電氣自動化中無功補償技術在應用

魏振興+苑小權

摘 要：在提升電網運行安全性、經濟性及穩(wěn)定性方面，無功補償技術的使用具有重大意義。將無功補償技術合理應用于電氣自動化中，需對電氣自動化內無功補償技術的使用需求進行深入分析，并在電氣自動化應用中重視無功補償技術的共性問題，將新技術、新工藝、新設備充分引入電網建設中，只有這樣才能最大限度發(fā)揮無功補償技術的作用，才能推進我國電氣行業(yè)的持續(xù)、健康發(fā)展。

關鍵詞：無功補償技術；電氣自動化；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.045

伴隨科學技術的不斷進步，電氣自動化也得到了極大發(fā)展?，F(xiàn)階段，在變電站、電氣化鐵路高速牽引系統(tǒng)等多個行業(yè)廣泛應用了電氣自動化技術。但在實踐應用中，電氣自動化技術存有諸多不足之處。如單相電力牽引作用下出現(xiàn)的負荷復雜變化情況，將對推進電氣自動化發(fā)展造成嚴重影響，甚至會大幅增加電力系統(tǒng)內的諧波、負序，出現(xiàn)無功功率增大的問題。此時，不僅會對電力系統(tǒng)運行的安全性、穩(wěn)定性造成極大影響，還會不利于電氣自動化系統(tǒng)資源的有效利用，最終損害整體系統(tǒng)的經濟性。為有效解決上述問題，應合理引入無功補償技術，這樣才能提高電力系統(tǒng)的電壓水平，才能降低網絡損耗，才能對配電線路進行優(yōu)化控制，才能確保電網安全運行。

1 案例分析

鄭州地鐵1號線一期程主要采用400V有源濾波裝置、制動能量回饋裝置進行無功補償，但因2016年2月份2號線一期牽引列車調試用電接入新華主所以及1號線大、小系統(tǒng)分時段開啟造成感性負載減少等原因，使得當月功率因數大幅下降，力調電費明顯增加。根據2016年2月份1號線電能消耗及電費繳納數據顯示，2月份力調電費環(huán)比上月增加35.64萬元，同比2015年2月份增加44.33萬元；同時新華主所、通泰主所功率因數分別降低至0.56、0.68，較上月下降高達32%；2月份功率因數下降的主要原因為2號線一期工程牽引負荷投入使用，供電線路延長，但動力照明負荷未投用；同時1號線一期采取了大范圍的節(jié)能措施造成動照負荷減少，總體造成感性負載降低。為了提高鄭州地鐵1號線一期通泰主所以及新華主所的功率因數，進而實現(xiàn)降低每月力調電費支出，節(jié)省運營成本，針對電氣自動化中無功補償技術相關內容進行一系列研究。

2 無功補償技術的概況

無功功率補償也就是我們通常所說的無功補償（Reactive power compensation）。電網輸出功率可分為有功功率、無功功率兩種，有功功率是指電能直接消耗，將電能向機械能、熱能及化學能等轉變，通過以上各類能作功，則此部分功率即被叫做有功功率；無功功率是指電能不消耗，只是將電能向其它形式能轉化，同時，在電網內該類能可以和電能實現(xiàn)周期性轉換，此類功率即可被看作是無功功率。在電力供電系統(tǒng)內無功補償能夠起到電網功率因數提升的目的，同時針對供電變壓器、輸送線路等可達到減少損耗的作用。

3 電氣自動化中無功補償技術的應用

隨著科學技術的不斷進步，我國在對西方發(fā)達國家先進技術借鑒的同時，進一步深入研究了電氣自動化中諧波綜合治理及無功補償技術等內容，其最主要的就是在基波作用下能夠有效不創(chuàng)牽引負荷的無功功率，大幅提升電氣功率因素，減少負荷，形成合理、有效的濾波通路，將指定諧波抵消或濾掉，因無功補償技術應用途徑不同，則其特點也不盡相同，具體應用如下：

（1）安裝固定電抗器和電容器構成單調諧波濾器。設計環(huán)節(jié)，需及時濾掉指定諧波，并做到提升功率因素及減少負序的作用。其具備成本低、操作簡便等優(yōu)勢。但在實際應用中，發(fā)現(xiàn)極易有高過電壓產生于合閘過程中的電容器內，投切次數過多時效果不佳，進而制約動態(tài)補償功效的充分發(fā)揮。

（2）晶閘管調節(jié)電抗器結合固定濾波器。反并的聯(lián)晶閘管需串聯(lián)電抗器，保證其可以與并聯(lián)濾波器內的無功補償電流保持平衡，以此達到功率因數的根本需求。與其他類型相比，該方法具有固定濾波器使用年限長，晶閘管數使用少、響應速度快等優(yōu)勢，但其應用環(huán)節(jié)將會出現(xiàn)相應的諧波。

（3）可控飽和電抗器結合固定濾波器。利用磁飽和程度，調節(jié)飽和電抗器能夠改

變流入的感性電流，保證其與并聯(lián)濾波器內的無功功率具有平衡關系。作為長期投入環(huán)節(jié)固定并聯(lián)濾波支路在濾波器內產生的電流，與負序電流、負荷諧波電流不同，具有相反性。利用兩種電流的互相抵消，滿足無功電流、電源總諧波需求。與其他方法相比，該方法具有更為靈活的補償方式，具有更快的調節(jié)速度且不會與系統(tǒng)產生諧振問題，但成本高，不具經濟性。

4 電氣自動化中無功補償技術水平提升的措施

在評價供電系統(tǒng)中，電能質量是主要指標之一，而電能質量又與電壓存有密切聯(lián)系。這種情況下，應通過電壓評價供電系統(tǒng)?，F(xiàn)階段功率因素、阻抗問題是導致電氣自動化系統(tǒng)產生無功狀態(tài)的主要原因，且該狀態(tài)將直接影響到電氣自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定性。為確保系統(tǒng)運行正常，必須深入了解及分析電氣自動化對無功補償的要求，通過無功補償技術的合理選擇，提升電氣系統(tǒng)的安全性。

4.1 重視配電網無功補償

由線路、變壓器通過時負荷將出現(xiàn)功率、電能損耗現(xiàn)象，功率因數與所需功率、線損之間存有反比關系，如降低功率因數，將增加所需功率，加大線損程度?；诖耍瑢o功補償裝置設置于受電端時，應盡可能降低負荷無功功率損耗，提升功率因數，最大限度減少線損。

4.2 確定變電站無功補償容量

220kv變電站應具備良好的無功調節(jié)能力，待高峰負荷功率因數較高時，如0.98左右，可根據當地實際情況進行容量適當調節(jié)。變壓器、變低側負荷無功補償是變電站無功補償的根本內容，應與補償容量相互配合，避免無功倒送問題出現(xiàn)。

4.3 加強用戶側管理

加大用戶側無功補償管理力度，做好節(jié)能減耗工作。保證所有用戶都能夠對無功補償有一個清晰的認識，通過無功補償技術的合理運用，避免無功功率在內部分配、傳輸等環(huán)節(jié)出現(xiàn)有功功率損耗問題，最大限度減少系統(tǒng)費用的目的。

5 結束語

綜上所述，在經濟社會高速發(fā)展的今天，科學技術水平也越來越高。更多新技術、新工藝被廣泛應用到電力行業(yè)。無功補償技術在電氣自動化中的大量使用，不僅能夠提升系統(tǒng)運行效率，降低能耗，還能確保系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、安全性。

參考文獻：

[1]劉蓓，汪沨，陳春，黃純，曹一家，張飛，董旭柱.一種配電網故障階段式恢復方法[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2014（03）.