無功補償技術在電氣自動化中的應用

江興平 吳曉康 王蜀寧 李先進

（1.國網(wǎng)重慶市電力公司綦南供電分公司 重慶市 4014202 2.中國移動通信集團重慶有限公司 重慶市 4011213）

（3.國網(wǎng)重慶市電力公司南岸供電分公司 重慶市 4013364 4.江蘇金智科技股份有限公司 江蘇省南京市 210000）

1 無功補償技術簡述

1.1 概念

無功無償技術也被稱之為無功功率補償技術，其充分利用電氣自動化設備自身的性能特點，通過無功、諧波等方式作用于系統(tǒng)，從而進一步實現(xiàn)補償作業(yè)。電網(wǎng)變壓器以及線路降低耗損、功率的提升等都可以利用無功無償技術實現(xiàn)。該技術也是電氣自動化應用過程中極為重要的裝置，其能夠最大程度上保障供電效率，從而對整個供電環(huán)境進一步優(yōu)化。補償裝置的科學合理性，在很大程度上也會直接影響到電能的實際耗損程度，裝置越合理，其電能耗損程度自然也就越低。如果無功補償裝置出現(xiàn)了使用不規(guī)范的情況，便會對供電系統(tǒng)造成極大的影響，也會導致電壓發(fā)生波動，從而導致諧波逐漸增大。電氣自動化的普及在一定程度上也促進了工業(yè)生產(chǎn)的快速發(fā)展，人們的生活質(zhì)量不斷提升?？茖W技術在為人們帶來便利的同時，也面臨著諸多的問題，有好的一面，自然也會有不好的一面。無功補償技術在應用過程中，存在諸多不足之處和問題。自動化系統(tǒng)資源與功能實際應用中的不利因素很多情況下主要是因為單相電力所造成負荷發(fā)生變化，從而極大的增加了無功狀態(tài)下功率，導致電力系統(tǒng)無法正常有序的進行。所以，當前電氣自動化系統(tǒng)在實際發(fā)展與應用過程中，應當高度重視無功、諧波以及負序。

1.2 技術特點

無功無償技術具有以下特點：首先能夠從多個方面獲取電能，傳統(tǒng)發(fā)電主要是有功發(fā)電為主，主要是通過發(fā)電機獲取電能，而無功補償技術使得獲取電能的方式更加的多樣化，不能能夠從發(fā)電機獲取，還能夠通過靜止無功補償器獲取。在遠距離電能輸送過程中，無功無償技術存在一定的缺點，對發(fā)電系統(tǒng)與受電終端也提出了更高的要求，兩端之間必須要有相對更大的電壓差，從而導致輸出功率耗損非常大，供電效率逐漸降低，電氣節(jié)能效果不明顯，因此，無功補償技術不適用于長距離長時間電能輸送。再者，還應當對電壓采取分別控制的方式，對頻率的控制以有功平衡為主體，對于電壓的控制是以無功平衡逐步實現(xiàn)的，因此，要對電網(wǎng)電壓有效控制，從而實現(xiàn)無功平衡。

2 無功補償技術的應用優(yōu)勢分析

圖1

圖2

無功補償技術在電氣自動化系統(tǒng)當中是極為關鍵的，發(fā)揮著重要的作用，其不僅能夠有效保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定工作，同時也能夠有效減少成本。無功補償技術整個系統(tǒng)構成是非常復雜化的，涵蓋的方面主要包括系統(tǒng)參數(shù)調(diào)節(jié)、判斷裝置、系統(tǒng)信號檢測與采集以及電路輸電系統(tǒng)等相關元件，類型非常多。通過對相關設備元件有效組合，從而逐漸形成相對完整的無功補償體系。傳統(tǒng)電氣自動化運輸過程中，電氣設備的實際功率耗損是非常大的，且電量耗損也很大。所以，輸電系統(tǒng)運行效率也相對比較低。無功技術的快速發(fā)展與更新，對電氣系統(tǒng)產(chǎn)生了極大的影響。無功補償技術的應用能夠極大的提高電力系統(tǒng)的實際運輸效率，最大程度上降低電能耗損情況，從而推進電氣自動化系統(tǒng)的快速發(fā)展，為人們帶來了極大的便利。電氣自動化在實際運行中，比較常見的便是三相輸電負載不平衡問題。因此，要充分利用無功補償技術，從而不斷提高三相輸電的整體穩(wěn)定性，進一步改善電力系統(tǒng)的整體使用性能和穩(wěn)定性，同時也能夠極大的提升設備的整體抗干擾性能。傳統(tǒng)電氣自動化輸電系統(tǒng)當中，高壓電網(wǎng)與低壓電網(wǎng)電流穩(wěn)定性相對較差，而無功補償技術的應用，能夠極大的提高電網(wǎng)的整體運行穩(wěn)定性與安全性，從而為電氣自動化系統(tǒng)的進一步應用奠定基礎[1]。如圖1 所示。

3 無功補償技術的應用現(xiàn)狀及存在問題

無功補償技術的主要目的是為了進一步提升自動化的運行效率，就目前現(xiàn)狀來看，其與濾波技術能夠進行有效結合，從而逐步實現(xiàn)諧波補償以及降低負序的目標。通過不斷的實踐，無功補償技術也得到了進一步發(fā)展，一般情況下，無功補償技術主要應用于以下方面：濾波器設計，可通過安裝電容器以及電抗器進一步實現(xiàn)，要針對實際情況設計濾波器。真空斷路器在設計過程中，具有操作簡單以及投資少的特點，但是當合閘之后，將會導致電容器的壓力驟然增加，會對補償結果產(chǎn)生一定的影響。當前，我國無功并不長技術發(fā)展非常迅速，且取得了顯著的成果，但是也存在諸多的問題，如系統(tǒng)諧波會對無功補償裝置產(chǎn)生一定的影響。電力系統(tǒng)在實際運行過程中，系統(tǒng)諧波會對電容壽命造成極大的影響，同時維護成本也會逐漸增加，其次，系統(tǒng)自身也會產(chǎn)生諧波，導致設備損壞。當前階段，我國無功無償技術存在一定局限性，在國內(nèi)起步相對較晚，但是整體發(fā)展速度卻非?？?，也使得在實際應用過程中，在技術方面有待進一步完善，設備的穩(wěn)定性有待提升，在很大程度上也對無功無償技術應用效果造成極大的影響。輸電過程中，配置也存在不合理性，無功電流在實際傳輸過程中，會經(jīng)過低壓變電站，當運輸距離較遠的情況，會導致運輸過程中電能逐漸加高，極大的損傷線路。

4 無功補償技術在電氣自動化中的具體應用

4.1 在配電線路中的應用

配電線路當中應用無功補償技術，能夠極大的提升電氣自動化的運行效率，從而對分支線路進行無功補償，配電線路當中采用無功無償技術的時候，應當充分利用配電變壓器對分支線路進行綜合全面的分析，進一步了解無功損耗狀況，全面了解和掌握無功耗損的具體結構，從而進一步確定補償容量，工作人員應當盡可能選擇相對適合的分支線路。補償設備在實際運行過程中，配電線路會處于補償狀態(tài)，工作人員應當針對具體的時間節(jié)點以及具體電壓變化狀況進行科學合理的判斷，確定電容器投入過程以及具體用量，從而進一步實現(xiàn)最優(yōu)補償。

4.2 在電氣自動化設備當中的應用

隨著社會不斷進步，人們的生活水平不斷提高，電氣自動化設備的應用范圍也進一步擴大，電氣自動化設備與系統(tǒng)也逐漸被應用到人們的日常生活當中，如建筑當中的電冰箱、空調(diào)、地暖等，這些設備對于電力能源的整體需求都是非常大的，用電需求與供電質(zhì)量之間存在一定的矛盾性。因為電氣設備的整體用電量比較高，從而導致產(chǎn)生比較高的費用，居民的生活壓力也會隨之增加。因此，一定要充分合理的使用無功補償技術，才能夠?qū)﹄姎庠O備與電壓進行合理有效的控制，從而最大程度上滿足人們的生活用電需求[2]。

4.3 在電氣自動化源濾波器中的應用

當前階段，我國科學技術更新與發(fā)展的速度不斷加快，電氣自動化的應用范圍不斷擴大，得到了迅速的發(fā)展。無功補償技術在當前階段起步較晚，不管是技術的發(fā)展以及應用過程中，仍有待進一步提升，不夠成熟。但是無功補償技術在實際應用過程中，對于源濾波器會產(chǎn)生不同程度的作用和影響。該技術的全面落實，能夠?qū)κＳ嚯娏髌鸬娇刂婆c抵消的作用，能夠?qū)χC波電流產(chǎn)生較強的控制效果。

4.4 無功補償技術在變電站中的應用

變電站主要是對不同電壓等級配電線路進行充分合理的利用，為電力用戶提供供電中心，變電站在實際運行過程中，一定要嚴格遵循分級補償?shù)幕A原則，從而保障配電線路和電力用戶之間的無功功率能夠逐漸處于平衡狀態(tài)。容性無功功率補償裝置主要是以無功損耗為中心，并且會實現(xiàn)對負荷側(cè)完成無功補償。主變壓器的實際容量存在較大的差異性。所以，其相關補償裝置的實際容量也會有很大的差異。在進行配置過程中，要以變壓器容量約30%為標準，如果是大型符合，高壓側(cè)功率因素要小于0.95。如果變壓器容量較大的情況下，在無功功率補償裝置配置過程中，數(shù)量應當不低于兩組[3]。

4.5 無功無償技術在電力用戶中的應用

4.5.1 集中補償

集中補償在具體應用過程中，配電變壓器無功功率會出現(xiàn)降低的情況，有功負荷會逐漸上漲，不需增容。主要以集中補償?shù)姆绞?，對變壓器無功耗損完成就地補償，且可以對無功負荷的變化狀況及時跟蹤，針對實際情況，對補償容量及時調(diào)整，避免出現(xiàn)補償不足或者過度補償?shù)葼顩r。其次，還能夠有效降低變電站與配電站的實際耗損量。要針對用戶的實際情況和需求，進一步確定電容器的實際容量。通常情況下，當投入的時間太長，其利用率也會比較高，安裝也相對比較集中，在維修方面也存在優(yōu)勢，且能夠有效降低事故的發(fā)生率，不斷增加補償效益。

4.5.2 分散補償

主要是將電容器劃分成為不同的組別，以車間配電母線為對象完成裝設，從而實現(xiàn)分散式補償。分散式補償一般情況下并不會受到區(qū)域環(huán)境的限制和影響，可在不同區(qū)域車間分別去執(zhí)行，保障無功電力實現(xiàn)就地平衡，在很大程度上也能夠有效減少線路耗損量，從而不斷提高利用效益[4]。

5 結束語

無功補償技術的應用，發(fā)揮著重要的作用，且未來的應用范圍也將會進一步擴大，當前我國無功補償技術仍處于發(fā)展階段，在實際應用過程中依然存在較多的問題。因此，相關從業(yè)人員必須要針對實際情況，進行深入的分析與研究，對應用方案進行嚴格把關，結合實際需要，選擇最佳的補償方式，從而不斷提高無功補償技術的應用價值，充分發(fā)揮其自身的作用和功能，為電氣自動化的進一步發(fā)展奠定良好的基礎。