無功補償技術在電氣自動化中的應用探討

周 揚

（無錫市供電公司，江蘇 無錫214000）

0 引言

隨著電氣自動化技術的發展日趨成熟，電氣自動化設備單相電力牽引負荷的變化規律也愈加復雜。為了提高電力系統的電氣自動化水平與電能利用效率，本文從介紹無功補償技術這一概念及其特點出發，闡述了其在電氣自動化中應用的基本要求，進而對其具體應用展開了詳細分析。

1 無功補償技術簡述

1.1 無功補償技術的概念

無功補償又稱為無功功率補償，是應用于電力系統中來提高電網功率因數、降低變壓器及輸送線路損耗、提高供電效率和改善供電環境的一項綜合性電氣技術。作為電力系統中的重要組成部分，無功補償裝置的應用不僅可以提升供電質量、降低線路損耗，還可有效減少電力系統中非線性因素對電氣自動化的影響，是當前提高電氣自動化水平的一項關鍵技術。

1.2 無功補償技術的特點

無功補償技術的特點如下：（1）電能獲取方式的多樣性。基于傳統模式的有功發電，其電能獲取的主要來源為發電機，而基于無功補償技術的無功服務，其獲取電能的來源除了發電機外，還包括靜止無功補償器與調相機。（2）供電地域的局限性。若對無功補償技術下的電能進行遠距離輸送，則要求發電系統與受電終端之間必須存在足夠大的電壓差，這便會導致電力系統有功功率出現大量損耗，造成供電效益過低，不利于電氣節能工程的開展。因此，對于以無功補償技術應用為主的電氣系統，應盡可能地減少或避免電能的遠距離傳輸。從此角度分析，無功補償技術的應用具有較大的地域性限制。（3）電壓控制的分散性。在電力系統中，頻率的控制以有功平衡為主，而與頻率相對應的電壓的控制則需以無功平衡為主。由于單頻率是全網統一的，因此，只要保證電力系統全網的有功平衡便可實現對頻率的控制。但由于電網不同節點電壓也會不同，因此，要想保證無功平衡，就必須對整個電網各節點的電壓分別進行控制，從而達到控制全網電壓的目的。

2 無功補償技術在電氣自動化中應用的基本要求

2.1 變壓器容量、數量與電動機的選擇

在應用無功補償技術的過程中，對變壓器的數量、容量及電動機的選擇需要符合系統的實際需要，此外，還需適當降低線路的感抗，以確保無功補償技術可以較好地融合到電氣自動化系統當中。當生產的工藝條件與系統的設計條件不符時，則可采取如下2種辦法來提高用電單位電力系統的自然功率因數，一是利用同步電動機，二是選用間歇工作制設備。

2.2 電容器的使用條件

當提高了系統的自然功率因數后，若工藝條件仍與設計要求有較大差距，則需引入無功補償裝置，通常采用以并聯形式連接的電容器。規定電容器的使用條件為：低壓供電單位的功率因數小于等于0.85或高壓供電單位的電壓為10 k V或35 k V。此時，便可利用電容器降低損耗、提高輸電效率，以使工藝條件符合系統的整體設計要求。

2.3 補償方式

在高壓側功率因數符合相關用電部門要求的前提下，通常對10 k V或35 k V高壓供電單位采用低壓補償方式。

2.4 平衡性原則

平衡性原則在無功補償技術中主要體現為兩個方面，首先是低壓電容器應用來補償系統中的低壓無功負荷，而高壓電容器則可以用來補償系統損失的高壓無功電荷。其次，當用電設備所承擔的負荷相對平衡、使用次數較多、容量較大且內部的無功計算負荷≥100 kvar時，應對無功補償裝置和電氣設備采取同時通電的措施。在電容器組無功補償方面，在進行無功補償的同時，還應引入自動調節式的補償裝置來達到防止無功負荷倒送的目的。

3 無功補償技術在電氣自動化中的應用

3.1 對電力用戶的無功補償

根據國家用電相關規定以及電氣自動化技術的相關要求，可將電力用戶的無功補償方式分為如下2種：第一種是經過功率補償后，電力系統達到國家電力部門規定的預期功率因數，以盡可能地獲取更多數額的電費獎勵。而在電力系統的功率因數達到最高水平后，電力企業應利用最優化的補償容量和最合理的補償方案對電力用戶進行無功補償。第二種方式為通過將無功補償技術應用到電力用戶內部的配電網絡中，達到降低系統無功消耗的目的，進而從整體上降低電能損耗，提高電能利用效率。

對電力用戶進行無功補償的方式可分為如下3類：（1）分批補償。所謂分批補償就是將已經規劃好的需要安置的電容器進行分組，并在配電母線上分別安裝，從而達到以多組群集補償的形式實現系統無功補償的效果。（2）少數補償。少數補償又稱為個別補償，是以分批補償為基礎的無功補償的一種主要形式。在分批補償后電容器是以并聯的形式連在每個用電器附近的，因此，對于耗能過高的用電器而言，可以得到較多的無功補償，即實現整個電力系統無功功率的個別補償。（3）集中補償。集中補償是將電容器組集中安裝在變電站或用戶配電室的母線上，從而實現對用戶用電系統無功功率的集中補償。

分批補償的優勢在于可以均衡每個用電設備的無功，且在均衡過程中并不向上級線路或變壓器汲取無功，有效降低了上級線路對電力資源的耗費量。少數補償以電容器并聯的形式對用電設備進行無功補償，在擴大了電動機適用范圍的基礎上，實現了對大、中型電動機的實時補償。而集中補償的優勢則體現在通過快速安裝和配置電容器，使其可以自覺調整補償容量，以避免補償不足或補償過度等情況發生。

3.2 對配電線路的無功補償

對配電線路（分支線路）進行無功補償時，要確保分支線路中無功功率較為均衡，進而降低由于分支線路過多而導致電能損耗過大情況發生的可能。就我國現階段的電氣自動化水平而言，利用該種基于線路均衡的無功補償方式可以有效補償系統對無功的需求，進而全面提高電能的利用效率。

4 無功補償技術在應用時存在的問題及解決方法

當前，無功補償技術在我國電氣工程及其自動化領域的應用還存在較多問題，例如遠距離傳輸無功潮流以及電容器對用電設備的無功補償容量配置不合理等。此外，在無功補償中，功率向配電網倒送的現象也屢屢出現。因此，首先應加強對配電網無功補償工作的關注和研究力度，并在此基礎上，對當地無功補償容量進行準確分析，通過提高功率因數，降低線路損耗，以達到電力節能生產的最終目的。

5 結語

本文通過對無功補償技術在電氣自動化中應用的基本要求進行分析，在結合該技術概念和特點的基礎上，從電力用戶的無功補償與配電線路的無功補償兩方面對無功補償技術在電氣自動化中的具體應用展開了深入探討。研究表明，無功補償技術在電氣自動化的發展進程中發揮著重要作用，可以有效提高電氣自動化水平。因此，未來加強對電氣自動化中無功補償技術及其應用性的探討和研究力度，對于提高我國電氣自動化水平，促進電力行業健康、穩定發展具有重要的現實意義。

［1］李夢迪.無功補償技術在電氣自動化中的應用［J］.電子制作，2013（19）

［2］謝昌檸.試論電氣自動化中的無功補償技術［J］.電子世界，2013（8）