無功補償技術在智能電網中的應用

孟垂懿，孫笑雨，宋孚紅，劉子森

（沈陽工程學院 國際教育學院，遼寧沈陽 110136）

引言

在如今電網智能化發展的背景下，智能化的電力系統能夠在應用過程中促使我國電力系統應用的高質量發展，從而提高我國電力技術在國際市場上的競爭力。在我國智能電網的運作過程中，諸多非線性的設備應用會使線路運行的電壓損失增大，并且產生一定電能的損耗。而無功補償技術的應用，能夠通過一定的裝置來進行補償，從而降低智能電網的損耗，提高供電效率，為大眾提供優質的電力能源服務。

1 無功補償技術的特點

1.1 電壓優先，自動補償

無功補償技術能夠借助一定的技術設備來進行相應的系統性的運作與管理。無功補償技術在應用過程中基于一定的電壓質量來進行自動投切電容器，當電壓超出最高設定值時切除電容器組，從而保障電壓的合作與正常的運作；而在低于設定值時，在保證正常運作的情況下逐步投入電容器，保障基本的電壓運作[1]。在這種電壓優先的情況下，無功補償技術能夠基于負荷無功功率大小自動投切電容器組，保障系統處于一種無功補償的狀態。

1.2 智能控制，異常報警

無功補償技術在應用過程中，其加工與應用能夠通過智能化的操作來完成系列的動作指令。在操作過程中，無功補償技術通過指令來判斷電壓是否超出基本設定的閾值，與傳統的電氣設備相比，減少了操作的動作次數，更好地實現了一次探尋式的智能化控制。同時在運作過程中，無功補償技術能夠針對不正常的外界環境進行全面的數據監測，通過電容器來進行整個控制回路以及自動閉鎖裝置的實現，從而在自動化的智能操作中實現相應的技術性操作。

1.3 模糊控制，綜合保護

當系統化的運作處于正常的電壓范圍之中，配置環境、器械的受電情況、動作時間、用戶對動作次數的限制等會引起控制過程中的錯誤與問題，這就需要在控制中通過模糊控制來進行相應的技術性的操作與應用，從而在操作過程中實現系統化的自動運作，避免出現盲區式問題[2]。另外，該技術能夠通過一定的補償來實現裝置的開關保護以及運作保護，從而在運作過程中通過實現綜合因素的調控來實現整個系統的規范化運作。

2 無功補償技術的基本原理

無功補償技術是一種不消耗電能，只是把電能轉化為另一種形式的能量來進行運作的技術模式，這種技術能夠作為一項基本手段來實現電氣設備的運作，使電網中的電能持續性地周期轉換。這就能夠將具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷的裝置連接在同一電路中，實現能量在兩種負荷之間的相互交換。無功補償技術能夠在應用過程中補償無功功率，增加電網中有功功率的比例常數[3]。圖1為無功補償裝置的發展情況。

圖1 無功補償裝置的發展

2.1 降低電力網損耗

無功補償技術的應用能夠將電容器等系列的無功補償設備通過并聯的形式進行電路信號的傳輸，從而將感性負荷消耗了的功率補償回來，降低電力線路中的無功功率及其功率的流動性。這能夠在應用過程中實現變壓器、電力線路與設備輸出相應的電能消耗，提高整個系統應用中的功率因數；同時減少發電、供電設備的設計容量，從而減少相應的投資，降低損耗，保障供電企業的正常運作與發展。

2.2 降低電網設備功率損耗

當電網設備中的有功功率為定值時，無功補償設備能夠在應用過程中將提高一定的功率因數，使線路應用中的負荷點降低，有功功率也隨之減少。在如今智能化電氣設備的應用過程中，無功補償設備能夠在應用中將有功功率的損耗實現一定程度的降低，從而保障整個電網設備在運作過程中的功率降低，用低功率來完成相關設備的運作，提高其經濟性與社會應用能力。

2.3 提高電力設備供電能力

當現有的功率為定值時，電力設備功率因數的提高能夠使相應的有功功率持續穩定地輸出與提高，這就能夠通過配電變壓器的應用來使電力設備的供電能力得到有效的提高。可以說，無功補償技術的應用，能夠基本保障電氣設備的供電穩定性以及供電潛力，從而通過一定的技術設備的支持與應用來實現技術性操作的自動化，以此來實現電力設備運作效率的全面提高。

3 無功補償技術在智能電網中的應用

在我國智能電網工程應用的過程中，無功補償技術能夠在智能電網中提高電網的運作效率，保障智能電網運作的安全性。這也就促使智能電網在應用過程中不斷實現智能化的升級與改造，從而在應用過程中將無功補償思想進行滲透，進而通過無功補償技術的應用來實現相應的技術性操作與應用能力的全面提高。圖2為配電網無功補償裝設方式。

圖2 配電網無功補償裝設方式

3.1 變電站補償

變電站補償的應用能夠實現電網運作的無功平衡，從而在運作的過程中實現配電網損耗的全面降低。在集中補償的過程中，各種并聯電容器、靜止補償器的應用能夠改善電網應用的公用系數，提高運作過程中的變電所的母線電壓，從而在無功損耗的過程中通過補償來平衡整個電網的無功功率。這些裝置主要應用于變電站10 kV的母線上，雖然這種應用方式對于配電網的損耗基本起不到降低的作用，但是其在應用的過程中能夠基于智能化的控制系統進行相應的技術性補償工作，其管理與維護的成本較低，較為方便快捷，能夠在應用的過程中實現變電站的穩定供應[4]。

3.2 配電線路補償

配電線路的無功補償主要是通過在線路上安裝一定的電容器來進行補償應用，這種應用模式能夠提供線路與公用變壓器所需要的無功功率，從而保障線路傳輸的穩定性。在應用過程中，由于電網線路復雜，需要在不同位置設置相應的電容器進行補償，但是這種線路的補償點的設置不宜過多，補償的容量也應保持在一個相對合理而穩定的范圍內，從而避免因為補償過多而產生過度補償的現象，影響整個配電線路網的應用效能。比如在應用過程中采用熔斷器來進行配電線路安全與保護的檢測，能夠對線路的電流與電壓進行保護，以此來保障基本的電路運作效率。

3.3 隨機補償

隨機補償是通過低壓電容器和電動機并聯連接的形式進行運作，通過控制與保護裝置來實現與電動機的同時投切，用無功補償來保障基本的運作效率。這種補償形式能將配電網中的部分無功功率消耗在電動機上，從而在應用的過程中以一種隨機補償的形式降低配電器與配電線路的損耗。這種運作模式有一個優點便是能夠在用電設備不運作時使無功補償裝置投入應用，從而在應用的過程中降低設備與用電損耗，平衡電力資源，簡化人力維護程序，降低設備運作的故障率，也更為經濟環保。

3.4 隨器補償

隨器補償是將低壓電容器通過低壓熔斷器接在配電變壓器二次側，以補償配電變壓器空載無功的補償方式[5]。這種運作模式的接線相對簡單，能夠在整個電氣設備應用的過程中將補償配電空載無功，從而將無功功率保持在合理的范圍內，限制無功基荷，從而實現整個設備與應用過程中的平衡，提高配電器的應用效能，降低電氣設備的損耗。可以說，隨器補償是目前無功補償中應用較為廣泛的一項技術手段，其應用效率高，能夠保障配電設備的供電穩定性與有效性。但是由于配電變壓器的數量多、安裝地點分散，整個安裝與維護的后期工程量較大，人工投入的成本較高，因此補償工作的投資比較大，且損耗占供電量的比例很大，電費的單價也會增加。

3.5 跟蹤補償

跟蹤補償是一種將無功補償裝置作為控制保護裝置，將低壓電容器補償在大用戶0.4 kV母線上并實現跟蹤監測的一種補償方式。這種運作形式主要適用于100 kVA及以上的專用配電變壓器用戶，能夠實現隨機補償與隨器補償方式的功能與性質的替代，補償的效果也相對較好；且補償的過程中能夠與智能電網充分結合，運作高效靈活，運作維護的工程量也相對較少，電容器的壽命也相對較長，能夠保障長期的穩定運作。與此同時，這種運作模式雖然能夠較為高效地實現跟蹤與應用，并且對于無功負荷的變化進行全面的數據監測，從而在運作的過程中實現補償，但是其運作方式在應用過程中成本較高，投入較大，且整個補償運作裝置的安裝與設置程序相對復雜，若其中的某一個元件損壞，則會對整個設備電容器的投切效果產生影響。

4 結束語

綜上所述，在如今電網應用智能化的發展趨勢下，智能電網的應用能夠使供電設備的穩定與效率得到全面提高，從而保障整個社會供電系統的正常運作。而無功補償技術的應用能夠充分發揮無功率應用的技術性優勢，同時減少損耗，從而在應用過程中降低電網應用的經濟成本，更好地實現國家電網的智能化技術的應用與高質量發展。