無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用探討

周 揚(yáng)

（無(wú)錫市供電公司，江蘇 無(wú)錫214000）

0 引言

隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展日趨成熟，電氣自動(dòng)化設(shè)備單相電力牽引負(fù)荷的變化規(guī)律也愈加復(fù)雜。為了提高電力系統(tǒng)的電氣自動(dòng)化水平與電能利用效率，本文從介紹無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)這一概念及其特點(diǎn)出發(fā)，闡述了其在電氣自動(dòng)化中應(yīng)用的基本要求，進(jìn)而對(duì)其具體應(yīng)用展開(kāi)了詳細(xì)分析。

1 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)簡(jiǎn)述

1.1 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的概念

無(wú)功補(bǔ)償又稱為無(wú)功功率補(bǔ)償，是應(yīng)用于電力系統(tǒng)中來(lái)提高電網(wǎng)功率因數(shù)、降低變壓器及輸送線路損耗、提高供電效率和改善供電環(huán)境的一項(xiàng)綜合性電氣技術(shù)。作為電力系統(tǒng)中的重要組成部分，無(wú)功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用不僅可以提升供電質(zhì)量、降低線路損耗，還可有效減少電力系統(tǒng)中非線性因素對(duì)電氣自動(dòng)化的影響，是當(dāng)前提高電氣自動(dòng)化水平的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

1.2 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的特點(diǎn)

無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的特點(diǎn)如下：（1）電能獲取方式的多樣性?；趥鹘y(tǒng)模式的有功發(fā)電，其電能獲取的主要來(lái)源為發(fā)電機(jī)，而基于無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的無(wú)功服務(wù)，其獲取電能的來(lái)源除了發(fā)電機(jī)外，還包括靜止無(wú)功補(bǔ)償器與調(diào)相機(jī)。（2）供電地域的局限性。若對(duì)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)下的電能進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送，則要求發(fā)電系統(tǒng)與受電終端之間必須存在足夠大的電壓差，這便會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)有功功率出現(xiàn)大量損耗，造成供電效益過(guò)低，不利于電氣節(jié)能工程的開(kāi)展。因此，對(duì)于以無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用為主的電氣系統(tǒng)，應(yīng)盡可能地減少或避免電能的遠(yuǎn)距離傳輸。從此角度分析，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用具有較大的地域性限制。（3）電壓控制的分散性。在電力系統(tǒng)中，頻率的控制以有功平衡為主，而與頻率相對(duì)應(yīng)的電壓的控制則需以無(wú)功平衡為主。由于單頻率是全網(wǎng)統(tǒng)一的，因此，只要保證電力系統(tǒng)全網(wǎng)的有功平衡便可實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的控制。但由于電網(wǎng)不同節(jié)點(diǎn)電壓也會(huì)不同，因此，要想保證無(wú)功平衡，就必須對(duì)整個(gè)電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的電壓分別進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制全網(wǎng)電壓的目的。

2 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中應(yīng)用的基本要求

2.1 變壓器容量、數(shù)量與電動(dòng)機(jī)的選擇

在應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的過(guò)程中，對(duì)變壓器的數(shù)量、容量及電動(dòng)機(jī)的選擇需要符合系統(tǒng)的實(shí)際需要，此外，還需適當(dāng)降低線路的感抗，以確保無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)可以較好地融合到電氣自動(dòng)化系統(tǒng)當(dāng)中。當(dāng)生產(chǎn)的工藝條件與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)條件不符時(shí)，則可采取如下2種辦法來(lái)提高用電單位電力系統(tǒng)的自然功率因數(shù)，一是利用同步電動(dòng)機(jī)，二是選用間歇工作制設(shè)備。

2.2 電容器的使用條件

當(dāng)提高了系統(tǒng)的自然功率因數(shù)后，若工藝條件仍與設(shè)計(jì)要求有較大差距，則需引入無(wú)功補(bǔ)償裝置，通常采用以并聯(lián)形式連接的電容器。規(guī)定電容器的使用條件為：低壓供電單位的功率因數(shù)小于等于0.85或高壓供電單位的電壓為10 k V或35 k V。此時(shí)，便可利用電容器降低損耗、提高輸電效率，以使工藝條件符合系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)要求。

2.3 補(bǔ)償方式

在高壓側(cè)功率因數(shù)符合相關(guān)用電部門(mén)要求的前提下，通常對(duì)10 k V或35 k V高壓供電單位采用低壓補(bǔ)償方式。

2.4 平衡性原則

平衡性原則在無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)中主要體現(xiàn)為兩個(gè)方面，首先是低壓電容器應(yīng)用來(lái)補(bǔ)償系統(tǒng)中的低壓無(wú)功負(fù)荷，而高壓電容器則可以用來(lái)補(bǔ)償系統(tǒng)損失的高壓無(wú)功電荷。其次，當(dāng)用電設(shè)備所承擔(dān)的負(fù)荷相對(duì)平衡、使用次數(shù)較多、容量較大且內(nèi)部的無(wú)功計(jì)算負(fù)荷≥100 kvar時(shí)，應(yīng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置和電氣設(shè)備采取同時(shí)通電的措施。在電容器組無(wú)功補(bǔ)償方面，在進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，還應(yīng)引入自動(dòng)調(diào)節(jié)式的補(bǔ)償裝置來(lái)達(dá)到防止無(wú)功負(fù)荷倒送的目的。

3 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用

3.1 對(duì)電力用戶的無(wú)功補(bǔ)償

根據(jù)國(guó)家用電相關(guān)規(guī)定以及電氣自動(dòng)化技術(shù)的相關(guān)要求，可將電力用戶的無(wú)功補(bǔ)償方式分為如下2種：第一種是經(jīng)過(guò)功率補(bǔ)償后，電力系統(tǒng)達(dá)到國(guó)家電力部門(mén)規(guī)定的預(yù)期功率因數(shù)，以盡可能地獲取更多數(shù)額的電費(fèi)獎(jiǎng)勵(lì)。而在電力系統(tǒng)的功率因數(shù)達(dá)到最高水平后，電力企業(yè)應(yīng)利用最優(yōu)化的補(bǔ)償容量和最合理的補(bǔ)償方案對(duì)電力用戶進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。第二種方式為通過(guò)將無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用到電力用戶內(nèi)部的配電網(wǎng)絡(luò)中，達(dá)到降低系統(tǒng)無(wú)功消耗的目的，進(jìn)而從整體上降低電能損耗，提高電能利用效率。

對(duì)電力用戶進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞娇煞譃槿缦?類：（1）分批補(bǔ)償。所謂分批補(bǔ)償就是將已經(jīng)規(guī)劃好的需要安置的電容器進(jìn)行分組，并在配電母線上分別安裝，從而達(dá)到以多組群集補(bǔ)償?shù)男问綄?shí)現(xiàn)系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)男Ч?。?）少數(shù)補(bǔ)償。少數(shù)補(bǔ)償又稱為個(gè)別補(bǔ)償，是以分批補(bǔ)償為基礎(chǔ)的無(wú)功補(bǔ)償?shù)囊环N主要形式。在分批補(bǔ)償后電容器是以并聯(lián)的形式連在每個(gè)用電器附近的，因此，對(duì)于耗能過(guò)高的用電器而言，可以得到較多的無(wú)功補(bǔ)償，即實(shí)現(xiàn)整個(gè)電力系統(tǒng)無(wú)功功率的個(gè)別補(bǔ)償。（3）集中補(bǔ)償。集中補(bǔ)償是將電容器組集中安裝在變電站或用戶配電室的母線上，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶用電系統(tǒng)無(wú)功功率的集中補(bǔ)償。

分批補(bǔ)償?shù)膬?yōu)勢(shì)在于可以均衡每個(gè)用電設(shè)備的無(wú)功，且在均衡過(guò)程中并不向上級(jí)線路或變壓器汲取無(wú)功，有效降低了上級(jí)線路對(duì)電力資源的耗費(fèi)量。少數(shù)補(bǔ)償以電容器并聯(lián)的形式對(duì)用電設(shè)備進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，在擴(kuò)大了電動(dòng)機(jī)適用范圍的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大、中型電動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)補(bǔ)償。而集中補(bǔ)償?shù)膬?yōu)勢(shì)則體現(xiàn)在通過(guò)快速安裝和配置電容器，使其可以自覺(jué)調(diào)整補(bǔ)償容量，以避免補(bǔ)償不足或補(bǔ)償過(guò)度等情況發(fā)生。

3.2 對(duì)配電線路的無(wú)功補(bǔ)償

對(duì)配電線路（分支線路）進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，要確保分支線路中無(wú)功功率較為均衡，進(jìn)而降低由于分支線路過(guò)多而導(dǎo)致電能損耗過(guò)大情況發(fā)生的可能。就我國(guó)現(xiàn)階段的電氣自動(dòng)化水平而言，利用該種基于線路均衡的無(wú)功補(bǔ)償方式可以有效補(bǔ)償系統(tǒng)對(duì)無(wú)功的需求，進(jìn)而全面提高電能的利用效率。

4 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在應(yīng)用時(shí)存在的問(wèn)題及解決方法

當(dāng)前，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在我國(guó)電氣工程及其自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用還存在較多問(wèn)題，例如遠(yuǎn)距離傳輸無(wú)功潮流以及電容器對(duì)用電設(shè)備的無(wú)功補(bǔ)償容量配置不合理等。此外，在無(wú)功補(bǔ)償中，功率向配電網(wǎng)倒送的現(xiàn)象也屢屢出現(xiàn)。因此，首先應(yīng)加強(qiáng)對(duì)配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償工作的關(guān)注和研究力度，并在此基礎(chǔ)上，對(duì)當(dāng)?shù)責(zé)o功補(bǔ)償容量進(jìn)行準(zhǔn)確分析，通過(guò)提高功率因數(shù)，降低線路損耗，以達(dá)到電力節(jié)能生產(chǎn)的最終目的。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中應(yīng)用的基本要求進(jìn)行分析，在結(jié)合該技術(shù)概念和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，從電力用戶的無(wú)功補(bǔ)償與配電線路的無(wú)功補(bǔ)償兩方面對(duì)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的具體應(yīng)用展開(kāi)了深入探討。研究表明，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化的發(fā)展進(jìn)程中發(fā)揮著重要作用，可以有效提高電氣自動(dòng)化水平。因此，未來(lái)加強(qiáng)對(duì)電氣自動(dòng)化中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)及其應(yīng)用性的探討和研究力度，對(duì)于提高我國(guó)電氣自動(dòng)化水平，促進(jìn)電力行業(yè)健康、穩(wěn)定發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

［1］李夢(mèng)迪.無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用［J］.電子制作，2013（19）

［2］謝昌檸.試論電氣自動(dòng)化中的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)［J］.電子世界，2013（8）