无功补偿技术在电气自动化中的应用

江兴平 吴晓康 王蜀宁 李先进

（1.国网重庆市电力公司綦南供电分公司 重庆市 4014202 2.中国移动通信集团重庆有限公司 重庆市 4011213）

（3.国网重庆市电力公司南岸供电分公司 重庆市 4013364 4.江苏金智科技股份有限公司 江苏省南京市 210000）

1 无功补偿技术简述

1.1 概念

无功无偿技术也被称之为无功功率补偿技术，其充分利用电气自动化设备自身的性能特点，通过无功、谐波等方式作用于系统，从而进一步实现补偿作业。电网变压器以及线路降低耗损、功率的提升等都可以利用无功无偿技术实现。该技术也是电气自动化应用过程中极为重要的装置，其能够最大程度上保障供电效率，从而对整个供电环境进一步优化。补偿装置的科学合理性，在很大程度上也会直接影响到电能的实际耗损程度，装置越合理，其电能耗损程度自然也就越低。如果无功补偿装置出现了使用不规范的情况，便会对供电系统造成极大的影响，也会导致电压发生波动，从而导致谐波逐渐增大。电气自动化的普及在一定程度上也促进了工业生产的快速发展，人们的生活质量不断提升。科学技术在为人们带来便利的同时，也面临着诸多的问题，有好的一面，自然也会有不好的一面。无功补偿技术在应用过程中，存在诸多不足之处和问题。自动化系统资源与功能实际应用中的不利因素很多情况下主要是因为单相电力所造成负荷发生变化，从而极大的增加了无功状态下功率，导致电力系统无法正常有序的进行。所以，当前电气自动化系统在实际发展与应用过程中，应当高度重视无功、谐波以及负序。

1.2 技术特点

无功无偿技术具有以下特点：首先能够从多个方面获取电能，传统发电主要是有功发电为主，主要是通过发电机获取电能，而无功补偿技术使得获取电能的方式更加的多样化，不能能够从发电机获取，还能够通过静止无功补偿器获取。在远距离电能输送过程中，无功无偿技术存在一定的缺点，对发电系统与受电终端也提出了更高的要求，两端之间必须要有相对更大的电压差，从而导致输出功率耗损非常大，供电效率逐渐降低，电气节能效果不明显，因此，无功补偿技术不适用于长距离长时间电能输送。再者，还应当对电压采取分别控制的方式，对频率的控制以有功平衡为主体，对于电压的控制是以无功平衡逐步实现的，因此，要对电网电压有效控制，从而实现无功平衡。

2 无功补偿技术的应用优势分析

图1

图2

无功补偿技术在电气自动化系统当中是极为关键的，发挥着重要的作用，其不仅能够有效保障电力系统安全稳定工作，同时也能够有效减少成本。无功补偿技术整个系统构成是非常复杂化的，涵盖的方面主要包括系统参数调节、判断装置、系统信号检测与采集以及电路输电系统等相关元件，类型非常多。通过对相关设备元件有效组合，从而逐渐形成相对完整的无功补偿体系。传统电气自动化运输过程中，电气设备的实际功率耗损是非常大的，且电量耗损也很大。所以，输电系统运行效率也相对比较低。无功技术的快速发展与更新，对电气系统产生了极大的影响。无功补偿技术的应用能够极大的提高电力系统的实际运输效率，最大程度上降低电能耗损情况，从而推进电气自动化系统的快速发展，为人们带来了极大的便利。电气自动化在实际运行中，比较常见的便是三相输电负载不平衡问题。因此，要充分利用无功补偿技术，从而不断提高三相输电的整体稳定性，进一步改善电力系统的整体使用性能和稳定性，同时也能够极大的提升设备的整体抗干扰性能。传统电气自动化输电系统当中，高压电网与低压电网电流稳定性相对较差，而无功补偿技术的应用，能够极大的提高电网的整体运行稳定性与安全性，从而为电气自动化系统的进一步应用奠定基础[1]。如图1 所示。

3 无功补偿技术的应用现状及存在问题

无功补偿技术的主要目的是为了进一步提升自动化的运行效率，就目前现状来看，其与滤波技术能够进行有效结合，从而逐步实现谐波补偿以及降低负序的目标。通过不断的实践，无功补偿技术也得到了进一步发展，一般情况下，无功补偿技术主要应用于以下方面：滤波器设计，可通过安装电容器以及电抗器进一步实现，要针对实际情况设计滤波器。真空断路器在设计过程中，具有操作简单以及投资少的特点，但是当合闸之后，将会导致电容器的压力骤然增加，会对补偿结果产生一定的影响。当前，我国无功并不长技术发展非常迅速，且取得了显著的成果，但是也存在诸多的问题，如系统谐波会对无功补偿装置产生一定的影响。电力系统在实际运行过程中，系统谐波会对电容寿命造成极大的影响，同时维护成本也会逐渐增加，其次，系统自身也会产生谐波，导致设备损坏。当前阶段，我国无功无偿技术存在一定局限性，在国内起步相对较晚，但是整体发展速度却非常快，也使得在实际应用过程中，在技术方面有待进一步完善，设备的稳定性有待提升，在很大程度上也对无功无偿技术应用效果造成极大的影响。输电过程中，配置也存在不合理性，无功电流在实际传输过程中，会经过低压变电站，当运输距离较远的情况，会导致运输过程中电能逐渐加高，极大的损伤线路。

4 无功补偿技术在电气自动化中的具体应用

4.1 在配电线路中的应用

配电线路当中应用无功补偿技术，能够极大的提升电气自动化的运行效率，从而对分支线路进行无功补偿，配电线路当中采用无功无偿技术的时候，应当充分利用配电变压器对分支线路进行综合全面的分析，进一步了解无功损耗状况，全面了解和掌握无功耗损的具体结构，从而进一步确定补偿容量，工作人员应当尽可能选择相对适合的分支线路。补偿设备在实际运行过程中，配电线路会处于补偿状态，工作人员应当针对具体的时间节点以及具体电压变化状况进行科学合理的判断，确定电容器投入过程以及具体用量，从而进一步实现最优补偿。

4.2 在电气自动化设备当中的应用

随着社会不断进步，人们的生活水平不断提高，电气自动化设备的应用范围也进一步扩大，电气自动化设备与系统也逐渐被应用到人们的日常生活当中，如建筑当中的电冰箱、空调、地暖等，这些设备对于电力能源的整体需求都是非常大的，用电需求与供电质量之间存在一定的矛盾性。因为电气设备的整体用电量比较高，从而导致产生比较高的费用，居民的生活压力也会随之增加。因此，一定要充分合理的使用无功补偿技术，才能够对电气设备与电压进行合理有效的控制，从而最大程度上满足人们的生活用电需求[2]。

4.3 在电气自动化源滤波器中的应用

当前阶段，我国科学技术更新与发展的速度不断加快，电气自动化的应用范围不断扩大，得到了迅速的发展。无功补偿技术在当前阶段起步较晚，不管是技术的发展以及应用过程中，仍有待进一步提升，不够成熟。但是无功补偿技术在实际应用过程中，对于源滤波器会产生不同程度的作用和影响。该技术的全面落实，能够对剩余电流起到控制与抵消的作用，能够对谐波电流产生较强的控制效果。

4.4 无功补偿技术在变电站中的应用

变电站主要是对不同电压等级配电线路进行充分合理的利用，为电力用户提供供电中心，变电站在实际运行过程中，一定要严格遵循分级补偿的基础原则，从而保障配电线路和电力用户之间的无功功率能够逐渐处于平衡状态。容性无功功率补偿装置主要是以无功损耗为中心，并且会实现对负荷侧完成无功补偿。主变压器的实际容量存在较大的差异性。所以，其相关补偿装置的实际容量也会有很大的差异。在进行配置过程中，要以变压器容量约30%为标准，如果是大型符合，高压侧功率因素要小于0.95。如果变压器容量较大的情况下，在无功功率补偿装置配置过程中，数量应当不低于两组[3]。

4.5 无功无偿技术在电力用户中的应用

4.5.1 集中补偿

集中补偿在具体应用过程中，配电变压器无功功率会出现降低的情况，有功负荷会逐渐上涨，不需增容。主要以集中补偿的方式，对变压器无功耗损完成就地补偿，且可以对无功负荷的变化状况及时跟踪，针对实际情况，对补偿容量及时调整，避免出现补偿不足或者过度补偿等状况。其次，还能够有效降低变电站与配电站的实际耗损量。要针对用户的实际情况和需求，进一步确定电容器的实际容量。通常情况下，当投入的时间太长，其利用率也会比较高，安装也相对比较集中，在维修方面也存在优势，且能够有效降低事故的发生率，不断增加补偿效益。

4.5.2 分散补偿

主要是将电容器划分成为不同的组别，以车间配电母线为对象完成装设，从而实现分散式补偿。分散式补偿一般情况下并不会受到区域环境的限制和影响，可在不同区域车间分别去执行，保障无功电力实现就地平衡，在很大程度上也能够有效减少线路耗损量，从而不断提高利用效益[4]。

5 结束语

无功补偿技术的应用，发挥着重要的作用，且未来的应用范围也将会进一步扩大，当前我国无功补偿技术仍处于发展阶段，在实际应用过程中依然存在较多的问题。因此，相关从业人员必须要针对实际情况，进行深入的分析与研究，对应用方案进行严格把关，结合实际需要，选择最佳的补偿方式，从而不断提高无功补偿技术的应用价值，充分发挥其自身的作用和功能，为电气自动化的进一步发展奠定良好的基础。