淺談電氣自動化智能無功補償技術應用

邵長娟

【摘 要】隨著國民經濟技術的不斷發展，電力系統建設的不斷推進，無功補償技術的應用也越來越廣泛。本文通過對電氣自動化無功補償技術應用的現狀進行分析，結合無功補償的工作原理，提出了現階段無功補償技術應用注意的問題，并對我國電氣自動化無功補償技術發展趨勢進行展望，希望為提高電力系統運行效率提供理論借鑒。

【關鍵詞】電氣自動化；無功補償；智能化

【中圖分類號】P415+3【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0419-02

無論是社會經濟還是科學技術的發展，都離不開電力的應用，電氣時代是社會現代化發展的重要階段。電氣自動化在經濟技術的推動下發生了很大的變化，無功補償技術是當代電氣自動化一個顯著特點，在電氣自動化技術諸多領域都發揮著至關重要的作用。無功補償技術不僅可以穩固電力系統中的無功功率，而且還可以提升電力系統的安全性，減少電力企業的經濟損失。無功補償技術的應用，在最大程度上解決了電氣自動化設備因單相電力牽引所引起的負荷變化問題，對當代電力的高效運用和社會經濟的可持續發展有著重要意義。

一、無功補償技術的概述

1.無功補償技術的含義

無功補償技術，是指在電子供電系統中起到提升電網的功率因數的作用，它可以在一定程度上降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提升供電效率及改善供電環境。在大的供電系統中，無功補償可以用于調整電網電壓及提升電網的穩定性；而在小的電力系統中，無功補償主要被用于調整三相不平衡電流。

2.無功補償的工作原理

電力系統的供電功率可以分為有功功率和無功功率兩種，其中無功功率不能進行遠距離的傳輸，為此對于一些下屬用電和配電變壓器的無功功率可以進行就地補償。無功補償是通過在供電系統中安裝無功補償裝置的方式進行的，無功補償設備可以與電路中的用電設備以及配電變壓器等相互抵消無功功率，提高功率因數，以達到從整體上減少無功功率的目的。它主要是把感性功率負荷與容性功率負荷裝置兩者連接在同一電路，使能量在兩種不同的負荷中間進行相互交換，進而使得容性負荷輸出的無功功率補償感性負荷需要的無功功率。

二、電氣自動化中無功補償技術應用的現狀及問題

1.針對電氣自動化中無功補償技術應用的現狀的研究

當前無功補償技術在電氣自動化發展過程中的應用主要包括以下三項內容：一是電抗器、固定濾波器以及電容器的調壓，它主要是通過連接電器低壓母線上面的濾波器以及降壓變壓器中的低壓側母線的電壓來調節，最終達到無功出力的目標；二是有源濾波器，它主要是讓電力電子設備產生和負序電流中和諧波電流相反的電流，使得該設備滿足電源的需求，達到互相抵消的目的；三是可控制飽和電抗器設備，它主要是通過對電抗器飽和的程度來調節并改變回路電流，讓感性電流將并聯濾波器里的多余無功功率抵消。

2.對于電氣自動化中無功補償技術的應用存在的問題的研究

當前電氣自動化中無功補償技術的應用存在的問題主要包括以下三個方面：一是無功向配電網倒送，這在很大程度上增加了配電電網的功率損耗，無形中增加了配電線路的負擔，會在很大程度上導致電力系統電壓的偏差，產生大量的無功功率，尤其是那些利用固定電容器來進行補償的用戶，在電力負荷呈現低谷的時候，很容易出現無功倒送的現象；二是無功補償的容量配置不合理，一些變電站的無功補償電容沒有辦法按照電力負荷實際變化的需求量來實現就地電容的平衡，很容易出現低負荷的時候過度補償，高負荷的時候無功功率因數太低的問題；三是很多發電廠中產生的大量無功潮流不斷地涌向高壓變電站，再經由輸電線路涌向低壓變電站和中壓變電站，最終導致遠距離輸送無功潮流現象的出現。

三、電力自動化智能無功補償技術的注意事項

電力自動化和智能化聯系緊密，只有二者很好的結合。才能實現無功補償的順利進行，達到節約能源，改善電網環境的作用。而電力的自動化同然能安全快捷的實現電力的輸送，但是在進行智能無功補償時要注意以下幾個方面：

1.智能無功補償的補償方式選擇

無功補償的方式大致有綜合補償、共補和分相補償 種，其中綜合補償就是共補和分相補償的結合，當補償容量超過60kvar時就采取此種補償方式。而在智能化無功補償中補償方式的選擇有一定的原則，主要有幾點：第一，補償方式動靜結合；第二，共補和分相補償相結合；第三，做到補償的快速和穩定，采取機動靈活的補償方式可以更好的實現無功補償。

2.投切開關的選擇

現在較為先進的投切開關大致有幾種“過零觸發固態繼電器、機電一體化的復合智能開關、機電一體化的智能真空開關”，這三種開關各有優缺點。固態繼電器是通過半導體與電子元件的光、電和磁的特性來進行隔離與斷電的.而過零觸發則是在正弦的交流電壓處于零點時進行斷電.可以承受較大電流.而且在觸發之后消除了電壓和電流的沖擊，使用壽命加長，然而會產生一些諧波和功率損耗。機電一體化復合智能開關則是將固態的繼電器和和交流的接觸器相并聯，使投切更加快速精確，但成本較高。機電一體化智能真空開關的可靠性較高，使用壽命也較長。這三種開關中。真空開關因其可靠性能高和壽命較長的特點，較適合用于智能無功補償設備之中。

3.精確計算無功補償的參數

電力自動化智能無功補償是依靠網絡系統來控制和調節電網功率數的，這種智能化的前提就是對無功補償參數的精確計算。這些參數計算主要包括三大類：第一，實施無功補償之前的電網線路功率因數的計算，這要通過單位時間內的無功電量和有功電量的比率來進行計算；第二，通過電流最大值最小值、電壓和功率因數來計算出有功功率的最大值和最小值；第三，算出補償容量的最大和最小值，這是實現智能無功補償的最關鍵參數，一定要保證其精確性。

四、無功補償技術在電氣自動化應用的發展趨勢

1.無涌流電容投切器

無涌流電容投切器是一種采用智能控制策略的無功補償裝置該裝置的特點有：a.無涌流，允許頻繁操作；b.跟蹤響應時間快，動態跟蹤時間0. 02～0.2s；c.采用編碼循環方式投切電容器，可均勻使用電容器，從而延長整個裝置的使用壽命；d.具有過壓保護、缺相保護及諧波分量超限保護等多種保護功能；e.只在投切動作瞬間耗電，平時不耗電，降低了成本，真正達到了節能、降耗的目的等，這些優點，正成為了低壓供電系統無功功率補償領域的重要途徑之一。

2.靜止無功發生器

靜止無功發生器將功率開關構成的三相橋式變流電直接或通過電抗器并聯到電網上，通過電壓源逆變技術提供超前或滯后的無功功率，進行無功補償。由于SVG具有直流電容量較小、成本較低、能調節電網電壓、在電壓很低的情況下仍能輸出額定無功電流等優點，由此可顯示SVG是未來靜止無功補償技術發展的主要方向。

3.電力有源濾波器

電力有源濾波器是一種用于動態抑制諧波、補償無功的新型電力電子裝置，它能夠對大小和頻率都變化的諧波以及變化的無功進行補償。目前，電力有源濾波器的研究仍存在著電流中有高次諧波、單臺容量低、成本較高等問題。隨著電力半導體器件向大容量、高頻化方向發展，這類既能補償諧波又能補償無功的裝置必然有很好的前景。

4.綜合潮流控制器

綜合潮流控制器將一個由晶閘管換流器產生的交流電壓串入并疊加在輸電線相電壓上，使其幅值和相角皆可連續變化，從而實現線路有功和無功功率的準確調節，并可提高輸送能力以及防止系統振蕩。UPFC技術是目前電力系統輸配電技術的最新發展方向，對電網規劃建設和運行將帶來重要的影響。

五、結束語

隨著經濟技術的不斷更新進步，無功補償技術的應用將會更加廣泛，將會體現出更多更成熟的自動化、智能化的應用。無功補償技術，將在電氣自動化的應用中不斷完善，真正實現電力系統的高效運用，不斷促進社會經濟可持續發展。

參考文獻

[1] 高亢.對無功補償技術在電氣自動化中的應用分析[J].科技資訊. 2011（27）

[2] 平偉軍，黃烈江.淺談縣級電網無功優化補償及其效益分析[J].電源技術應用.2013（01）

[3] 王金萍.有關電氣自動化中無功補償技術的探討[J].民營科技. 2012（09）

[4] 付宇鋒.電力系統中配電系統的動態無功補償分析[J].中國新技術新產品.2012（20）