无功补偿技术在电气自动化中的应用探讨

周 扬

（无锡市供电公司，江苏 无锡214000）

0 引言

随着电气自动化技术的发展日趋成熟，电气自动化设备单相电力牵引负荷的变化规律也愈加复杂。为了提高电力系统的电气自动化水平与电能利用效率，本文从介绍无功补偿技术这一概念及其特点出发，阐述了其在电气自动化中应用的基本要求，进而对其具体应用展开了详细分析。

1 无功补偿技术简述

1.1 无功补偿技术的概念

无功补偿又称为无功功率补偿，是应用于电力系统中来提高电网功率因数、降低变压器及输送线路损耗、提高供电效率和改善供电环境的一项综合性电气技术。作为电力系统中的重要组成部分，无功补偿装置的应用不仅可以提升供电质量、降低线路损耗，还可有效减少电力系统中非线性因素对电气自动化的影响，是当前提高电气自动化水平的一项关键技术。

1.2 无功补偿技术的特点

无功补偿技术的特点如下：（1）电能获取方式的多样性。基于传统模式的有功发电，其电能获取的主要来源为发电机，而基于无功补偿技术的无功服务，其获取电能的来源除了发电机外，还包括静止无功补偿器与调相机。（2）供电地域的局限性。若对无功补偿技术下的电能进行远距离输送，则要求发电系统与受电终端之间必须存在足够大的电压差，这便会导致电力系统有功功率出现大量损耗，造成供电效益过低，不利于电气节能工程的开展。因此，对于以无功补偿技术应用为主的电气系统，应尽可能地减少或避免电能的远距离传输。从此角度分析，无功补偿技术的应用具有较大的地域性限制。（3）电压控制的分散性。在电力系统中，频率的控制以有功平衡为主，而与频率相对应的电压的控制则需以无功平衡为主。由于单频率是全网统一的，因此，只要保证电力系统全网的有功平衡便可实现对频率的控制。但由于电网不同节点电压也会不同，因此，要想保证无功平衡，就必须对整个电网各节点的电压分别进行控制，从而达到控制全网电压的目的。

2 无功补偿技术在电气自动化中应用的基本要求

2.1 变压器容量、数量与电动机的选择

在应用无功补偿技术的过程中，对变压器的数量、容量及电动机的选择需要符合系统的实际需要，此外，还需适当降低线路的感抗，以确保无功补偿技术可以较好地融合到电气自动化系统当中。当生产的工艺条件与系统的设计条件不符时，则可采取如下2种办法来提高用电单位电力系统的自然功率因数，一是利用同步电动机，二是选用间歇工作制设备。

2.2 电容器的使用条件

当提高了系统的自然功率因数后，若工艺条件仍与设计要求有较大差距，则需引入无功补偿装置，通常采用以并联形式连接的电容器。规定电容器的使用条件为：低压供电单位的功率因数小于等于0.85或高压供电单位的电压为10 k V或35 k V。此时，便可利用电容器降低损耗、提高输电效率，以使工艺条件符合系统的整体设计要求。

2.3 补偿方式

在高压侧功率因数符合相关用电部门要求的前提下，通常对10 k V或35 k V高压供电单位采用低压补偿方式。

2.4 平衡性原则

平衡性原则在无功补偿技术中主要体现为两个方面，首先是低压电容器应用来补偿系统中的低压无功负荷，而高压电容器则可以用来补偿系统损失的高压无功电荷。其次，当用电设备所承担的负荷相对平衡、使用次数较多、容量较大且内部的无功计算负荷≥100 kvar时，应对无功补偿装置和电气设备采取同时通电的措施。在电容器组无功补偿方面，在进行无功补偿的同时，还应引入自动调节式的补偿装置来达到防止无功负荷倒送的目的。

3 无功补偿技术在电气自动化中的应用

3.1 对电力用户的无功补偿

根据国家用电相关规定以及电气自动化技术的相关要求，可将电力用户的无功补偿方式分为如下2种：第一种是经过功率补偿后，电力系统达到国家电力部门规定的预期功率因数，以尽可能地获取更多数额的电费奖励。而在电力系统的功率因数达到最高水平后，电力企业应利用最优化的补偿容量和最合理的补偿方案对电力用户进行无功补偿。第二种方式为通过将无功补偿技术应用到电力用户内部的配电网络中，达到降低系统无功消耗的目的，进而从整体上降低电能损耗，提高电能利用效率。

对电力用户进行无功补偿的方式可分为如下3类：（1）分批补偿。所谓分批补偿就是将已经规划好的需要安置的电容器进行分组，并在配电母线上分别安装，从而达到以多组群集补偿的形式实现系统无功补偿的效果。（2）少数补偿。少数补偿又称为个别补偿，是以分批补偿为基础的无功补偿的一种主要形式。在分批补偿后电容器是以并联的形式连在每个用电器附近的，因此，对于耗能过高的用电器而言，可以得到较多的无功补偿，即实现整个电力系统无功功率的个别补偿。（3）集中补偿。集中补偿是将电容器组集中安装在变电站或用户配电室的母线上，从而实现对用户用电系统无功功率的集中补偿。

分批补偿的优势在于可以均衡每个用电设备的无功，且在均衡过程中并不向上级线路或变压器汲取无功，有效降低了上级线路对电力资源的耗费量。少数补偿以电容器并联的形式对用电设备进行无功补偿，在扩大了电动机适用范围的基础上，实现了对大、中型电动机的实时补偿。而集中补偿的优势则体现在通过快速安装和配置电容器，使其可以自觉调整补偿容量，以避免补偿不足或补偿过度等情况发生。

3.2 对配电线路的无功补偿

对配电线路（分支线路）进行无功补偿时，要确保分支线路中无功功率较为均衡，进而降低由于分支线路过多而导致电能损耗过大情况发生的可能。就我国现阶段的电气自动化水平而言，利用该种基于线路均衡的无功补偿方式可以有效补偿系统对无功的需求，进而全面提高电能的利用效率。

4 无功补偿技术在应用时存在的问题及解决方法

当前，无功补偿技术在我国电气工程及其自动化领域的应用还存在较多问题，例如远距离传输无功潮流以及电容器对用电设备的无功补偿容量配置不合理等。此外，在无功补偿中，功率向配电网倒送的现象也屡屡出现。因此，首先应加强对配电网无功补偿工作的关注和研究力度，并在此基础上，对当地无功补偿容量进行准确分析，通过提高功率因数，降低线路损耗，以达到电力节能生产的最终目的。

5 结语

本文通过对无功补偿技术在电气自动化中应用的基本要求进行分析，在结合该技术概念和特点的基础上，从电力用户的无功补偿与配电线路的无功补偿两方面对无功补偿技术在电气自动化中的具体应用展开了深入探讨。研究表明，无功补偿技术在电气自动化的发展进程中发挥着重要作用，可以有效提高电气自动化水平。因此，未来加强对电气自动化中无功补偿技术及其应用性的探讨和研究力度，对于提高我国电气自动化水平，促进电力行业健康、稳定发展具有重要的现实意义。

［1］李梦迪.无功补偿技术在电气自动化中的应用［J］.电子制作，2013（19）

［2］谢昌柠.试论电气自动化中的无功补偿技术［J］.电子世界，2013（8）