無功補償技術在輸配電網電氣自動化中的應用

高泳平

摘 要：隨著時代的發展和社會經濟的進步，我國電氣自動化技術在不斷的發展，電氣設備的應用范圍也越來越廣，在給人們的生活和工作帶來極大便利的同時，動態無功補償以及諧波治理問題也日益突出。文章簡要分析了無功補償技術在輸配電網電氣自動化中的應用，希望可以提供一些有價值的參考意見。

關鍵詞：無功補償技術；電氣自動化；應用分析

中圖分類號：TM714.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）21-0103-01

1 無功補償的概念及其特點

無功補償指的是將一些無功電源設置在電力網和負荷端，比如電容器、調相機等，目的是為了滿足電力網和負荷端電壓水平及經濟運行的要求。

無功功率最多的設備是電感性負荷，比如異步電動機、變壓器等等，其中，有60%的是異步電動機，20%是變壓器，剩下的20%包括整流設備、電抗器以及架空供電線路等等。通過這些敘述，我們可以發現，主要在異步電動機、變壓器以及架空供電線路中存在著無功功率。

動態無功補償的意義重大，一是在降低供配電系統損耗的基礎上，實現供配電系統利用率提高的目的；二是通過合理調整功率因數，來有效的控制供配電系統網絡電壓幅值；三是保持供配電系統網絡電壓的穩定；四是避免供電系統受到諧波電流過大的損壞。

2 電氣自動化中應用無功補償的現狀

近年來，相關的部門和人員越來越重視無功補償技術的研究，經過調查研究，目前采用的主要有以下幾種形式的無功補償：

①真窄斷路投切電容器。這種電氣化設備十分的簡單，不需要投入很多的資金，但是也存在著一些缺點，在合閘的時候，會在很短的時間內急劇升高，可能會嚴重損壞到設備，并且這種設備的反復投切不能夠有過大的頻率，否則會影響到設備開關的壽命。

②可控飽和電抗器。可控飽和電抗器的電流回路所做出的調節，都是依據電抗器的飽和狀態所進行的，這是為了保證可以有效的消除掉并聯濾波器里存在的無功功率和感性電流，達到平衡的目的。在電氣自動化系統中，可以長期投入使用這種設備，但是，在運行的過程中，會產生較大的噪聲，并且有一定的諧波產生，使用時間久了，在一定程度上就會破壞到設備。

③有源濾波器。有源濾波器的功能主要是使電力電子裝置產生與諧波電流相反的電流，這樣就可以促使其相互抵消掉，達到平衡的目的。這種技術具有很多的優點，比如有著較快的調節速度，補償方式比較的靈活，諧振現象通常不會發生等，但是設備的價格比較昂貴。

④固定濾波器、電容器和電抗器的調壓。利用低壓母線，來有效的連接這種電氣化設備和電抗器與濾波器，它的實現借助于變壓器調節低壓側母線上的電壓。在整個實施的過程中，調節目的的實現，主要利用的通斷開關以及架設的晶閘管分接，從而保證無功功率達到穩定的狀態，并且在濾波方面也可以發揮出作用。

⑤有源濾波器和無源濾波器的結合。這種設備將有源補償和無源補償有機的結合了起來，在靈活性和可控性方面更加的好。

3 無功補償技術在輸配電電氣自動化中的應用

應用的具體方式為：通過對電能質量的觀察，可以對供電系統在設計時以及運行時的設備狀態進行有效地判斷，而電壓是電能質量非常重要的一個衡量指標；變電所中發生的無功現象，指的是有無功功率產生于負荷中，并且牽引變壓器和接觸網中阻抗大小造成的影響，這樣就會在很大程度上影響到整個電網的正常運行。比如，有一些非線性負荷是突然出現的，并且規模比較大，高次諧波隨之產生，這樣就一定會影響到很大面積電網的電壓質量。而電網電壓發現了偏移或者波動的狀態，就會對電網運行的安全和電能的質量產生不利影響。目前，采用的一些常用方法如下：將功補濾波等裝置加設在電力機車上，這樣就可以有效地提升機車上的功率因數，主要是利用電容器以及電抗器實施串聯組成了補償裝置上的電路，并且在牽引繞組上進行連接，利用的是主變壓器，投切的實施，利用的是晶閘管電子開關。

目前在具體應用中主要出現如下問題：一是將無功補償技術應用于電氣自動化系統里，可以產生十分顯著的經濟效益，但是，應用的范圍還不是十分的廣泛。二是發電廠中龐大的無功潮流需要經過高壓變電站，然后才可以轉送到中低壓的變電站中，利用的是鋪設好的輸電線路，這樣整個無功潮流只能夠進行遠距離的傳輸。三是目前無功補償裝備中的大部分都沒有合理的進行容量配置，部分變電站中都是直接整組投切補償電容，調節的時候，沒有嚴格依據負荷的實際變化，這樣就會出現諸多問題，比如在負荷高時，只有較低的功率因素；而負荷低時，卻有較高的補償。四是無功存在著倒送配電網的現象，如果長期存在著這種現象，就會加重電網的損耗狀況，讓整個配電線路的負擔不斷加大。

可采用以下先進技術和管理方式來解決相關問題：目前，有源濾波器并聯混合式的解決方法是我國應用比較廣泛的無功補償方案，主要是有效的混合LC和APF，從而有效的解決電力濾波器中存在著過剩補償量的問題，通過實踐研究表明，采用這種方式在調整的時候，還可以有機的結合大型電氣自動化系統中的補償技術，將無功補償注入的方式實施在諧波上。我們都知道，普遍采用分散式安裝的方式將電容器組安裝在電網里面的電力線路中，這樣做是為了實現無功分散補償。無功分散補償是為了對農村電網中的無功補償情況進行緩解和解決，目前，無功分散補償的方法已經被很多地區的配電變壓器所試用。經過大量的運行實踐表明，采用這種分散的無功補償方式，可以非常便捷的進行安裝和維護，并且不需要投入那么多的資金，運行的安全性和可靠性也可以得到保證。

4 結 語

隨著人們生活質量和生活水平的不斷提高，電氣設備在每一個家庭都十分的常見，在電力傳輸的過程中，由于種種因素的共同作用，難免會產生諧波問題，嚴重影響到電力供應的質量和電網運行的安全。近些年來，諧波治理問題引起了人們的重視，關于這些方面的研究也越來越多。經過實踐研究表明，在電氣自動化中應用無功補償技術，具有十分好的效果。本文簡要分析了無功補償技術在輸配電網電氣自動化中的應用，希望可以提供一些有價值的參考意見。

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