无功补偿技术在电气自动化中的应用

无功补偿技术在电气自动化中的应用

       随着电气自动化的快速发展，电力牵引、负荷变化以及其他非线性因素逐渐增强，增加了电力系统中的谐波以及负率。应用无功补偿技术，可以降低损耗，提高利用率。本文分析了无功补偿技术的特点以及在电气自动化中的应用，并且提出了需要注意的问题。

　　1 无功补偿技术

　　1.1 无功补偿技术的特点

　　无功功率补偿，指的是在用户变电所、用电设备处安装电容器、调相机等无功功率电源，满足负荷端电压水平以及电力系统运行需求。无功功率补偿也称为无功支持服务或者无功电压控制服务，由无功补偿设备向电网注入或者吸收无功功率，改变电力系统中无功功率的流动，提高电力系统的电压水平，使得系统正常运行时节点电压波动水平保持在正常允许范围之内，减小电能损耗，降低配电成本，确保电网能够安全稳定地运行。如果电力系统出现故障，能够提供足够的无功支持，避免电力系统发生电压崩溃。

　　1.2 电力负荷的功率因数

　　功率因数指的是在没有采取任何无功补偿措施之前，电网中通过线路、变压器的功率供给有功功率所占的比例。如果功率因数越大，就可以通过电力设备的视在功率大部分供给有功功率，从而减少无功功率的传输，降低有功功率损耗。提高功率因数，能够减少用电设备的无功功率需要量，充分发挥供电设备，改善电力电压的质量。

　　2 无功补偿技术在电气自动化中的应用

　　2.1 无功补偿技术的主要应用方案

　　2.1.1 真空断路器投切电容器

　　真空断路器投切电容器这种补偿方式比较简单，而且投资小，一般不需要安装专门的放电设备，由电容器组通过电压互感器的绕组电阻放电。电容器组中的熔断器FU可以进行短路保护，能够避免电容器高压击穿。当合闸的时候，电容器上会产生非常高的过电压，会损坏设备，因此，为了降低电容器组在合闸的时候产生比较高的冲击涌流，为了避免电容器组与线路电感发生串联谐振，可以串联适当的电抗器。

　　2.1.2 固定晶闸管和滤波器，调节电抗器

　　按照谐波要求设计，固定滤波器，反并联晶闸管与电抗器串联，通过改变晶闸管触发角，能够对流过电抗器的感性电流进行控制和调节，使感性电流与并联滤波器中多余的容性无功补偿电流相互抵消，从而达到电流平衡，满足功率因数要求。固定滤波器可以长期投入使用，需要的晶闸管数量比较少，响应速度非常快，调节性能好。

　　2.1.3 固定滤波器，调节饱和电抗器

　　固定滤波器，调节饱和电抗器的磁饱和程度，可以改变流入回路的感性电流。感性电流与并联滤波器中的多余容性无功功率相互抵消，最终达到电流的平衡。固定滤波器的并联滤波支路可以长期投入使用，但是在使用过程中会产生谐波，会对设备造成一定的损耗，还会造成很大的噪声。

　　2.1.4 固定滤波器、电容器和电抗器调压

　　通过连接滤波器和电抗器电压，调节降压变压器的低压侧母线电压，可以达到无功出力的目的。从电气寿命理论上来说，调节的过程中，利用晶闸管通断和分接开关的无载调节是不受限制的，然而在实际的应用中，通过加装来提供稳定的无功功率，可以达到滤波的目的。

　　2.1.5 使用有源滤波器

　　有源滤波器通过电力电子装置产生电流，与和负序电流相位以及负荷中的谐波电流相互抵消，从而满足电源对总谐波和无功电流的要求。这种补偿方式比较灵活，调节速度比较快，而且不会和系统发生谐振现象，充分利用了有源补偿的灵活性和可控性。

　　2.2 变电站的无功补偿技术

　　变电站指的是利用不同电压等级的配电线路为用户提供电能的供电中心。变电站遵守“分级补偿，就地平衡”的原则，使电力用户和配电线路之间达到无功功率平衡。容性无功补偿装置的核心是补偿主变压器无功损耗，并兼顾负荷侧的无功补偿。由于主变压器容量不同，所以容性无功补偿装置的容量也是不同的。无偿装置可以根据主变压器容量的10%～30%来进行配置，如果满足35～110kV主变压器最大负荷的时候，无偿装置的高压侧功率因数不低于0.95。如果主变压器单台容量高于40MVA的时候，那么应该为主变压器配置多于2组的容性无功补偿装置。

　　2.3 配电线路的无功补偿技术

　　配电线路的无功补偿的核心是分支线路的无功功率平衡，补偿分支线路的无功消耗，可以最大程度减少配电线路向主干线索取无功，降低无功损耗：根据实际应用需要确定小分支和个别的配电变压器的补偿点以及补偿容量对；确定补偿点的时候尽量选择负荷较大的分支线；分组补偿容量的确定可以通过分支线路所带配电变压器的空载无功损耗；对于配电变压器的负载无功损耗以用户自主补偿为主，如果用户补偿容量不足或者没有进行补偿，那么应该向主干线索取无功。