探究电气自动化中的无功补偿技术

金雍

[摘要]无功补偿技术在电气自动化应用中具有非常重要的作用，除了能够提升电力供给的效率外，也能够有效控制供电中相关设备的损耗。本文主要介绍电气自动化中的无功补偿技术内容，希望能够对相关人士有所帮助。

[关键词]电气自动化；无功补偿技术；电力供给

引言

随着社会的发展以及科技的进步，电气自动化已经成为了我国各行各业普遍应用的技术之一，有效提升了工作效率，推动了经济的发展。但随着人们更加关注节能环保方面的内容，电气自动化中的电力系统承载量以及降低电能损耗已经成为了相关工作人员最为关注的问题。电气自动化中的无功补偿技术能够有效解决上述这些问题，可以进一步推动电力自动化在更广泛的领域应用，对促进电力行业发展具有重要作用。

1.无功补偿相关介绍

（1）所謂的无功补偿就是指为了满足电力网方面的需求、负荷端电压的情况以及电力运行的经济性要求，在电力网以及负荷端进行无功电源方面的设置，例如电容器、调相机等等。

（2）无功补偿所的作用

在现有电力设备中，电动机以及变压器等电感性的负荷所消耗的无功功率非常多，经相关统计可知，在取向电网的无功功率量当中，电动机占比达到60%，变压器占比达到20%，而其他方面（主要包括整流设备、电抗器、架空供电线路）占比为20%。所以为了对相关供电设备需要的无功功率进行补偿，通过静态或者动态无功补偿的方式来提升设备用电功率因数，提升用电设备经济运行合理性。

2.电力无功补偿技术

（1）电力负荷的功率因数

所谓的功率因数就是指在电力网当中利用线路以及变压器等视在功率供给有功功率所占有的百分比。电力网运行过程中，若是功率因数较大，那么通过电力设备的视在功率绝大多数就会供给有功功率，这样就能降低无功功率的传输，从而降低无畏损耗。提升功率因数的本质就是降低用电设备的无功功率需求量，所以有效提升功率因数能够进一步改善电压质量，充分发挥设备性能。

（2）并联电容器无功补偿电压的调整

在并联补偿电容器投入和清除过程中都会造成变压器负载电压的改变，所以就可以利用电容器的投入和清除来提升负载侧的电压质量。

第一，电容器投入对于变压器负载侧电压的调整在电容器投入之后变压器负载侧的电压值可以用以下公式表示：

式中，U₂₀表示的是电容器投入之前负载侧的电压值；U₂₄表示的是电容器投入之后负载侧的电压值（因为功率因数提升，所以电压提升）；U_2N表示的是变压器自身负载侧的额定电压；U₁表示的是运行时的电压；U_X表示的是变压器电源倒运行时的电压。

第二，电容器清除对于变压器负载侧电压的调整

在电容器清除之后变压器负载侧的电压值可以用以下公式表示：

式中，U_2-表示的是电容器投入之后负载侧的电压值（因为功率因数降低，所以电压下降）。

3.电气自动化中的无功补偿技术

（1）真空断路器

真空断路器是利用无功补偿原理制作而成的，其结构相对比较简单，消耗的成本较小，能够有效降低供电传输过程中的电力消耗。通过对固定滤波器以及合闸管调节电抗器进行结合，可以确保原有工作效果的基础上进行无功补偿，保证电网输送过程中电流始终保持在平衡状态，从而降低谐波对于电流功率的影响，进而提升自动化系统内的功率因数。另外，真空断路器还可以在较短时间内实现对于电网设备的无功补偿，能够有效降低无畏的能量损耗。

（2）固定滤波器以及晶闸管调节电抗器

固定滤波器是根据谐波相关要求进行设计，将电抗器和反并联晶闸管进行串联，通过变更晶闸管的触角进行电抗器感性电流的调节，从而能够和并联滤波器当中多余的容性无功补偿电流进行平衡，进而满足功率因数方面的要求。此种方式的优点在于固定滤波器能够长时间使用，并且需要的晶闸管数量很少，响应速度较快，具有较好的调节能力，但是会产生谐波。

（3）变电站的无功补偿技术

变电站是电力系统中最为重要的部分之一，属于区域性的供电中心，通过不同电压等级配电线路实现不同用户的供电。根据“分级补偿、就地平衡”的基本要求，在电力用户和配电线路之间应该可以实现无功功率平衡，并不会向变电站进行无功电力的索取。容性无功补偿装置的主要作用就是进行主变压器无功损耗的补偿，同时能够兼顾到负荷侧的无功补偿。在进行容性无功补偿装置容量确定时可以按照主变压器的容量来进行，要按照主变压器容量的10%-30%进行配置，同时要保证在主变压器处于最大负荷状态时，高压侧功率因数在0.95以上的状态。

（4）配电线路的无功补偿

在电力系统当中，配电线路是数量最多的部分，配电线路的损耗占到总体损耗的60%-70%。所以对于配电线路进行有效无功补偿能够很大程度上降低配电线路的功率损耗。在国外发达国家，配电线路进行无功补偿已经得到了非常广泛的应用。分支线路的补偿要遵照的基本原则为：要以分支线路的无功功率平衡作为中心，对于分支线路的无功消耗进行补偿，从而最大程度上降低主干线路对于分支线路的无功补偿，进而降低无功损耗。

第一，按照分支线路具有的配电变压器空载无功损耗进行分组补偿容量的确定；第二，将负荷相对较大的分支线作为补偿点；第三，可以将小分支以及某些配电变压器当成主干线上均匀分配的负荷，要根据具体需求来确定补偿点以及补偿容量；第四，在进行配电变压器负载无功损耗补偿时，首先是要进行用户自补，若是用户自补不满足要求，还是需要向主干线索取无功。

4.电气自动化中无功补偿技术应用案例

某变电站位于所在区域的中心，属于此区域的供电中心，可以给不同电压等级进行电力输送。此配电线路主要是按照“分级补偿、就地平衡”的原则进行输电，这就需要配电线路以及用电用户所接收的电量要最大程度上符合无功功率的平衡标准，从而尽可能不向变电站自身进行无功电力的索取。

此变电站的无功补偿主要是通过变压器无功补偿进行的，另外也要涉及到变电器负荷侧的无功补偿内容。补偿中要通过主体变压器的容量来确定容性无功补偿设备的容量，此变电站主要是按照主体变压器容量的30%来配置，并且此种配置负荷35-110kV变压器负荷方面的要求。同时在输电线路运行过程中要保持高压侧功率因数在0.95以上。此变电站补偿的最主要目的就是保证无功损，其补偿容量按照如下内容实施：

第一，变电站所进行的无功补偿主要是利用对主变压器的补偿进行的，补偿的损耗类型主要为两种，分别为空载损耗以及负载无功损耗。其中，35kV变电设备要按照主变压器的15%进行容量补偿：110kV变电设备要按照主变压器的20%进行容量补偿。

第二，因为此变电站位于供电中心，所以其常规的状态为轻负荷供电运行状态，所以对其进行无功补偿可以取最小值进行，一般在主变压器容量的10%左右即可。另外，为了防止后期变电站设备负荷扩大，制定了相应的补偿调整制度来确保整体供电的平稳性。

第三，在某些用电高峰时段，变电站相关设备会具有比较大的负荷，造成电压下降较大，影响到供电质量。对此情况可以调整补偿容量，但是此时的补偿容量已经超出了经济补偿容量的范围。此变电站增加了某些临时设备，在有必要的情况下将补偿调整到相应子站，实现经济化目的。

第四，若是此变电站范围内的客户以及配电回路无功补偿情况不好，那么所造成的补偿差就需要此变电站来承载，变电站就需要提升无功补偿的容量，也是通过增加临时设备的方式来提升整体运行效率，这样也能够避免对于原有设备造成大负荷。

5.结束语

电气自动化中的无功补偿技术能够有效提升电力系统承载量以及降低电能损耗，可以进一步推动电力自动化在更广泛的领域应用，对于促进电力行业发展具有非常重要的作用。