电气自动化运行中无功补偿技术研究

摘 要： 当前时期，我国电力事业的发展迈入电气的自动化运行新时代，极大地提升电力系统工作的安全度与稳定性，但是，电气自动化各项技术的应用，也增加非线性因素，诱发复杂的电力负荷变化，使无功功率失于平衡，降低电力运行的经济效益。因此，近年来，技术人员对无功补偿相关技术的研究日益加大。便是以电气自动化中的无功补偿作为主题，着重探讨无功补偿技术的相关问题。

关键词： 电气自动化；无功补偿；技术

中图分类号：TM714 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2012）1220080-02

无功功率失去平稳性，是降低电力系统工作效率的关键因素，做好对于无功功率的有效补偿，才能够保证人们对于电力的有效使用。就目前我国电力系统的自动化技术应用状况来看，其应用带来了无功功率的过少或过多，进而导致系统的无功功率失去平衡，进行无功补偿更是势在必行。为了顺利解决无功补偿问题，技术人员从无功补偿的现行问题、技术状况、补偿方法、完善策略等诸多方面展开了对于无功补偿相关技术的研究，致力于推动电力系统工作效率的有效提升。

1 无功补偿内涵与研究状况概述

1.1 技术内涵

无功补偿是指电力系统中无功功率失去平衡的时候，无功补偿装置设备或者是电厂的发电机组吸收多余的无功功率，补充不足的无功功率，以使系统在正常的运行过程中，其各节点部位的电压始终处于允许的波动范围内，从而保证电力系统在出现故障后及时得到无功支持，以避免造成过大的系统故障。

1.2 研究状况

就当前无功补偿各种技术的研发状况来看，诸多新的技术与技术方案、滤波处理措施被研发出来，为电力系统进行无功补偿发挥着重要作用。这些技术大多是围绕着无功补偿功率因数的提升，以及对于负荷的降低来实现的，它们通过构成高效的滤波通道，使某些由于自动化设备造成的谐波得到精细的过滤或者被抵消掉，继而维持系统中无功补偿的平衡性。比如，ERG5/3和5/4等技术。

2 无功补偿的具体实现方法分析

电力系统中的无功功率对维持系统运行稳定性发挥着重要的作用，技术人员要想切实地做到对于无功功率的有效补偿，必须要开展科学合理的技术设计，并采用适当的方法。本文下面就具体分析一下无功补偿技术设计的相关要求，以及其具体的实现方法：

2.1 无功补偿技术设计要求

1）鉴于无功补偿工作多通过调节系统的电压来实现，设计人员必须要选择合适型号、功率、台数的优质变压器以及电动机作为主要设备。同时，设计人员还可以选择同步电机，来提升自然功率因数，以维持无功功率的平衡。如果提升自然功率无法达到补偿要求，设计人员还可以进一步地采用对电容器进行并联的方式来进行补偿设计，在并联时，功率因数必须为0.8以下的低压供电单位，或0.9以下的高压供电单位。同时，供电单位必须要将功率因数控制在标准范围中。

2）技术人员若要选择电容器作为无功补偿的主要装置，就必须切实地遵循其平衡原则，即高压部分无功负荷以高压的电容器补偿，而低压部分的无功负荷则以低压进行补偿。同时，用电设备的无功负荷超出100kvar，且具有较高容量、使用频率，并较为平衡，可以设计就地补偿的方法进行补偿，其设备适合与补偿装置进行电力的同步通、断。电容器组的基本无功负荷的补偿适合采取集中补偿的方式来开展，而且，设计人员必须选择具备自动调节功能的补偿装置，以保证无功负荷的顺流而非倒送。

2.2 无功补偿几点实现方法

无功补偿的实现主要是以固定滤波器为基础，再配合其他设备来共同实施，除此之外，有源与无源的滤波器以及真空断路器也是其实现的主要方法。各方法的具体特点如下：

2.2.1 固定滤波器

1）与晶闸管的调节变压器配合，此种方法以高漏抗变压器进行无功补偿，容易造成过多的有功损耗，未能得到推广使用。2）与晶闸管的调节电抗器配合，此种方法通过串联晶闸管和电抗器，然后再将二者与滤波器进行并联，进而对无功电流进行过滤、抵消，使无功功率达到平衡，它的使用对晶闸管数量要求低，其可以长期应用，但容易造成谐波。3）与可控制饱和程度的电抗器配合，此方法通过有机控制电抗器的磁饱和度，以改变其回路感性电流，再借用此电流与滤波器并联，对多余的无功功率进行中和反应，继而使无功功率实现平衡，此方案效果较好可长期使用，但容易造成过高的噪声、谐波、损耗。4）与电容器及电抗器配合，此方法借助变压器对于低压侧母线电压的调节，来控制母线部位的电抗器与滤波器，使二者的无功功率出力受到改变，此方式可以充分维持无功功率的稳定性，且电气使用的寿命限制小。

2.2.2 有源滤波器

1）单独利用有源滤波器对无功功率进行补偿，是借助于电力电子设备产生的电流，与负荷谐波电流及负序电流造成相反的流动状态，以使两个方向的电流抵消，从而达到对于无功电流的调节，进而补偿系统无功功率。它具有非常高的调节速度，且补偿方式较为灵活，不容易造成系统谐振，但是其电力电子设备需要较高的造价。2）与无源滤波器配合使用，此种方法在目前的使用尚处于理论研发阶段，未有实践效果作为论证，它进行无功功率补偿，是以有源滤波器独立补偿为基础，通过无源滤波器对有源滤波器的补偿进行优化，使有源补偿实现可控灵活性，并提高其补偿的容量。

2.2.3 真空断路器

利用此种方法进行无功补偿，是借助于真空断路器设备，对电容器进行自主投切，以实施对电压的强制性调节，进而使无功功率得到补偿，此方式的投资较小，且使用简单。但是，它容易造成合闸状态下，电容器电压的过高，从而使设备受到损坏，而且，开关的寿命会限制投切的次数及效果，从而影响到无功补偿工作的实际质量。

3 无功补偿现行问题与完善策略

当前时期，电力系统中无功补偿技术的应用已经逐步趋于普及，但是，依然存在较多的问题，技术人员必须在具体应用、应用问题的基础上，采取措施有效策略对这些问题进行解决，才能推动无功补偿技术水平的进一步提升。本文下面就对无功补偿的应用问题及完善策略加以分析：

3.1 应用问题

目前，我国技术人员在开展无功补偿时，普遍在变电站内进行，这就造成了远距离的无功电流传输，即发电厂发出的无功电流传向变电站，再经过各种传输线路传递给中、低压的变电站，延长了无功电流传递的路径，难以推动高效无功补偿的达成。同时，各变电站采取的电容器补偿普遍采用整组投切的方式来开展，不能够以电力负荷的实际变化为标准，进行及时精准的就地补偿，从而容易诱发补偿不足或过度的问题。而且，无功补偿技术的不合理使用，还容易使无功功率在系统的低谷负荷状态下，倒送进电网，从而增加电网损耗，使电网负荷增加，不利于电网工作稳定性的实现。

3.2 完善策略

技术人员要想切实地利用无功补偿技术，实现对于无功功率的有效补偿，就必须要切实地加强对于无功补偿具体问题的关注力度。技术人员通过掌握本地的变电站在供电高峰以及低谷状态下，无功功率因数的变化状况，选择具有适当的容量的补偿装置来进行补偿。

而且，技术人员还要尽可能根据实际状况，将无功补偿的装置安装在受电端，以减少线路损耗，提升功率因数，降低无功功率的浪费，从而实现无功补偿。同时，对存在较大负荷的公用变压器进行无功补偿时，技术人员应将电容器组设置于低压侧，以实施对于电网无功功率的补偿。此外，技术人员还要针对无功补偿工作，加强对于电力用户的宣传教育，使用户的节能降损意识提升，并帮助他们了解无功补偿的优势，以引导他们积极配合无功补偿工作，从而实现对于电力系统无功功率的有效侧管理。

4 结语

无功补偿是提升电力系统运行效率的必要措施，对维持电力系统的稳定监控工作发挥着重要作用。未来时期，电力系统中电气自动化的程度必然进一步提升，因此，电气工作人员必须努力加强对于无功补偿技术的研究力度，争取实现对于无功补偿各项技术的最高效应用以及逐步完善，同时达到对于无功补偿各种问题的有效解决。

参考文献：

[1]李晓凤、郝敏，无功补偿技术在电气自动化中的应用[J].神州，2011（14）.

[2]吴耀辉，应用无功补偿技术 实现供用电双方共赢[J].现代经济（现代物业下半月刊），2008（S1）.

[3]王大飞，电气自动化中的无功补偿技术分析[J].机电信息，2011（24）.

[4]高亢，对无功补偿技术在电气自动化中的应用分析[J].科技资讯，2011（27）.

[5]薛双苓、王磊，试论电气自动化中无功补偿技术的应用[J].科技资讯，2011（29）.

[6]姜学权，电网无功补偿及安全运行注意事项[J].云南电业，2010（04）.

作者简介：

黄飞（1980-），男，汉族，安徽马鞍山人，本科学历，中级职称，研究方向：电气自动化。