动作指令。在操作过程中，无功补偿技术通过指令来判断电压是否超出基本设定的阈值，与传统的电气设备相比，减少了操作的动作次数，更好地实现了一次探寻式的智能化控制。同时在运作过程中，无功补偿技术能够针对不正常的外界环境进行全面的数据监测，通过电容器来进行整个控制回路以及自动闭锁装置的实现，从而在自动化的智能操作中实现相应的技术性操作。

1.3 模糊控制，综合保护

当系统化的运作处于正常的电压范围之中，配置环境、器械的受电情况、动作时间、用户对动作次数的限制等会引起控制过程中的错误与问题，这就需要在控制中通过模糊控制来进行相应的技术性的操作与应用，从而在操作过程中实现系统化的自动运作，避免出现盲区式问题[2]。另外，该技术能够通过一定的补偿来实现装置的开关保护以及运作保护，从而在运作过程中通过实现综合因素的调控来实现整个系统的规范化运作。

2 无功补偿技术的基本原理

无功补偿技术是一种不消耗电能，只是把电能转化为另一种形式的能量来进行运作的技术模式，这种技术能够作为一项基本手段来实现电气设备的运作，使电网中的电能持续性地周期转换。这就能够将具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷的装置连接在同一电路中，实现能量在两种负荷之间的相互交换。无功补偿技术能够在应用过程中补偿无功功率，增加电网中有功功率的比例常数[3]。图1为无功补偿装置的发展情况。

图1 无功补偿装置的发展

2.1 降低电力网损耗

无功补偿技术的应用能够将电容器等系列的无功补偿设备通过并联的形式进行电路信号的传输，从而将感性负荷消耗了的功率补偿回来，降低电力线路中的无功功率及其功率的流动性。这能够在应用过程中实现变压器、电力线路与设备输出相应的电能消耗，提高整个系统应用中的功率因数；同时减少发电、供电设备的设计容量，从而减少相应的投资，降低损耗，保障供电企业的正常运作与发展。

2.2 降低电网设备功率损耗

当电网设备中的有功功率为定值时，无功补偿设备能够在应用过程中将提高一定的功率因数，使线路应用中的负荷点降低，有功功率也随之减少。在如今智能化电气设备的应用过程中，无功补偿设备能够在应用中将有功功率的损耗实现一定程度的降低，从而保障整个电网设备在运作过程中的功率降低，用低功率来完成相关设备的运作，提高其经济性与社会应用能力。

2.3 提高电力设备供电能力

当现有的功率为定值时，电力设备功率因数的提高能够使相应的有功功率持续稳定地输出与提高，这就能够通过配电变压器的应用来使电力设备的供电能力得到有效的提高。可以说，无功补偿技术的应用，能够基本保障电气设备的供电稳定性以及供电潜力，从而通过一定的技术设备的支持与应用来实现技术性操作的自动化，以此来实现电力设备运作效率的全面提高。

3 无功补偿技术在智能电网中的应用

在我国智能电网工程应用的过程中，无功补偿技术能够在智能电网中提高电网的运作效率，保障智能电网运作的安全性。这也就促使智能电网在应用过程中不断实现智能化的升级与改造，从而在应用过程中将无功补偿思想进行渗透，进而通过无功补偿技术的应用来实现相应的技术性操作与应用能力的全面提高。图2为配电网无功补偿装设方式。

图2 配电网无功补偿装设方式

3.1 变电站补偿

变电站补偿的应用能够实现电网运作的无功平衡，从而在运作的过程中实现配电网损耗的全面降低。在集中补偿的过程中，各种并联电容器、静止补偿器的应用能够改善电网应用的公用系数，提高运作过程中的变电所的母线电压，从而在无功损耗的过程中通过补偿来平衡整个电网的无功功率。这些装置主要应用于变电站10 kV的母线上，虽然这种应用方式对于配电网的损耗基本起不到降低的作用，但是其在应用的过程中能够基于智能化的控制系统进行相应的技术性补偿工作，其管理与维护的成本较低，较为方便快捷，能够在应用的过程中实现变电站的稳定供应[4]。

3.2 配电线路补偿

配电线路的无功补偿主要是通过在线路上安装一定的电容器来进行补偿应用，这种应用模式能够提供线路与公用变压器所需要的无功功率，从而保障线路传输的稳定性。在应用过程中，由于电网线路复杂，需要在不同位置设置相应的电容器进行补偿，但是这种线路的补偿点的设置不宜过多，补偿的容量也应保持在一个相对合理而稳定的范围内，从而避免因为补偿过多而产生过度补偿的现象，影响整个配电线路网的应用效能。比如在应用过程中采用熔断器来进行配电线路安全与保护的检测，能够对线路的电流与电压进行保护，以此来保障基本的电路运作效率。

3.3 随机补偿

随机补偿是通过低压电容器和电动机并联连接的形式进行运作，通过控制与保护装置来实现与电动机的同时投切，用无功补偿来保障基本的运作效率。这种补偿形式能将配电网中的部分无功功率消耗在电动机上，从而在应用的过程中以一种随机补偿的形式降低配电器与配电线路的损耗。这种运作模式有一个优点便是能够在用电设备不运作时使无功补偿装置投入应用，从而在应用的过程中降低设备与用电损耗，平衡电力资源，简化人力维护程序，降低设备运作的故障率，也更为经济环保。

3.4 随器补偿

随器补偿是将低压电容器通过低压熔断器接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式[5]。这种运作模式的接线相对简单，能够在整个电气设备应用的过程中将补偿配电空载无功，从而将无功功率保持在合理的范围内，限制无功基荷，从而实现整个设备与应用过程中的平衡，提高配电器的应用效能，降低电气设备的损耗。可以说，随器补偿是目前无功补偿中应用较为广泛的一项技术手段，其应用效率高，能够保障配电设备的供电稳定性与有效性。但是由于配电变压器的数量多、安装地点分散，整个安装与维护的后期工程量较大，人工投入的成本较高，因此补偿工作的投资比较大，且损耗占供电量的比例很大，电费的单价也会增加。

3.5 跟踪补偿

跟踪补偿是一种将无功补偿装置作为控制保护装置，将低压电容器补偿在大用户0.4 kV母线上并实现跟踪监测的一种补偿方式。这种运作形式主要适用于100 kVA及以上的专用配电变压器用户，能够实现随机补偿与随器补偿方式的功能与性质的替代，补偿的效果也相对较好；且补偿的过程中能够与智能电网充分结合，运作高效灵活，运作维护的工程量也相对较少，电容器的寿命也相对较长，能够保障长期的稳定运作。与此同时，这种运作模式虽然能够较为高效地实现跟踪与应用，并且对于无功负荷的变化进行全面的数据监测，从而在运作的过程中实现补偿，但是其运作方式在应用过程中成本较高，投入较大，且整个补偿运作装置的安装与设置程序相对复杂，若其中的某一个元件损坏，则会对整个设备电容器的投切效果产生影响。