無功補償技術在電氣自動化中的作用研究

摘 要：無功補償技術應用于電氣自動化系統(tǒng)不僅降低了無功功率，節(jié)約了電能損耗，也是一個必然的趨勢。分析和闡述了無功補償技術的基本原理，及在電氣自動化中的運用情況；重點探討了無功補償技術在電氣自動化中的作用，并論述了在電氣自動化中的實踐意義以及注意事項。

關鍵詞：無功補償技術；電氣自動化；作用研究

引言

隨著社會的發(fā)展和科技的進步，我國的電氣自動化技術也得到有效的發(fā)展[1]。與此同時，電氣自動水平越是發(fā)達，而電氣設備中的非線性因素和變化規(guī)律也極大的增加了輸電線路的負序電力、諧波和無功功率[2]。然而，無功補償技術的出現(xiàn)，以及在電氣自動化領域中的運用，都有效的改善了電氣自動化中的無功功率現(xiàn)象。無功補償技術應用不僅可以達到提高電氣設備的運行穩(wěn)定性和降低電氣設備的電能損耗。因此，本文就無功補償技術的基本原理，及在電氣自動化中的運用進行了分析，重點探討了無功補償技術在電氣自動化中的作用，并論述了在電氣自動化中的實踐意義以及注意事項，以期對電氣自動化的發(fā)展提供有力的理論支持，促進電氣系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

1 無功補償技術原理與在電氣自動化中的運用

1.1 基本原理

在電氣自動化實際運行中，實際輸出的功率包括有功功率和無功功率。有功功率是直接消耗電能，把電能轉變?yōu)闄C械能、熱能等形式；而無功功率是不消耗電能，只是把電能轉換為另一種形式的能，且這種能是在電網(wǎng)中與電能進行周期性轉換。由于減少了無功功率在電網(wǎng)中的流動，因此可以降低線路和變壓器因輸送無功功率導致的電能損耗。

1.2 實現(xiàn)方式與常用方式

1.2.1 實現(xiàn)方式。把具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯(lián)接在同一電路，能量在兩種負荷之間相互交換，感性負荷所需要的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率補償，便做到了無功補償。

1.2.2 常用方式。在電力系統(tǒng)運轉中，安裝無功補償設備不僅使得功率消耗小，提升功率因數(shù)，還能充分提高電氣設備的輸送功率。其常用方式主要有以下幾種：①集中補償；即在高低壓輸電線路中安裝并聯(lián)電容器組。②分組補償；即在配電變壓器低壓側和用戶車間配電屏安裝并聯(lián)補償電容器。③單臺電動機就地補償；即在單臺電動機處安裝并聯(lián)電容器等。

1.3 無功補償技術在電氣自動化中的運用

1.3.1 有源濾波器。在實際運用中，有源濾波器裝置可產(chǎn)生一定的電流，且與諧波電流、負序電流的相位相反，這樣便可以抵消二者的電流，從而進一步解決電氣電路中的無功電流。由于該裝置不僅反應靈敏，機動性較強，而且能迅速的感應和清楚電子自動化設備產(chǎn)生諧振。同時，由于有源濾波器裝置零件的昂貴性，這便造成在實際推廣中的困難。

1.3.2 固定濾波器與可控飽和電抗器的結合。在電氣自動化中，兩者設備的結合可以補償通固定并聯(lián)濾波支路；主要是通過調(diào)整飽和電抗器內(nèi)部磁的飽和程度，來控制回路中的電流。這樣便可使得回路中的感應電流發(fā)生改變和使容性無功功率達到平衡狀態(tài)。

1.3.3 晶閘管調(diào)節(jié)電抗器與固定濾波器的組合。這種結合裝置主要是通過平衡濾波器的負序電流，滿足電力系統(tǒng)的功率因數(shù)。它不僅體現(xiàn)在反應迅速，且能因時制宜的對電氣自動化中的實際情況進行處理，大大的增加無功補償技術的自動性能。

1.3.4 真空斷路器投切電容器與單協(xié)調(diào)濾波器。該設備是一種結構簡單且有效的無功補償裝置，不僅可以有效的降低投資成本，且收效較好。與此同時，這種裝置亦有一定的缺陷。例如在電氣設備合閘時，電容器的過電壓會很大程度上的損壞電容器使用壽命。如果電氣設備的開關切換頻繁，該裝置的使用壽命會大大的降低，嚴重影響了無功補償?shù)男Ч?/p>

2 無功補償技術對電氣自動化的作用

2.1 節(jié)約電能，降低電能損耗

隨著電氣自動化水平的提高，在有效的降低人力資源投入的同時，也很大程度的造成了電能資源的浪費。因此，在自動化中運用無功補償技術，不僅可以有效的避免電力設備中的無功功率增加而造成的電能浪費；而且提高了用戶用電的損耗，從而降低了用電消耗，也極大的推動了電氣系統(tǒng)的安全運行。

2.2 補償電力系統(tǒng)無功功率，增加電網(wǎng)運行的功率比例

在電氣自動化設備中，不同的設備在不同的運行情況下都存在著一定的無功功率，而且無功功率很大程度上受到用電設備自身的特點和運行電壓的限制。例如，當實際電壓接近于用電設備的額定電壓時，用電設備的無功功率與實際電壓的值變化一致；另一方面，電力系統(tǒng)的無功電源供應不足導致電力系統(tǒng)的癱瘓。此時，利用無功補償裝置，不僅可以有效的補償無功功率，還可以促進電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

2.3 降低用電設備設計容量，減少線損

從電力系統(tǒng)設備的選型角度來說，盡可能以最小的成本發(fā)揮最大化的功能，在節(jié)省成本的同時，優(yōu)化用電設備的設計和采用無功補償設備。例如當功率因數(shù)cosΦ=0.8增加到cosΦ=0.95時，設計1Kvar 的電容器相當于發(fā)揮了0.52KW的容量，也就是增加了用電設備的容量。

使用無功補償技術后，可以大大的提高功率因數(shù)，輸電線路的線損率亦隨著降低，從而提升了電力系統(tǒng)的有功功率的輸送率。

3 無功補償技術在電氣自動化中的實踐意義與注意事項

3.1 實踐意義

3.1.1 優(yōu)化資源配置，實現(xiàn)企業(yè)與居民經(jīng)濟效益雙贏。在電力系統(tǒng)運行時，無功補償技術可以自動、及時補償無功功率，減少安全事故的發(fā)生，使有限的人力資源合理的分配。同時，安裝無功補償設備不僅可以使電力企業(yè)的經(jīng)濟效益得到提升，更大程度上的使居民節(jié)約了用電，保證了用電的持續(xù)供應，從而達到了電力企業(yè)與用電戶經(jīng)濟效益的雙贏。

3.1.2 規(guī)避風險，達到有效控制用電和清除電網(wǎng)故障。無功補償技術有自動補償無功功率的功能，并在其他自動裝置的配合下，可以通過報警通信將相關的信息送往控制室，可以在早期分析故障原因，縮短了停工時間。同時，由于系統(tǒng)結構簡化、連線簡單減少了系統(tǒng)維護的工作量，因而有效地控制了線損率，降低了人力成本。

3.1.3 強化用電質(zhì)量，實現(xiàn)規(guī)范化流程可控。無功補償設備可以對用戶、線路用電進行控制，監(jiān)控用戶的用電性能狀況和用電質(zhì)量?；蛲ㄟ^實際運行情況，計算真實接近的線損率，使得電氣自動化設計的規(guī)范化流程操作。

3.2 注意事項

3.2.1 倒送配電網(wǎng)的現(xiàn)象。在實際情況中，用戶端反而存在著倒送配網(wǎng)的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象不僅會損耗電網(wǎng)，且大大的增加了整個輸電線路的負擔。尤其是無功補償設備在負荷低谷時，無功倒送現(xiàn)象較嚴重。

3.2.2 諧波現(xiàn)象。無功補償裝置電容器往往受到電力系統(tǒng)諧波的影響。雖然無功補償技術可以增加抗諧波性能，但在其運行中，自身亦會形成諧波。同時，電力系統(tǒng)內(nèi)部的諧波大于電容器的額定容量，無功補償設備將無法正常運行。

3.2.3 共性問題。在變電站輸送工程中，往往是無功電流的遠距離傳輸。這就需要對分區(qū)變電站進行無功補償，一般的220kv變電站無功補償調(diào)節(jié)的容量不同。因此，變電站的無功補償要根據(jù)不同的變電站分區(qū)的實際情況而采取不同的措施，不能一概而論。

4 結束語

總而言之，隨著電力電子科技水平的提高和自動化控制設備的普及，將大量的無功補償裝置放入電力系統(tǒng)中。它不僅可以做到補償?shù)目煽匦院挽`活性，而且節(jié)約了大量的人力資源和降低了電能損耗。因此，在電氣自動化中應用無功補償技術是電力系統(tǒng)安全且高效運行的重要保障，也是降低電氣自動化系統(tǒng)能源消耗的重要措施。

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].科技論壇，2012（14）：349-350.

[2]高衛(wèi)星.無功補償技術在電氣自動化中的應用分析[J].工業(yè)技術，2012（1）：12-13.