崔云娜

（身份證號：130124198109304529）

淺析無功補償技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用

崔云娜

（身份證號：130124198109304529）

本文通過總結(jié)歸納無功補償技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用，為深入研究提供理論參考價值。

無功補償；電氣；影響

1 無功補償及其特點

1.1 無功補償及作用

無功補償是指為滿足電力網(wǎng)和負荷端電壓水平及經(jīng)濟運行的要求必須在電力網(wǎng)和負荷端設(shè)置的無功電源如電容器、調(diào)相機等。

1.2 無功補償?shù)奶攸c

企業(yè)中的異步電動機、變壓器等電感性負荷是取用無功功率最多的設(shè)備。取向電網(wǎng)的無功功率量，異步電動機占60%左右；變壓器占20%左右；整流設(shè)備、電抗器及架空供電線路等占20%左右。因此，可以得出結(jié)論，企業(yè)的無功功率主要消耗在異步電動機、變壓器和架空供電線路中。為了補償企業(yè)供用電設(shè)備所需的無功功率，采用靜態(tài)或動態(tài)無功補償方式，提高企業(yè)的用電功率因數(shù)，使企業(yè)的供用設(shè)備經(jīng)濟合理運行。

2 電力無功補償技術(shù)

2.1 電力負荷的功率因數(shù)

功率因數(shù)是指電力網(wǎng)中通過線路、變壓器的視在功率供給有功功率所占百分數(shù)。在電力網(wǎng)的運行中，希望功率因數(shù)越大越好，如能做到這一點，則通過電力設(shè)備的視在功率將大部分用來供給有功功率，以減少無功功率的傳輸，減少有功功率損耗。適當(dāng)提高用戶的功率因數(shù)，充分發(fā)揮供電設(shè)備改善電壓質(zhì)量。在這種情況下，當(dāng)Q為零時，則其功率因數(shù)為1。因此，提高功率因數(shù)實際上是減少用電設(shè)備的無功功率需要量。

2.2 并聯(lián)電容器補償無功功率的作用及方法

2.2.1 并聯(lián)電容器無功補償?shù)淖饔?/p>

用電容器進行無功補償是提高用電負載的功率因數(shù)，既能降低電網(wǎng)線損，又能提高電壓質(zhì)量的一種普遍應(yīng)用的重要的節(jié)電措施和優(yōu)質(zhì)供電的措施。因此無功補償降低電網(wǎng)線損和降低電壓損耗的計算方法具有普遍性。提高功率因數(shù)既能降低電網(wǎng)的有功功率損耗，又能降低電網(wǎng)的無功功率消耗，同時又提高了變壓器和電力線路的容量利用率和減少電壓降。并聯(lián)補償是把電容器直接與被補償設(shè)備并接到同一電路上，以提高功率因數(shù)。這種補償方法所用的電容器稱作并聯(lián)電容器，用電企業(yè)都是采用這種補償方法。

2.2.2 無功補償電壓的調(diào)整

并聯(lián)補償電容器的投入與切除都要引起變壓器負載側(cè)電壓的變化，因此可以通過電容器投入與切除來提高變壓器負載側(cè)的電壓質(zhì)量，下面分別給出電容器的投入與切除對變?nèi)萜鬟M行電壓調(diào)整的計算式。

（1）電容器投入對變壓器負載側(cè)電壓的調(diào)整

在電容器投入前變壓器負載側(cè)功率因數(shù)為cosφ0，負載側(cè)電壓值為U20，而當(dāng)電容器投入后負載功率因數(shù)提高為cosφ+，則電容器投入后負載側(cè)電壓值增加為U2+，其計算式：

式中：U2N——變壓器負載側(cè)額定電壓，kV；

U1——變壓器電源側(cè)運行電壓，kV；

Ux——變壓器電源側(cè)運行電壓分接頭值，kV。

（2）電容器切除對變壓器負載側(cè)電壓值的調(diào)整

在電容器切除前變壓器負載側(cè)功率因數(shù)為cosφ0，負載側(cè)電壓值為U20，而當(dāng)電容器切除后負載側(cè)功率因數(shù)下降為cosφ-，則電容器切除后負載側(cè)電壓值下降為U2-，其計算式：

3 無功補償技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用

3.1 主要方案

3.1.1 真空斷路器投切電容器

這種補償方式中電容器組利用高壓母線上電壓互感器的一次繞組電阻放電，一般不裝設(shè)專門的放電裝置。為防止電容器高壓擊穿，在電容器組中接有熔斷器FU作為短路保護。為降低電容器組在合閘時產(chǎn)生的沖擊涌流及防止電容器組與線路電感發(fā)生串聯(lián)諧振，可串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娍蛊?。它能有效地對高壓母線前主變壓器、高壓線路及電力系統(tǒng)無功功率進行補償，能有效地提高工廠的功率因數(shù)，而且總投資少。

3.1.2 固定濾波器和晶閘管調(diào)節(jié)電抗器

固定濾波器按諧波要求設(shè)計，反并聯(lián)晶閘管與電抗器串聯(lián)，通過改變晶閘管觸發(fā)角來調(diào)節(jié)流過電抗器的感性電流，使其與并聯(lián)濾波器中多余的容性無功補償電流平衡，滿足功率因數(shù)要求。優(yōu)點是固定濾波器長期投人，需要的晶閘管數(shù)量少，響應(yīng)速度快，調(diào)節(jié)性能好，缺點是TCR也產(chǎn)生諧波。

3.2 變電站無功補償技術(shù)

變電站是一個供電區(qū)域的供電中心，用不同電壓等級的配電線路向用戶供電。按照“分級補償，就地平衡”的原則，配電線路和電力用戶應(yīng)該基本達到無功功率平衡，不向變電站索取無功電力。容性無功補償裝置以補償主變壓器無功損耗為主，并適當(dāng)兼顧負荷側(cè)的無功補償。容性無功補償裝置的容量可根據(jù)主變壓器容量來確定，可按主變壓器容量的10～30%配置，并滿足35～110kV主變壓器最大負荷時，其高壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.95的要求。當(dāng)主變壓器單臺容量為40MVA及以上時，每臺主變壓器應(yīng)配置不少于兩組的容性無功補償裝置。

3.3 配電線路的無功補償

電力網(wǎng)中，配電線路數(shù)量很多，其線損約占總線損的60～70%。因此，對配電線路進行無功補償，降低配電線路的功率損耗十分重要。分支線路補償法的基本原則是以分支線路的無功功率平衡為主，對分支線路的無功消耗進行補償，盡可能減少分支線路向主干線索取無功，從而減少無功損耗了。

4 結(jié)語

隨著電氣自動化技術(shù)及其設(shè)備在社會各部門和領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，電力電子設(shè)備在電網(wǎng)中廣泛使用，使得動態(tài)無功補償（快速跟蹤無功補償）與諧波治理的問題日益突出，系統(tǒng)中常常會出現(xiàn)含有諧波，且負荷變化較大的工況，傳統(tǒng)的靜態(tài)無功補償及靜態(tài)無源濾波裝置無法滿足這一需求。動態(tài)無功補償技術(shù)的應(yīng)用為這一問題的解決提供了可行的途徑。動態(tài)無功補償裝置可根據(jù)系統(tǒng)的負荷情況實時在線投切L-C濾波器組，實現(xiàn)實時快速跟蹤補償系統(tǒng)基波無功，同時濾除諧波無功。

TM761

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2015-7-25