金雍

[摘要]無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化應(yīng)用中具有非常重要的作用，除了能夠提升電力供給的效率外，也能夠有效控制供電中相關(guān)設(shè)備的損耗。本文主要介紹電氣自動(dòng)化中的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)內(nèi)容，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)人士有所幫助。

[關(guān)鍵詞]電氣自動(dòng)化；無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)；電力供給

引言

隨著社會(huì)的發(fā)展以及科技的進(jìn)步，電氣自動(dòng)化已經(jīng)成為了我國(guó)各行各業(yè)普遍應(yīng)用的技術(shù)之一，有效提升了工作效率，推動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。但隨著人們更加關(guān)注節(jié)能環(huán)保方面的內(nèi)容，電氣自動(dòng)化中的電力系統(tǒng)承載量以及降低電能損耗已經(jīng)成為了相關(guān)工作人員最為關(guān)注的問(wèn)題。電氣自動(dòng)化中的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)能夠有效解決上述這些問(wèn)題，可以進(jìn)一步推動(dòng)電力自動(dòng)化在更廣泛的領(lǐng)域應(yīng)用，對(duì)促進(jìn)電力行業(yè)發(fā)展具有重要作用。

1.無(wú)功補(bǔ)償相關(guān)介紹

（1）所謂的無(wú)功補(bǔ)償就是指為了滿(mǎn)足電力網(wǎng)方面的需求、負(fù)荷端電壓的情況以及電力運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性要求，在電力網(wǎng)以及負(fù)荷端進(jìn)行無(wú)功電源方面的設(shè)置，例如電容器、調(diào)相機(jī)等等。

（2）無(wú)功補(bǔ)償所的作用

在現(xiàn)有電力設(shè)備中，電動(dòng)機(jī)以及變壓器等電感性的負(fù)荷所消耗的無(wú)功功率非常多，經(jīng)相關(guān)統(tǒng)計(jì)可知，在取向電網(wǎng)的無(wú)功功率量當(dāng)中，電動(dòng)機(jī)占比達(dá)到60%，變壓器占比達(dá)到20%，而其他方面（主要包括整流設(shè)備、電抗器、架空供電線(xiàn)路）占比為20%。所以為了對(duì)相關(guān)供電設(shè)備需要的無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償，通過(guò)靜態(tài)或者動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆绞絹?lái)提升設(shè)備用電功率因數(shù)，提升用電設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行合理性。

2.電力無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)

（1）電力負(fù)荷的功率因數(shù)

所謂的功率因數(shù)就是指在電力網(wǎng)當(dāng)中利用線(xiàn)路以及變壓器等視在功率供給有功功率所占有的百分比。電力網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，若是功率因數(shù)較大，那么通過(guò)電力設(shè)備的視在功率絕大多數(shù)就會(huì)供給有功功率，這樣就能降低無(wú)功功率的傳輸，從而降低無(wú)畏損耗。提升功率因數(shù)的本質(zhì)就是降低用電設(shè)備的無(wú)功功率需求量，所以有效提升功率因數(shù)能夠進(jìn)一步改善電壓質(zhì)量，充分發(fā)揮設(shè)備性能。

（2）并聯(lián)電容器無(wú)功補(bǔ)償電壓的調(diào)整

在并聯(lián)補(bǔ)償電容器投入和清除過(guò)程中都會(huì)造成變壓器負(fù)載電壓的改變，所以就可以利用電容器的投入和清除來(lái)提升負(fù)載側(cè)的電壓質(zhì)量。

第一，電容器投入對(duì)于變壓器負(fù)載側(cè)電壓的調(diào)整在電容器投入之后變壓器負(fù)載側(cè)的電壓值可以用以下公式表示：

式中，U₂₀表示的是電容器投入之前負(fù)載側(cè)的電壓值；U₂₄表示的是電容器投入之后負(fù)載側(cè)的電壓值（因?yàn)楣β室驍?shù)提升，所以電壓提升）；U_2N表示的是變壓器自身負(fù)載側(cè)的額定電壓；U₁表示的是運(yùn)行時(shí)的電壓；U_X表示的是變壓器電源倒運(yùn)行時(shí)的電壓。

第二，電容器清除對(duì)于變壓器負(fù)載側(cè)電壓的調(diào)整

在電容器清除之后變壓器負(fù)載側(cè)的電壓值可以用以下公式表示：

式中，U_2-表示的是電容器投入之后負(fù)載側(cè)的電壓值（因?yàn)楣β室驍?shù)降低，所以電壓下降）。

3.電氣自動(dòng)化中的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)

（1）真空斷路器

真空斷路器是利用無(wú)功補(bǔ)償原理制作而成的，其結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，消耗的成本較小，能夠有效降低供電傳輸過(guò)程中的電力消耗。通過(guò)對(duì)固定濾波器以及合閘管調(diào)節(jié)電抗器進(jìn)行結(jié)合，可以確保原有工作效果的基礎(chǔ)上進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，保證電網(wǎng)輸送過(guò)程中電流始終保持在平衡狀態(tài)，從而降低諧波對(duì)于電流功率的影響，進(jìn)而提升自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)的功率因數(shù)。另外，真空斷路器還可以在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)于電網(wǎng)設(shè)備的無(wú)功補(bǔ)償，能夠有效降低無(wú)畏的能量損耗。

（2）固定濾波器以及晶閘管調(diào)節(jié)電抗器

固定濾波器是根據(jù)諧波相關(guān)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，將電抗器和反并聯(lián)晶閘管進(jìn)行串聯(lián)，通過(guò)變更晶閘管的觸角進(jìn)行電抗器感性電流的調(diào)節(jié)，從而能夠和并聯(lián)濾波器當(dāng)中多余的容性無(wú)功補(bǔ)償電流進(jìn)行平衡，進(jìn)而滿(mǎn)足功率因數(shù)方面的要求。此種方式的優(yōu)點(diǎn)在于固定濾波器能夠長(zhǎng)時(shí)間使用，并且需要的晶閘管數(shù)量很少，響應(yīng)速度較快，具有較好的調(diào)節(jié)能力，但是會(huì)產(chǎn)生諧波。

（3）變電站的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)

變電站是電力系統(tǒng)中最為重要的部分之一，屬于區(qū)域性的供電中心，通過(guò)不同電壓等級(jí)配電線(xiàn)路實(shí)現(xiàn)不同用戶(hù)的供電。根據(jù)“分級(jí)補(bǔ)償、就地平衡”的基本要求，在電力用戶(hù)和配電線(xiàn)路之間應(yīng)該可以實(shí)現(xiàn)無(wú)功功率平衡，并不會(huì)向變電站進(jìn)行無(wú)功電力的索取。容性無(wú)功補(bǔ)償裝置的主要作用就是進(jìn)行主變壓器無(wú)功損耗的補(bǔ)償，同時(shí)能夠兼顧到負(fù)荷側(cè)的無(wú)功補(bǔ)償。在進(jìn)行容性無(wú)功補(bǔ)償裝置容量確定時(shí)可以按照主變壓器的容量來(lái)進(jìn)行，要按照主變壓器容量的10%-30%進(jìn)行配置，同時(shí)要保證在主變壓器處于最大負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，高壓側(cè)功率因數(shù)在0.95以上的狀態(tài)。

（4）配電線(xiàn)路的無(wú)功補(bǔ)償

在電力系統(tǒng)當(dāng)中，配電線(xiàn)路是數(shù)量最多的部分，配電線(xiàn)路的損耗占到總體損耗的60%-70%。所以對(duì)于配電線(xiàn)路進(jìn)行有效無(wú)功補(bǔ)償能夠很大程度上降低配電線(xiàn)路的功率損耗。在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家，配電線(xiàn)路進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償已經(jīng)得到了非常廣泛的應(yīng)用。分支線(xiàn)路的補(bǔ)償要遵照的基本原則為：要以分支線(xiàn)路的無(wú)功功率平衡作為中心，對(duì)于分支線(xiàn)路的無(wú)功消耗進(jìn)行補(bǔ)償，從而最大程度上降低主干線(xiàn)路對(duì)于分支線(xiàn)路的無(wú)功補(bǔ)償，進(jìn)而降低無(wú)功損耗。

第一，按照分支線(xiàn)路具有的配電變壓器空載無(wú)功損耗進(jìn)行分組補(bǔ)償容量的確定；第二，將負(fù)荷相對(duì)較大的分支線(xiàn)作為補(bǔ)償點(diǎn)；第三，可以將小分支以及某些配電變壓器當(dāng)成主干線(xiàn)上均勻分配的負(fù)荷，要根據(jù)具體需求來(lái)確定補(bǔ)償點(diǎn)以及補(bǔ)償容量；第四，在進(jìn)行配電變壓器負(fù)載無(wú)功損耗補(bǔ)償時(shí)，首先是要進(jìn)行用戶(hù)自補(bǔ)，若是用戶(hù)自補(bǔ)不滿(mǎn)足要求，還是需要向主干線(xiàn)索取無(wú)功。

4.電氣自動(dòng)化中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用案例

某變電站位于所在區(qū)域的中心，屬于此區(qū)域的供電中心，可以給不同電壓等級(jí)進(jìn)行電力輸送。此配電線(xiàn)路主要是按照“分級(jí)補(bǔ)償、就地平衡”的原則進(jìn)行輸電，這就需要配電線(xiàn)路以及用電用戶(hù)所接收的電量要最大程度上符合無(wú)功功率的平衡標(biāo)準(zhǔn)，從而盡可能不向變電站自身進(jìn)行無(wú)功電力的索取。

此變電站的無(wú)功補(bǔ)償主要是通過(guò)變壓器無(wú)功補(bǔ)償進(jìn)行的，另外也要涉及到變電器負(fù)荷側(cè)的無(wú)功補(bǔ)償內(nèi)容。補(bǔ)償中要通過(guò)主體變壓器的容量來(lái)確定容性無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備的容量，此變電站主要是按照主體變壓器容量的30%來(lái)配置，并且此種配置負(fù)荷35-110kV變壓器負(fù)荷方面的要求。同時(shí)在輸電線(xiàn)路運(yùn)行過(guò)程中要保持高壓側(cè)功率因數(shù)在0.95以上。此變電站補(bǔ)償?shù)淖钪饕康木褪潜ＷC無(wú)功損，其補(bǔ)償容量按照如下內(nèi)容實(shí)施：

第一，變電站所進(jìn)行的無(wú)功補(bǔ)償主要是利用對(duì)主變壓器的補(bǔ)償進(jìn)行的，補(bǔ)償?shù)膿p耗類(lèi)型主要為兩種，分別為空載損耗以及負(fù)載無(wú)功損耗。其中，35kV變電設(shè)備要按照主變壓器的15%進(jìn)行容量補(bǔ)償：110kV變電設(shè)備要按照主變壓器的20%進(jìn)行容量補(bǔ)償。

第二，因?yàn)榇俗冸娬疚挥诠╇娭行?，所以其常?guī)的狀態(tài)為輕負(fù)荷供電運(yùn)行狀態(tài)，所以對(duì)其進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償可以取最小值進(jìn)行，一般在主變壓器容量的10%左右即可。另外，為了防止后期變電站設(shè)備負(fù)荷擴(kuò)大，制定了相應(yīng)的補(bǔ)償調(diào)整制度來(lái)確保整體供電的平穩(wěn)性。

第三，在某些用電高峰時(shí)段，變電站相關(guān)設(shè)備會(huì)具有比較大的負(fù)荷，造成電壓下降較大，影響到供電質(zhì)量。對(duì)此情況可以調(diào)整補(bǔ)償容量，但是此時(shí)的補(bǔ)償容量已經(jīng)超出了經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償容量的范圍。此變電站增加了某些臨時(shí)設(shè)備，在有必要的情況下將補(bǔ)償調(diào)整到相應(yīng)子站，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)化目的。

第四，若是此變電站范圍內(nèi)的客戶(hù)以及配電回路無(wú)功補(bǔ)償情況不好，那么所造成的補(bǔ)償差就需要此變電站來(lái)承載，變電站就需要提升無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜萘?，也是通過(guò)增加臨時(shí)設(shè)備的方式來(lái)提升整體運(yùn)行效率，這樣也能夠避免對(duì)于原有設(shè)備造成大負(fù)荷。

5.結(jié)束語(yǔ)

電氣自動(dòng)化中的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)能夠有效提升電力系統(tǒng)承載量以及降低電能損耗，可以進(jìn)一步推動(dòng)電力自動(dòng)化在更廣泛的領(lǐng)域應(yīng)用，對(duì)于促進(jìn)電力行業(yè)發(fā)展具有非常重要的作用。