无功功率补偿技术在电力系统中的应用探讨

无功功率补偿技术在电力系统中的应用探讨

【摘 要】无功补偿作为保持电力系统无功功率平衡、降低网损、提高供电质量的一种重要措施，已被广泛应用于各电压等级电网和高铁等领域。随着广大用户对电网电能质量和供电稳定性的要求越来越高，无功补偿的应用将作为电力企业提高经济和社会效益的一项研究课题。本文就无功补偿技术的分类及应用作一些探讨。 【关键词】无功补偿技术；分类与应用研究 0.前言

无功电源如同有功电源一样，是保证电力系统电能质量、电压质量、降低网络损耗、节能以及安全运行所不可缺少的部分。在大系统中，无功补偿还用于调整电网的电压，提高电网的稳定性；在小系统中，通过恰当的无功补偿方法还可以调整三相不平衡电流。电力系统中无功要保持平衡，否则将会使系统电压下降，严重时会导致设备损坏、系统解列，此外，网络的功率因数和电压降低，使电气设备得不到充分利用，促使网络传输能力下降，损耗增加。 1.目前我国电网中常见的无功补偿方式分类及其特点 1.1按补偿方式进行分类

（1）在变电站集中补偿：在高低压配电线路中安装并联电容器组，用以补偿主变的空载无功损耗并适当补偿输电线路的无功功率损耗，以改善输电网的功率因数，提高终端变电站电压；（2）随线补偿：在高压配电线路上分散安装并联电容器，主要补偿配电线路的无功功率，以提高配电网功率因数，达到降损升压的目的；（3）

随器补偿和随机补偿：在配电变压器低压侧和用户车间配电屏或电动机上直接安装并联补偿电容器，接线简单，投资少，安装容易，配置方便灵活，维护简单，事故率低，但易产生铁磁谐振；（4）低压集中补偿：在用户专用变压器及农网中广泛采用，但在公用变压器上由于管理、维护问题，容易成为生产安全隐患而难以采用，而且无法减少低压线路上的无功传输；（5）低压分散补偿：在节能降损、改善电压质量、提高线路供电能力方面效果明显，但容易造成补偿容量和地点较难选择，电容器在轻载时闲置，使设备利用率不高；（6）单台电动机就地补偿：在单台电动机处安装并联电容器等无功补偿设备，不仅可使功率消耗小，功率因数提高，还可以充分挖掘设备输送功率的潜力。 1.2按补偿设备进行分类

（1）同步调相机：同步调相机实质是一种不带机械负载的同步电动机，它在过激运行时向系统供应感性无功功率，欠励运行时从系统吸收感性无功功率，对提高电力系统的稳定性有很大好处；（2）静止补偿装置：该装置主要由并联电容器和饱和电抗器组成，能平滑无级地调节无功功率和电压，可实现在几个周波内进行快速调节；（3）同步电动机：同步电动机过激运行时向系统供应感性无功功率，欠励运行时从系统吸收感性无功功率，能明显改善系统的功率因数，但设备投资成本高，维护工作量大；（4）移相电容器：移相电容器设备投资少，有功损耗小，维护工作量小，不会增大系统的短路容量，但只能分级补偿，不能吸收无功功率，且对环境温度

及运行电压要求较高。 1.3按网络类型分类

按网络接线方式还可分为输配电网络的无功补偿优化和配电线路及用户的无功补偿优化。为了提高电力系统的供电可靠性，在中压系统中通常把不同的两回中压配电线路的末端或中部连接起来构成环式，但在实际应用中，为了避免产生电磁环路，简化继电保护，网络一般采用开环方式运行。 1.4按无功优化的使用目的分类

（1）系统规划设计的最优配置：在配电网规划建成前期或现有的配电网需要重新配置无功补偿设备时，对无功补偿方式、补偿设备的最佳安装地点和最佳配置容量的确定；（2）系统在线运行的最优控制：对系统已配置的无功补偿设备最佳出力的确定和投切的控制。

2.无功补偿技术在电气自动化中的应用与分析 2.1无功功率补偿技术的原理及作用

在交流电路中，有功功率将电能转换为机械能、光能、热能；无功功率则用于电路内电场与磁场的交换，并用来在电气设备中建立和维持磁场。凡是有电磁线圈的电气设备，要建立磁场就要消耗无功功率。无功功率决不是无用功率，它的用处很大，电动机需要建立和维持旋转磁场，使转子转动，从而带动机械运动，电动机的转子磁场就是靠从电源取得无功功率建立的；变压器也同样需要无功功率，才能使变压器的一次线圈产生磁场，在二次线圈感应出电

压，如果没有无功功率电动机就不会转动，变压器也不能变压，交流接触器不会吸合。

2.2应用无功功率补偿技术的必要性

无功功率补偿的主要目的是为了提高功率因数，常用电气设备的功率因数除白炽灯、电热器等接近1外，电动机、变压器、架空线及电气仪表的功率因数均小于1，如交流异步电动机，在空载时的功率因数只有0.2-0.3；在轻载时均为0.5；在额定负载时均为0.7-0.89。负载时功率因数低对供、用电设备会产生一定的不良影响，具体为：（1）降低发电机有功功率的输出；（2）降低输、变电输电线路供给的无功功率，使得供电质量降低；（3）造成线路电压损失增大和电力系统电能损耗的增加；（4）造成低功率因数运行和电压下降，使电力系统和用电企业的电气设备不能被充分利用。 对电力系统输配电线路来说，当输送同样大小的有功功率p=iucos？准时，功率因数cos？准越低，输电线路中的电流i=p/ucos？准就越大，势必造成线路中电压降增大，这将导致线路末端的电压降低，所以在电网中要设置一些无功补偿装置来提高功率因数是非常必要的，这样可保证用电设备在额定电压下工作及用户对无功功率的需求，不仅提高电力系统和用电企业设备的利用率，减小电能损耗，也是提高用电质量、节约用电的一项很重要的技术措施。

2.3 电力系统无功补偿技术的现状和策略

在电力系统中一个非常重要的评价标准是电能质量，而电压是

电能质量的最核心的影响因素。近些年，我国对电气自动化中的无功补偿技术做了很多深入的研究，采用的无功补偿技术主要有：（1）真空断路投切电容器；（2）可控饱和电抗器；（3）有源滤波器；（4）固定滤波器、电容器和电抗器的调压；（5）有源滤波器和无源滤波器等，应用在变电站方面居多，一般的220kv变电站有较多的无功调节功能，其调节的容量根据地区的不同而有所不同，负荷功率因数在最高峰时可以达到0.98左右，要根据实际情况来对变压器合理地进行调整和补偿，还需要有具体细化的应用方案来提升无功补偿的应用效果。我国的电气化铁路对无功补偿的应用主要方式是at供电方式，用的是scott变压器，用晶闸管电子开关来控制电容的投切，这个策略在我国铁路的现状上来看，能够很大程度地降低较长辐射线路上存在的负序问题，既降低了资源浪费的可能性，也提高了电气自动化系统的安全性。 3.结束语

无功补偿技术不仅降低了资源浪费的可能性，也提高了电气自动化系统的安全性，全面提升了经济效用，降低了故障处理的预算，在电气自动化中应用无功功率补偿技术，能够使得电气自动化系统得到更好的优化。 【参考文献】

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