無功補償技術在電氣自動化中的應用

摘 要：文章基于無功補償技術的含義、特點以及設計方式，以變電站作為實例進行了無功補償技術在電氣自動化中的應用。

關鍵詞：無功補償技術；電氣自動化；應用

1 無功補償技術的特點

1.1 無功補償技術的含義

在供電系統中，無功補償技術對電網功率因數的提升發揮著重要的作用，它能使輸電過程中的電能耗費減少，供電的外部環境得到改善，供電效能得到提高，使供電變壓器降低其電能的消耗[1]。從這個層面來講，在電力供電系統的整個過程中，與無功補償的有關設備的作用是極為重要的。在挑選補償設備時，運用科學的方法會使系統中消耗的電能降低，使電網的質量提高。相反，如果選用了不合適或與供電網絡需求不相符的補償裝置，會帶來不少問題，比如增大了諧波和顯著的電壓起伏等。

1.2 無功補償技術的特點

1.2.1 感性無功技術

在配電網中，由電磁感應進行工作的電力裝置有很多。像發電機組，其原理就是根據電磁感應來工作的，在強磁場中，又用于發電的線圈對磁感線的切割以使交流電能產生，變壓器也在電磁相互感應的影響下使電壓發生改變，從而傳到距離比較遠的位置，如此在線路傳輸過程中，彌補了電力的損耗[2]。在電磁場中，電動機也有電流注入，通電線圈由于受到力的影響而無運動，電動機與變壓器的磁與電的轉換皆是在強磁場的影響下進行的，會有一個變化極大的磁場地在此轉換中慢慢形成。在一個電磁周期內，電力機械裝置有相同的吸入功率和釋放功率，即在此過程中電力未有任何的消耗和損失出現，諸如此類的功率即是感性無功功率。

1.2.2 運用無功補償技術有助于電力系統的穩定

實質上無功補償技術就是無功控制電壓服務的一種技術，主要是指發電機組將無功功率輸出到配電網內，使電力系統能正常運行，電壓在連接處的波動數值保持在規定的范圍內，從而使電力控制系統的服務技術更優良[3]。如果電力有個地方出現了故障，則無功支持就能有效地避免整個電力系統處于中斷的狀態。換句話來說，在電網系統中，無功補償技術在正常規定下進行運行時，一部分的無功功率會被吸收掉，當電力系統有故障時，很大程度上能使電網順利安全地進行。

1.2.3 無功補償技術可濾掉一些諧波

2 設計無功補償技術的方法

2.1 晶閘管調整電抗器相結合于穩定的濾波設備的方法

這一技術的運用，能使流入回路的感性電流在調節飽和的電抗器的磁飽和程度的作用下受到影響，從而實現以并聯方式連接的濾波器中額外容性無功率的均衡。這種方法的好處是濾波器可以不定期的投入，晶閘管需要的數量也不多，系統在處理時的速度會比較快，不足之處就是會有諧波產生。

2.2 穩定的濾波器加上電容器調整壓力，再結合電容器的方法

在使用這種方法時，變壓器低壓部分兩側的母線電壓要先進行調整，主要是與低壓母線上面的濾波器或電抗器上面的電壓進行連接，從而變換無功功率。在調整時，用晶閘管進行切斷，在原則上不影響電氣的使用期限。在電力行業的實際生活運用中，也可以進行安裝較先進的電力裝置使無功功率得以穩固，從而使過濾掉諧波的界定目標實現。但目前來講，此技術并不成熟、完善，而為了使電源共需要諧波電流的要求得到滿足，其運用正負荷進行抵消諧波的原理是目前繼續研究的重要任務。

2.3 穩定過濾諧波裝置相結合于可控制飽和電抗器的方法

電抗器與反并聯的晶閘管進行串聯，可以實現與并聯濾波器中的額外容性無功功率的補償電流的均衡，使功率因數的要求得到滿足。其優勢在于穩固的濾波通路能夠被長時間地投入。在補償中，這種方法易實現、易操作，速度調整的比較快，不會與系統產生諧振。但必須由無功補償技術的人員進行親自作業，對技術的要求比較高，途中也有很多風險，其使用的電子裝置的價格也不一般。

3 在電氣自動化應用中，無功補償技術存在的問題與解決措施

3.1 存在的主要問題

很多的無功電流在通過發電廠時向高壓變電站輸入，在輸電的途中，因為還要將其送往低壓的變電站，這就導致了在比較遙遠的方位有為數不少的無功電流在傳輸。在配置無功補償的容量時是不科學的，不少變電站采用整組投切的方法進行電容量的補償，不能夠根據負荷在轉變時的要求實現就地平衡，如果變電站的負荷狀態較高時，功率因數則會很低，而處于低負荷狀態時，就會有補償產生。

當無功向配電網進行倒置傳輸時，無功倒立的傳送會使電網的損失與消耗明顯加大，同時在配電網線路進行傳輸時會有不必要的風險產生，尤其是采用固定的電容器進行補償的用戶，在低負荷狀態時很大程度上會使無功回送發生[4]。

3.2 解決的措施

3.2.1 用戶側的管理力度要加強

為了降低損耗的態勢，必須加強用戶側無功補償技術的節能與管理，使他們充分認識到，即使是一個從未進行功率活動考核的小容量用戶，在無功補償技術的作用下也一樣能配置由無功功率所導致的有功功率的損耗，如此使內部傳輸線路中電能的損失在很大程度上減少。

3.2.2 根據實際情況對變電站無功補償容量的大小進行確定

比如220KV的變電站，它的無功調節功能比較健全，在城市用電的高峰期可以以功率因數達到0.97，地區的不同其容量的調節也會有很大的差別。在變電站的無功補償技術對低負荷、變壓器進行有效地無功補償的基礎上，再采用電力行業的最新的工藝、裝置和技術，對補償容量進行科學合理地配置，同時工作人員的技能也要加大培訓的力度，以防產生無功回送的情況。

3.2.3 進行配電網低壓一側電容器組的補償

對于配電網線路的無功補償電流在經過常規的變壓器和線路時導致功率與電能的降低要給予極大的關注，當功率因數極低時，配電網所需的功率就會極高，從而線路損失的程度也會極大。

而對于共用變壓器機組負荷比較大的，必須進行全面考慮在配電網低壓的一端裝置適合的電容器組，從而進行有效的補償。

4 在電氣自動化中，無功補償技術的應用策略

在電氣自動化的領域中，自無功補償技術運用以來，電能質量的衡量標準就一直是電能的穩固運行與安全防護，此外，在測評配電網系統質量的好壞時，這也是一個有機指標。而電力的穩固性能則受到直接受到電壓的制約和影響，因此，絕大部分時電壓是否穩定決定著電能是否穩定。通常情況下，鐵路與公路系統有用電均是采用滑動觸摸碰的方法進行傳送電能的[5]。在裝置相互接觸到的地方火花總會產生，這給電力系統的安全帶來了很大的隱患。火花的控制能使安全風險處于萌芽狀態，但在此過程中也要用到無功補償技術。不可否認，電力觸及網的無功功率因數、變電站對電力系統短時控制的調整機能和牽引機動車的配電網決定著依靠電力運行的機動車功率因數大小。除此之外，如果接觸網的面積與變壓器的抗打擊性能彼此不同，也會使電力系統在安全防護中面對更多的問題。

5 結束語

在電氣自動化技術不斷發展的情況下，越來越多的無功補償設備被設計且投入使用，它們不僅能夠使電氣的功率因數加大，高峰用電時負荷降低，更使電力系統能夠安全穩定地運行。

參考文獻

[1]金永旺.對無功補償技術在電氣自動化中的應用分析[J].科技致富向導，2012（10）：131-132.

[2]高亢.對無功補償技術在電氣自動化中的應用分析[J].科技資訊，2011（27）：96-97.

[3]高衛星.無功補償技術在電氣自動化中的應用分析[J].中國科技博覽，2012（1）：152-154.

[4]田旭峰.無功補償技術對低壓電網功率因數的影響[J].科技與生活，2011（5）：115-117.

[5]于士國.電氣自動化中的無功補償技術分析[J].硅谷，2011（13）：106-108.