討論電氣自動化中無功補償技術的應用

滕懷峰

摘要：隨著電氣自動化系統的不斷發展，許多工廠、礦山、電廠以及大型公共場所等所使用的電動機容量越來越大，數量也比較多，這就會使其所在區域的自然功率因數變得很低。無功補償技術的應用在很大程度上促進了電力自動化系統的發展，保證了電力系統的電能質量、電壓質量，降低了設備的功率損耗。此外，無功補償技術的應用還將提高各行各業的經濟效益，促進社會經濟的和諧發展。

關鍵詞：電氣自動化；無功補償技術；應用

中圖分類號：F407文獻標識碼： A

1、無功補償技術介紹

1.1、無功補償的含義

無功補償在電力供電系統中能夠提升電網功率因數，在一定程度上可以使供電變壓器以及輸送線路的損耗降低，促進供電效率得到有效提升以及電網環境得到有效改善。在大范圍的供電系統之中，無功補償能夠用來調整電網的電壓和提升電網穩定性，在小范圍的電力系統中，無功補償通常用來調整三相不平衡電流。

1.2、無功補償的工作原理

電力系統供電功率一般分為有功功率與無功功率兩種，無功功率難以進行遠距離傳輸，這就需要對一些變壓器及用電的無功功率進行就地補償。這里所說的無功補償就是利用供電系統中安裝的無功補償裝置來進行的，無功補償設備能夠和電路用電設備及其變壓器等互相抵消無功功率，從而提高功率因數，進而實現在整體上來降低無功功率的目的。它通常是將容性功率負荷裝置與感性功率負荷連接于同一個電路，促使兩種負荷之間進行能量的相互交換，從而使容性負荷輸出的無功功率補償感性負荷所需的無功功率。

1.3、無功補償技術的特點

（1）無功補償費用分析具有一定的復雜性

相對于有功補償，無功補償的運行費用比較低，但是其投資費用比較大，分析起來比較復雜。無功補償不需要消耗燃料，但是為了確保其可以和機組運行實現同步，無功補償的費用與整個機組的運行費用是整合為一體的，因此很難將無功補償費用從總的運行費用中分離出來。在電網運行過程中，各個參與部分需要共同承擔控制電網電壓的任務，也就是說，每個用戶和發電廠都應該執行自己的電壓和功率因數限額。

（2）無功補償運行方式具有一定的多樣性

無功補償運行方式具有一定的多樣性。一般情況下，有功補償的運行動力只能依靠發電機來提供，運行方式比較單一，而且費用比較高。但是無功補償運行方式有很多，除了依靠發電機以及負荷來提供之外，還可以通過調相機、靜止無功補償發生器以及輸電線路等多種無功源來提供，這就使得無功補償具有一定的選擇性，可以結合實際情況采用最合適的方式方法，這也是無功補償的一大優勢所在。

（3）無功補償控制具有一定的分散性

無功補償在電壓控制方面還具有一定的分散性，通常情況下，頻率控制需要實現有功補償的平衡。在無功補償中，電壓的控制也要實現無功補償的平衡。但是電壓在每個節點是不一樣的，所以無功補償在每個節點的平衡也是不一樣的，只有將無功平衡與相對應的節點結合，每一節點的電壓才能得到有效控制，才能保證整個電網的平衡。

2、無功補償技術電氣自動化中的實際應用

2.1、對電力用戶進行無功補償

對電力用戶進行無功補償主要有以下兩種途徑：一是經補償，符合國家電力部門所規定的預期功率因數，而且努力獲得較多的電費獎勵。強化宣傳的力度，增強群眾節能意識，加大對用戶的無功補償力度，降低電能流失，緩解電能緊張的局面。當企業實現了自身功率因數最高層次之后，應當采用優質的補償方案及補償容積，為電力用戶開展無功補償；二是把無功補償技術應用到用戶內部配電網之中，使無功消耗得到最大程度的降低，降低電能耗費，促進企業經濟效益的提高。

無功補償能夠分為三類：一是集中彌補，即集中補償，該方式就是將電容器組在變電站母線上或用戶配電室中進行集中安裝，或者同步安裝于變壓器氣壓較高的一側。二是分批彌補，對已規劃好并將要安置的電容器分組，在配電母線上分別進行安裝，進而產生多組群集補償；三是少數彌補，即個別補償，這種方式是建立在分批彌補基礎上的，電容器在分批彌補后并聯在每一個用電設備附近，進而成為個別補償。集中彌補、分批彌補和個別彌補是依據用戶供電范圍和供電方法對無功補償所進行的分類。其中，集中彌補的優勢是與電容器快速地自動安裝搭配，使補償容積自覺調整，從而避免過補償或者欠補償的現象發生，降低電能的流失，使電容器組利用率得到提高，而且方便了安裝以后的檢修和養護，大幅度降低了故障率。但是集中補償也有明顯的缺陷，在為負荷端進行無功運輸的時候，只有經過下級電阻和電抗才可以實現，換句話說就是沒能夠充分地降低內部功率損失；分批彌補優勢是使每一個設備無功電力得到均衡，不向上級線路或變壓器汲取無功，使上線線路所耗用的資源量大幅度的降低；少數彌補優勢是將電動機的使用范圍進行拓寬，可以對大型和中型電動機開展有效且及時的補償。

2.2、真空斷路器投切電容器的應用

在無功補償技術中，電容器組通過高壓母線上的電壓互感器的一次繞組放電，一般情況下不會安裝專門的放電設備。為了防止發生電容器高壓擊穿的現象，通常會在電容器組中裝設熔斷器作為短路保護，同時還會串聯合適的電抗器，這是為了減小電容器組合閘時產生的沖擊，也是為了防止電容器與線路電感發生串聯諧振現象。

2.3、固定濾波器和晶閘管調節電抗器的應用

固定濾波器和晶閘管調節電抗器在電氣自動化中的作用與真空斷路器投切電容器的作用是不同的，固定濾波器是按照諧波的要求進行設計的，反并聯晶閘管和電抗器串聯，依靠改變晶閘管觸發角的方式來調節經過電抗器的感性電流，并使其與并聯的濾波器中多余的容性無功補償電流相平衡，滿足功率因數要求，保障電網運行功率，使其穩定而又高效地運作。

2.4、變電站無功補償技術的應用

變電站是一個供電區域的供電中心，也是電網系統的一個重要組成部分，它是通過不同電壓等級的配電線路向所有用戶進行供電的。一般情況下，配電線路以及電力用戶應按照“分級補償、就地平衡”的原則達到無功功率平衡，從而不會發生向變電站索要無功電力的現象。無功補償裝置一般是以補償主變壓器無功損耗為主，適當地兼顧負荷側的無功補償，達到整個電力系統的相對平衡。

2.5、配電線路無功補償技術的應用

在電網系統中，配電線路的數量很多，并占據著不可忽視的地位，配電線路的線損大約占到總線損的60％～70％，所以對配電線路進行無功補償在電氣自動化中是非常重要的，這將大大降低配電線路的功率損耗，避免不必要的資源浪費。對配電線路進行無功補償的技術在歐美國家已經得到了非常廣泛的運用，目前中國也逐漸采用這一做法。分支線路的無功補償基本上是按照以分支線路的無功功率平衡為主，對分支線路的無功消耗進行補償的方式進行的，在這個過程中要盡可能地減少分支線路向主干線路索要無功的現象，進一步降低無功功率的損耗。

總之，我國電氣自動化程度隨著經濟的發展而不斷提高，而且電氣自動化的應用也越來越廣泛。但是，電氣自動化設備的非線性因素也在不斷增強，以及越來越復雜的單向電力牽引負荷規律，使電網中增加了無功功率和負荷，為了解決這些現實問題，無功補償技術就被普遍地應用在電氣自動化中，降低電能損耗，確保系統安全和高效的工作，以提高電氣自動化設備的穩定性和保護電網系統。無功補償技術在電氣自動化中的作用是至關重要的，具有廣闊的發展前景。

參考文獻

[1]王李楊.淺析無功補償技術在電氣自動化中的應用[J].價值工程,2011,06:79.

[2]張建平.淺談無功補償技術在電氣自動化中的應用[J].機電信息,2012,06:10-11.

[3]藍天.電氣自動化中無功補償技術的應用[J].廣東科技,2012,19:98-99.

[4]張宏杰.電氣自動化中無功補償技術的應用[J].中國高新技術企業,2013,29:38-39.