關于電氣自動化中無功補償技術應用的探討

嚴智梅

摘要：隨著我國電力系統不斷完善下，對無功電壓管理的要求不斷提高，為了滿足使用要求，需要根據電力系統的情況對無功電壓自動化和電壓管理方面進行深入探討，只有這樣才可以保證電網運行的穩定性，更加合理的進行無功電壓的分布，提升電網電能的質量，提高電力企業的經濟效益，保證電網運行的安全性。

關鍵詞：電氣自動化；無功補償技術；應用

引言

電氣自動化無功補償技術朝向高性能、低成本的方向發展，再加上現代電力、電子技術的深化應用，更是體現了無功補償技術的效率性，滿足電力系統無功補償的需求。現行電氣自動化無功補償技術存在很大的發展潛力，研發人員結合無功補償技術的應用現狀，規劃無功補償技術的發展，促使其達到成熟的補償狀態，完善無功補償技術的應用。

1.無功補償技術在電氣自動化中的重要性

無功補償技術在電力系統中的應用，解決了無功功率的耗損問題。我國電氣自動化無功補償技術發展晚，諸多技術與發達國家存在差距，也是我國重點發展無功補償技術的原因。隨著電力系統的大規模發展，大量能源并入電網，導致電力系統處于不穩定的狀態，加重了無功功率的規模，促使無功功率補償面臨著嚴峻的挑戰。我國電力系統無功補償的配置與技術出現矛盾，配置優化的速度很快，達到了標準、高效的狀態，但是無功補償技術相對落后，不能與配置保持同步發展的速度，因而無功補償技術在電力系統內只能處理基礎的無功損耗，并不能為電力系統提供全方位的無功補償。

電壓是衡量電能質量的主要指標之一。電壓質量對負載端的安全和經濟運行有著重要的意義。系統無功對電壓的影響很大，無功功率不足或過大都將引起系統電壓的下降或上升，特別嚴重的情況就是出現“電壓崩潰”現象。在電力系統實際當中，電壓是否合格，不僅關系到電網的安全、穩定、優質、經濟運行，對用戶的安全生產、產品質量、用電單耗以及人民生活質量也有直接或間接的影響。在供電系統中起提高電網的功率因數的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環境，合理的選擇補償裝置，充分利用各種調壓手段和無功補償措施對提高電壓合格率和降低網損有很大的作用。

2.電氣自動化無功補償的原則

電力系統配置的無功補償裝置應在系統有功負荷高峰和負荷低谷運行方式下，采用分（電壓）層和分（供電）區進行配置，保證無功平衡。無功補償配置應根據電網情況，從整體上考慮無功裝置在各電壓等級變電站、10kV及以下配電網和用戶側配置比例的協調關系。無功補償分為集中補償，分散補償和隨器補償，應該遵循全面規劃，合理布局，分級補償，就地平衡的原則。集中補償與分散補償相結合、高壓補償與低壓補償相結合以及電網補償與用戶補償相結合。這就要求在負荷集中的地方進行補償，既要在變電站進行集中補償，又要在受端的變壓器和用電設備以及輸電線路進行分散補償，目的是減少無功功率在系統中流動，減少長距離輸送，降低損耗。據不完全統計，無功功率大約有40%消耗在輸電線路和配電變壓器中，其余的則消耗在受端的用電設備中。所以補償時不僅要滿足系統的無功平衡，還要滿足各分區的無功平衡。若兩者不能很好地配合，可能造成輕載或空載時過補償，滿負荷時欠補償，使補償失去了它的實際意義，得不到理想的效果。

3. 電氣自動化無功補償技術及其應用

3.1靜態無功補償

靜態無功補償是根據負載情況安裝固定容量的補償電容或補償電感，動態補償是根據負載的感性或容性變化隨時的切換補償電容容量或電感量進行補償。目前這種靜止開關主要分為斷路器和電力電子開關。由于用斷路器作為接觸器，其開關速度較慢，約為10～ 30s，不可能快速跟蹤負載無功功率的變化，而且投切電容器時常會引起較為嚴重的沖擊涌流和操作過電壓，造成接觸點燒焊，使補償電容器內部擊穿，因此其應用受到了很大的限制。而以電力電子開關如交流無觸點開關SCR、GTR、GTO作為投切開關，速度可以提高500倍（約為10μs），而且對任何系統的參數，無功補償都可以在一個周波內完成。所以現代的靜態無功補償常用的補償裝置如靜止無功補償器、同步調相機、靜電電容器、靜止無功發生器等等，是按組來進行投切的，也就是電力系統里產生的無功功率不會和你補償的一樣多，但是由于這種補償已經將功率因數達到了0.95，已經很好了。而實際在工作中。靜態無功補償較為普遍，因為設備安裝后就不用再管了。但這種靜態無功補償往往是超額補償，造成相當程度的能源浪費。但是有的負載，其工作時無功的變化量非常大，且速度非常快，可以達到毫秒級，如電焊機，一個工作周期才0.2 秒左右，其間還有幾十秒的半負荷及幾十秒的停頓，而無功功率在工作時也是不規則的快速改變著。象這樣的負載采用常用的無功補償裝置是無法實現的，只能用“動態”補償。

3.2動態補償

動態補償是靠無功補償控制器根據線路無功功率情況自動投、切補償量，以確保功率因數基本恒定于某一設定值附近。無功補償控制器是指一套能自動控制無功功率補償裝置自動投、切的控制電路。無功補償控制器具體由控制器、過零觸發模塊、晶閘管、并聯電容器等組成。無功補償控制器能實時跟蹤所測量負荷的電壓、電流、無功功率等，通過微機進行自動分析，以能進行最佳無功補償。動態無功補償控制器的主要功能：提高線路輸電電壓穩定性；補償系統無功功率，提高功率因數，降低線損，節能降耗；抑制電壓波動率和閃變；抑制三相不平衡。但是動態無功補償控制器也面臨一些主要問題，主要包括：電容器投、切頻繁，故而損壞頻繁，需人工維修、養護，費用不小；電容器外熔斷器常發生熔斷；控制電路投、切頻繁，易損壞且重復性差。

3.3無功補償的應用

絕大部分用電企業都是采用并聯電容器進行無功補償，補償時通常采用集中、分散或個別補償三種形式。

（1）個別補償：個別補償是對單臺用電設備所需無功就近補償的方法，把電容器直接接到單臺用電設備的同一電氣回路，用同一開關控制，同時投運或斷開，這種補償方法的效果好，一般用于容量較大的高低壓電動機等用電設備。但這種方法在用電設備非連續運轉時電容器利用率低，不能充分發揮其補償效益。

（2）分散補償：分散補償是將電容器分組安裝在車間配電室或變電所各分路的出線上，它可與工廠部分負荷的變動時投入或切除。

（3）集中補償：集中補償是電容器組集中安裝在變電所的一次或二次側的母線上，這種補償方法安裝簡便、運行可靠、利用率較高。補償裝置根據負荷的大小自動投切，從而合理地提高用戶的功率因數，避免功率因數降低導致電費增加同時便于運行維護，補償效益高。

4.結語

在我國電氣自動化不斷發展的整體大環境下，電力系統的優化、運行安全可靠、節能降耗、電能質量提高將是電力行業科技進步應該關注研究的主題，也是未來適應電力工業發展的必然要求。在電氣自動設備及系統中運用無功補償技術具有較高的經濟效益和社會效益對于電力企業而言，可以降低電能的損耗，提高企業的的經濟效益。目前靜態無功補償設計占據了電力設計的較大份額。而動態無功補償將是我們未來的發展趨勢，我們無論是在相關電力部件的質量上還是設計經驗上都需要相當多的積累，而這將是我們所有電力系統全體員工的共同努力方向。

參考文獻：

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