電氣自動化中無功補償技術的應用

王先軍 尚貞

1.中廣核新能源山東分公司 山東青島 266309

2.山東誠信工程建設監(jiān)理有限公司 山東濟南 250000

1 無功補償技術的簡要概述

1.1 基本內涵無功補償技術

在電氣自動化中的運用，主要是利用濾波技術構建起諧波補償體系，進而使負序得到相應降低。當前應用在電氣自動化中的無功補償技術類型眾多，主要包括源濾波器、固定濾波器以及真空短路投切電容器等。

1.2 重要作用

（1）有助于提高功率。因數(shù)電氣自動化中，運用無功補償技術可在相同電路中實現(xiàn)容性與感性功率負荷裝置的有效并聯(lián)，從而使能量在這兩種不同負荷中實現(xiàn)自由轉換。運用無功補償技術，可使供電水準始終維持在一定水平，并能控制電氣設備能源損耗，實現(xiàn)資源與設備的充分利用，有助于控制電氣管理成本，使功率因數(shù)得到明顯提升。

（2）提升系統(tǒng)的運行效率。基于電氣自動化的應用設備在運行中均會面臨功率受限的問題。例如，電力系統(tǒng)存在能源損耗的情況，電壓和負荷會有所增加，進而影響電力系統(tǒng)設備的正常使用。電氣自動化中，運用無功補償技術將無功功率在電網(wǎng)中進行科學分布，有助于提升電力系統(tǒng)的整體運行成效，防治出現(xiàn)損耗現(xiàn)象。無功補償技術的運用，可有效防止電力系統(tǒng)在供電狀態(tài)下因電網(wǎng)功率因數(shù)較低而導致輸電不穩(wěn)定、變壓器損耗較大的情況，使電力系統(tǒng)能快速、高效地完成電力輸送。

2 電氣自動化中無功補償技術在其中的具體應用

2.1 無功補償技術在電氣自動化固定濾波器和晶閘調節(jié)電抗器中的合理應用系統(tǒng)

在實際運行過程中，其中的反并聯(lián)晶閘管和電抗器是在電路當中，以一種串聯(lián)的方式存在。但是無功補償技術以及相對應的電流，在實際應用時，可以實現(xiàn)對固定濾波器剩下容性合理的抵消和處理。這樣不僅能夠從根本上保證系統(tǒng)的平衡，而且還能夠盡可能滿足電氣自動化系統(tǒng)對功率因數(shù)的整體需求。

2.2 無功補償技術在電氣自動化固定濾波器、電容器、電抗器的應用通過無功補償技術

在電氣自動化中的實際應用，不僅能夠實現(xiàn)對電氣系統(tǒng)當中變壓器的有效調節(jié)，而且還能夠對電流進行實時有效的調節(jié)。通過這種方式，能夠最大限度保證降低電氣系統(tǒng)在運作過程中對能量的消耗。

2.3 無功補償技術在電氣自動化源濾波器、無源濾波器中的應用

在現(xiàn)階段我國科學技術不斷進步和快速發(fā)展的背景下，電氣自動化技術在其中也得到了一定的進步和發(fā)展。無功補償技術雖然現(xiàn)階段仍然處于剛剛起步的階段，無論是在技術的研究或者是在技術的應用上，并不是很成熟。但是無功補償技術在應用時，對有源濾波器和無源濾波器能夠產生一定的作用。

2.4 變電站應用無功補償技術

為保證電網(wǎng)無功達到平衡，需在變電站開展集中補償，常采用靜止補償器、并聯(lián)電容器和同步調相機三種補償裝置。其主要目的在于保持電網(wǎng)無功平衡，改善功率因數(shù)，保證終端變電所母線側電壓，補償變電站主變及輸電線路的無功損耗。補償裝置通常集中和母線相接，便于管理和維護，但對10kV配網(wǎng)而言，無法起到應有的降損作用[1]。

2.5 配電線路應用

無功補償技術線路無功補償指采用電容器進行無功補償。線路中，補償點不能太多，控制方式需要盡量簡化處理，通常不進行分組投切，補償容量不能太大，以免造成過補償。對保護而言，應盡量簡化，將避雷器及熔斷器等作為過壓及過流保護。采用線路補償?shù)姆绞剑梢詾榫€路及公用變提供必要無功，不僅回收較快、成本低，而且管理與維護較為方便，尤其適用于負荷較重且功率因數(shù)低的較長線路。

2.6 無功補償技術在風電場中的應用

風電場大多都處于電網(wǎng)結構末端,隨著風電在電網(wǎng)比例中的加大，風電的接入給整個電網(wǎng)的穩(wěn)定性帶來很大的影響。當電力系統(tǒng)事故或擾動引起并網(wǎng)點電壓跌落時，如何保證在一定的電壓跌落范圍和時間間隔內，風電機組乃至整個風電場不脫完連續(xù)運行，這就對無功補償提出了更高要求[2]。

目前風電場無功容量按照分層和分區(qū)基本平衡的原則進行配置，且無功補償裝置具有自動電壓調節(jié)能力，動態(tài)調節(jié)的響應時間不大于30ms，在裝機容量不超過50MW時，補償容量最低要求為-6至+12MVar。并且動態(tài)無功補償裝置應滿足在風電場各種工況下全容量在線動態(tài)調整的要求。風場無功補償裝置在低電壓穿越過程中，應實現(xiàn)動態(tài)無功支撐能力，在并網(wǎng)點處于標稱電壓的20%-90%區(qū)間內時，風電場應能通過注入無功電流支撐電壓恢復，并網(wǎng)點電壓跌落出現(xiàn)的時刻起，最大超調量不大于目標值的20%，調節(jié)時間不大于150ms，無功電流注入持續(xù)時間應不少于該電壓持續(xù)時間。

在電網(wǎng)正常運行情況下，風電場無功補償應適應電網(wǎng)各種運行方式變化和運行控制要求，風電場無功動態(tài)調整的響應速度應與場內風電機組故障穿越能力相匹配，確保在調節(jié)過程中風電機組不因電壓異常而脫網(wǎng)[3]。

風電場無功消耗的設備主要有箱變、主變、場內集電線路、送出線路，無功補償?shù)暮侠砼渲每捎行б种齐妷翰▌?、閃變，并可減少電力系統(tǒng)中的諧波、負序，提高功率因數(shù)，改善電能質量，大大提高了電網(wǎng)運行穩(wěn)定性。

3 結語

綜上所述，無功補償在電力系統(tǒng)具有重要作用和意義。根據(jù)電力系統(tǒng)實際情況選擇合適的補償方式與裝置，能有效降低電網(wǎng)損耗，大幅提高電網(wǎng)供電質量。若選擇的補償方式與裝置不合理，則會造成電壓波動和諧波增大等實際問題。