智能無功補償技術在電氣自動化中的應用

摘要：智能無功補償裝置在電力系統中的應用，有效的解決了普通無功補償裝置的應用缺陷，提升了電氣自動化設備運行的安全性和可靠性，其智能邏輯功能有助于實現電氣自動化運行中的信息自動采集及補償參數的智能分析，進而根據分析結果向電力系統提供無功補償的決策。隨著智能電網的建設，電氣自動化智能無功補償技術的應用需求不斷上升，這也決定了其較為廣闊的應用前景。本文就相關問題進行探討。

關鍵詞：智能無功補償裝置 ?無功補償技術 ?電氣自動化 ?應用

引言

智能無功補償裝置技術在自動化電力系統的中應用實踐證明，該技術對提升電力系統安全可靠運行和降低運維成本有著重要的意義，它是智能電網下電力企業提升運行經濟效益的途徑之一。

一、無功補償

（一）定義

無功補償是無功功率補償的堅持，它指在電力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。無功補償裝置的選擇及配置對于降低電網損耗和提高電力系統運行質量、運行效率有著重要的作用。相反，無功補償選擇不當，則會引發電網運行的安全，增加運行的成本。

（二）無功補償裝置

1.常規無功補償裝置

常規的無功補償技術常用交流接觸控制器投入型補償裝置、晶閘管控制投入型補償裝置、復合開關控制投入型補償裝置、同步開關等。這些電容器雖然在一定程度上能夠為電力設備及電網提供無功補償，但均存在不同程度的缺陷。如交流接觸器對涌流的限制只能控制在20倍以下，且接觸器的觸頭易受涌流影響使用壽命較短，不適應頻繁變化的電網負荷。晶閘管受涌流沖擊的損懷率更高，在電容器頻繁切換中散熱性能較差，遇到雷電情況時易遭受雷擊，難以適應較大的電壓突發變動。復合開關在晶閘管的基礎上做了改進，雖然適應性相對良好，但還要與晶閘管、繼電器配合使用，裝置布置結構復雜，不利于維護。同步開關雖然無功補償的效果較好，但在頻繁投切的環境中不可控性因素較多，適應性較差，易發生損壞。

2.智能無功補償裝置

智能無功補償裝置是一種基于智能電容器實現智能無功補償的新型技術。智能電容器集成現代測控、電力電子、網絡通訊、自動化控制、電力電容器等先進技術為一體，不僅對電器自動化設備及電網具有極好的無功補償作用，且使用壽命長、安全性高、操作靈活、維護檢修簡單便捷。高度集成的設計使得體量較傳統的無功補償裝置實現了大的縮減，自身能耗降低，具有綠色、高效的應用優勢。

（三）智能無功補償裝置技術

1.技術特點

智能無功補償技術的補償具動靜結合、智能補償、快速跟蹤故障的特點。在服務電氣設備的發電機時，利用電磁互感的原理傳輸電壓，降低電損。智能電容器能夠產生較大的容抗和阻抗，抵消電力系統運行中產生抵消諧波，從而確保電氣自動化設備高效率的運行。在補償電氣自動化設備的功率時，智能電容器具有補償時間短、穩定性好的優勢，因此能夠較快的解決電網短時間內電力租出的問題。簡言之，借助智能電容器為發電機組設置無功功率，使電網各個點的起伏控制在設計的波動范圍內，實現對電網統一的無功補償。

2.發展現狀

隨著我國智能電網的建設，電力系統中非線性因素的波動問題更加明顯，這對無功補償技術提出了更高的要求。為了適應電氣自動化的發展，我國電力系統中應用了智能無功補償技術。現階段智能無功補償技術采用真空斷路投切電容器、可控飽和電抗器、設備使用壽命不利、固定濾波器等多種智能電容器設置無功補償。前兩種智能電容器在頻繁的投切過程中因諧波的產生，會對產氣設備造成不同程度的損傷。有源濾波器價格昂貴，應用范圍有限。目前，應用最廣泛的是固定濾波器。固定濾波器與電抗器的聯合使用具有性價比高、可靠性和安全系數高的優勢，實際的應用價值更高。

二、智能無功補償的方式的選擇

（一）動態補償與固定補償

這種補償方式很好的利用了兩種補償及時的優勢，有效的提升了無功補償裝置對于電氣自動化背景下電氣負載變化的適應性，因而在負載類型更加負載的電網中應用價值更高。

（二）三相共補與分相補償

在智能設備較多的電力系統中，如社區供電，常用兩相供電，易引發電網三相不平衡的問題。單一的三相補充無法適應三相不平衡的供電模式，因此需要配合分相補償對電網進行分類補償，而三相共補與分相補償的方式有助于實現更加精準、更加經濟的無功補償。

（三）穩態補償與快速跟蹤補償

在工業供電中，企業的用電規模較大，電網的負載變化也高于一般的供電區域。對于這種用電工藝復雜的工業用電，一般采用穩態補償與快速跟蹤補償的方式，在提供無功補償的同時對電網運行的故障進行快速追蹤的診斷及補償。

三、智能無功控制的策略

智能電容器的性能雖然為無功補償創造了良好的基礎條件，在無功補償上較之于常規無功補償裝置應用安全性更高、經濟性更好，但設置不合理同樣會影響無功補償的效果。想要智能電容器的無功補償實現理論上的效果，就應該科學合理的選擇無功補償的方式，合理的設置投切延時和限壓條件。

（一）合理設置投切延時

關于投切延時的設置，需要經過多次調整，確定最佳的延時時間，從而確保跟蹤補償的有效性。

（二）合理設置限壓條件

設置禁切值和禁投值時，依據電氣自動化實際的無功功率而定，依據補償需求設置投切的限制閥值，來確保無功補償的精準度。

四、智能無功補償技術的應用

（一）濾波器

有源濾波器、固定濾波器是智能無功補償技術中的常用智能電容器，具體的選擇要結合電氣自動化設備的無功功率而定。就長遠考慮而言，有源濾波器的調節速度快、補償效率高，無諧波產生，應用價值更高。但出于經濟考慮，固定濾波器也是不錯的選擇。以一年的時間為例，有源濾波器實際應用較之于固定濾波器可降低電氣自動化電網無功損耗23.1%，但前期的投資成本較高。由于現代電網中大部分的功率因素差主要存在于低壓配電系統中，因此使用濾波器時最好直接將其安裝在低壓線上。對于供電量大、負載變化大、供電工藝復雜且對用電穩定性、安全性需求較高的低壓線路，可選擇有源濾波器。一般的低壓線路選擇固定濾波器即可。應用濾波器時，需要綜合考慮電容相、電抗的管理需求，配合晶閘管提供無功補償。

（二）真空斷路投切電容器

真空斷路器投切電容器為電氣自動化設備提供無功補償時，也需要安裝在低壓線路上，并在低壓線路上安裝智能傳感染期來采集低壓線路的運行信號，從而實現遠程控制低壓配電系的無功補償。

（三）可控飽和電抗器

可控飽和電抗器是一種新型的具有調節能力的智能電容器，它最大的特點是能根據智能監控系統提供的補償額設置調節度，實現針對性的無功補償。在電氣自動化實際應用中，由于電抗器的電磁線與電氣自動化設備的電磁線之間會發生電磁感應現象，因此無功補償的過程中會生產噪音。控制噪音實則可控飽和電抗器應用的最大障礙。因此，可控飽和電抗器的應用需要配合消音器來控制噪音。

五、結語

電力系統基礎設施的安全，是確保電力系統安全運行的關鍵，智能無功補償技術作為配電設計中的關鍵技術，它的合理應用對于構建安全的電氣自動化運營管理的系統框架有著重要的作用。為了提升電氣自動化設備及系統運行的安全，在應用智能無功補償技術時，應根據電力系統中電氣設備的功率、特點及用電規律選擇智能無功補償裝置及技術形式，科學合理的智能無功補償控制器及輔助裝置，確保智能無功補償裝置對電力設備及系統的適應性和對無功補償的有效性。

參考文獻

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作者簡介

蘇珩（1987.7）男.漢，河南省鶴壁市，本科，講師，西藏技師學院，電氣工程及其自動化。