浅谈电气自动化中无功补偿技术的应用

王建伟+李香珍+唐景尧

摘 要：随着电气自动化技术应用范围的不断扩大，动态无功补偿技术和谐波治理的问题越来越严重。系统运行过程中往往出现负荷变化大，带有谐波的现象，传统电气技术已无法满足系统正常运作的要求。无功补偿技术是采用无功、负序及谐波的综合补偿方式，该技术的合理使用能够为电气自动化系统的正常运行提供强有力保障。

关键词：电气自动化；无功补偿技术

1 无功补偿的实现方式

1、应用晶闸管固定滤波器和调节变压器的方法，可以将高漏抗变压器应用到这两个设备当中，但是这样的方式会造成有功损耗的出现，因此在实际的应用当中这两种方法并没有得到广泛的认可。

2、对真空断路器电容投切的方案进行使用，这种设备在具体应用的过程中成本低廉、操作起来比较简单，然而这种设备在合闸的过程中会有较高的电压出现在电容器上面，会经常损坏设备，加之设备开关的设计寿命上也不会太长，这样投切的时候就不能频繁的进行，因此这种设备也没有得到有效的推广。

3、有源滤波器方法

通过这种方式会使电子装置当中出现和负序电流互逆的电流，这样在装置当中就会相互的抵消这些电流，对无功电流和总谐波的需求上使电源能够很好的给予满足，有一定的优越性存在于这种补偿方法当中：补偿十分灵活，谐振的现象不会在各个系统中出现，并且有着较快的恢复和调节的速度，但是也有不足之处，就是在购买这种装置的时候价格上会较昂贵。到目前为止，我们国家将很多的技术和方法应用到了无功补偿当中，在电气自动化不断发展的同时对这些补偿技术进行应用与研究，但是在电网运行的过程中电气自动化带来的影响也会慢慢的增多，所以，将更加先进的无功补偿技术研发出来应用到电气自动化技术当中是非常必要的。

2 电气自动化中无功补偿技术的应用

1、无功补偿技术应用的主要方案

在电气自动化无功补偿技术的应用方案主要有两种：真空断路器投切电容器和固定滤波器晶闸管调节电抗器。在真空断路器投切电容器的补偿方式中在高压电容器中装有熔断器，主要起到高压电容器击穿的短路保护作用。降低电容器组合闸产生的电流冲击时，可采用串联电抗器的方式。这种无功补偿技术方案的应用可以有效地减少电气工业的成本投入，可以实现对高压母线前主变压器、高压线路及电力网用电的有效补偿。使用固定滤波器和晶闸管调节电抗器的无功补偿方案主要是提高功率因数，这种方案的使用可以减少晶闸管的使用数量，增长固定滤波器的使用寿命，调节方便，响应的速度也很快，唯一的不足就是在电力系统运行中会产生一定的谐波，这种情况的产生在目前条件下还不能得到有效解决。

2、真空断路器投切电容器

这种补偿方式中电容器组利用高压母线上电压互感器的一次绕组电阻放电，一般不装设专门的放电装置。为防止电容器高压击穿，在电容器组中接有熔断器fu作为短路保护。为降低电容器组在合闸时产生的冲击涌流及防止电容器组与线路电感发生串联谐振，可串联适当的电抗器。它能有效地对高压母线前主变压器、高压线路及电力系统无功功率进行补偿，能有效地提高工厂的功率因数，而且总投资少。

3、固定滤波器和晶闸管调节电抗器

固定滤波器按谐波要求设计，反并联晶闸管与电抗器串联，通过改变晶闸管触发角来调节流过电抗器的感性电流，使其与并联滤波器中多余的容性无功补偿电流平衡，满足功率因数要求。优点是固定滤波器长期投人，需要的晶闸管数量少，响应速度快，调节性能好，缺点是tcr也产生谐波。

4、变电站无功补偿技术

变电站是一个供电区域的供电中心，用不同电压等级的配电线路向用户供电。按照“分级补偿，就地平衡”的原则，配电线路和电力用户应该基本达到无功功率平衡，不向变电站索取无功电力。容性无功补偿装置以补偿主变压器无功损耗为主，并适当兼顾负荷侧的无功补偿。容性无功补偿装置的容量可根据主变压器容量来确定，可按主变压器容量的10%～30%配置，并满足35～110kv主变压器最大负荷时，其高压侧功率因数不低于0.95的要求。当主变压器单台容量为40mva及以上时，每台主变压器应配置不少于两组的容性无功补偿装置。

5、配电线路的无功补偿

电力网中，配电线路数量很多，其线损约占总线损的60%-70%。因此，对配电线路进行无功补偿，降低配电线路的功率损耗十分重要。对配电线路进行无功补偿，在美、英等发达国家得到了广泛应用。

分支线路补偿法的基本原则是以分支线路的无功功率平衡为主，对分支线路的无功消耗进行补偿，尽可能减少分支线路向主干线索取无功，从而减少无功损耗：（1）以分支线路所带配电变压器的空载无功损耗来确定分组补偿容量；（2）选择负荷较大的分支线确定补偿点；（3）对于小分支和个别的配电变压器，可视为主干线上的近似均匀分佰负荷.可按需要确定补偿点和补偿容量（补偿空载无功损耗）；（4）所有配电变压器的负载无功损耗均以用户自主补偿为主，如果用户未进行补偿或补偿容量不足，仍需向主干线索取无功。从以上分析可见，线路的补偿容量是按配电变压器的空载无功损耗来确定的。带上负载以后，如果用户补偿设备投人不足，线路就会处于欠补偿状态。这虽然不是最优补偿方式，但可以达到补偿无功需求量70%左右的水平，对于目前我国的配电线路来讲，能做到也不容易了。

3 提高电气自动化中无功补偿技术的建议

1、在电力系统网中要高度重视对变压器、配电线路电能损耗的无功补偿，必须提高功率因数的功率值，增强供、配电系统的利用率，降低电力资源的消耗量。在安装受电端无功补偿装置时，要尽可能地减低负荷无功功率的消耗，减少配电线路的损耗，提高功率因数。这种无功功率补偿是最直接、最经济的节能减耗的方式。

2、在电气自动化无功补偿技术应用中，要加强对用户侧无功补偿的管理力度，加大对节能降耗的宣传力度。在用户群中形成对无功补偿技术的充分认识，减少用户侧中对有功功率的消耗，降低成本的投入，提高功率因数，实现对电气自动化系统的有效无功补偿。

3、功率因数是指电力网中通过线路、变压器的视在功率功率供给有功功率所占百分数。在电力网的运作过程中，功率因数的大小直接影响着有功功率的供给量，影响着有功功率的损耗情况。如功率因数越大，电力设备就能为有功功率提供大量的视在功率，就能减少无功功率的传送，极大地降低有功功率在电力运行中的电能消耗，就能提高用户当前的功率因数，充分发挥电力设备的功能提高电压的质量。

4、在电气自动化无功补偿技术中并联电容器也占有重要地位。并联电容器无功补偿是为了更好地节约电能和提高供电的质量，主要方法是通过提高用电负载的功率因数，减少电力网的用电损耗，目前这种节电方式已经得到了人们的广泛认可。通过提高功率因数不仅能够减少有功功率的消耗量，还能减少无功功率的消耗量，同时还能增加变压器和电力线路容量的利用率，这就有利于并联补偿电容器与补偿设备之间的连接，提高电力功率因数。

4 结束语

综上所述，无功补偿技术是通过提高电力负载功效来减少线路电能的消耗一门技术。近年来随着科技的进步和电气自动化程度的不断加深，必须加大无功补偿技术在电气自动化中的应用范围，才能使功率因数得到有效提高，负序得到有效降低，才能形成科学的滤波通路，抵消或滤除指定谐波。

参考文献

[1]肖吉德；信息时代的电气自动化技术——访上海大学陈伯时教授[J]；电工技术杂志；2013年04期

[2]刘艳琳；供电无功补偿节能技术在综采工作面的应用研究[J]；科技资讯；2010年32期

[3]王亚云；我国电气自动化行业的改革与发展研究[J]；科技创业月刊；2010年08期

[4]姚金雄；张涛；林榕；罗迪；牵引供电系统负序电流和谐波对电力系统的影响及其补偿措施[J]；电网技术；2008年09期

[5]任元，吕润馀，张直平；信阳和驻马店地区电气化铁路谐波引起220kV高频保护动作的分析[J]；电网技术；2011年02期