摘要:无功补偿对于电气自动化整个系统来讲具有至关重要的作用，可以有效改善供电环境，减少各类运行问题的产生。目前无功补偿技术已经被广泛的应用到电气自动化中，并取得了良好效果，实际建设中应根据需求确定应用方式，并做好各要点控制，确保将其具有的优势充分发挥出来。基于无功补偿技术的特点，将其应用到电气自动化中，争取提高电气系统的整体运行效果，减少线损以及变压器损耗，降低不同系统用户之间的差异，进一步提高供电质量。此次探析主要是结合无功补偿技术的特点与种类，对其在电气自动化中的应用方向进行了简单分析。
关键词:电气自动化;无功补偿;线路损耗
一、无功补偿技术特点
电气自动化中无功补偿技术的应用已经取得了良好效果，一直以来都是技术研究的要点，其不仅能够提高电气设备应用率，同时还可以调整电力负载功率，能够降低线损与变电器损耗，使得电压质量得到进一步提高。一般来讲电力负载功率与线路损耗为反比关系，实际设计中完全可以利用无功补偿来提高电能应用效率，达到降低线路损耗的目的。无功补偿技术功能的实现，需要确定电气自动化设备性能特点，将其作为基础的同时，与无功、谐波、负序等进行有效结合，对电气系统作用进行补偿，可以说是电气自动化系统的重要装置，不仅可以保证供电效率，同时还能够优化供电环境。［1］
二、无功补偿技术实际应用方向
2.1变电站应用
变电站进行合理的无功补偿可以改善变电站电能质量，提高功率因数，降低系统中的功率损耗[1]。现阶段变电站无功补偿容量的设计方法主要是采用“最大容性无功量”的设计原则[2]，即无功设计总容量可以满足变电站最大无功缺额需求。该设计思路仅对最大无功补偿容量进行了考虑，但在主变压器轻载运行状况下，如果无功补偿容量设计不合适会导致过补偿，使得相应母线电压升高，增加了运行设备故障的风险，还有可能会产生无功倒送现象，增加系统的功率损耗[3]。将无功补偿技术应用到变电站中，能够有效维持电网的无功平衡，同时可有效改善功率因数，稳定终端变电所母线侧电压，完成变电站主变与输电线路的无功损耗补偿。一般在建设中需要将补偿装置与母线连接，降低后期运维难度。无功补偿容量设计方法是建立在变电站进线始端负荷数据详实的基础之上的，即该变电站已经有了一段时间的运行经验。但是对于新建站、改扩建站，没有足够的运行经验支撑，无法获得详实的变电站进线始端负荷数据。因此新建站、改扩建站的无功补偿容量一般是参考主变容量进行估算。根据计算数据，对今后运行过程中的负荷提出建议，指导今后无功补偿装置的运行。当负荷最大时(负荷大小接近主变容量)，可得：
根据式(1)，如果令tanφ2=a，令补偿容量为电容器的总容量，即可算出整个无功补偿
装置可以补偿的最大负荷(Pm与cosφ1的关系)，如果今后运行过程中最大负荷高于上述预测结果，就会导致电容器组的补偿容量不足。
2.2配电线路应用
针对配电线路来进行无功补偿技术的应用分析，应确定电容器在其中的重要作用，科学设计补偿点，保证补偿点数量设置的合理性。同时尽量选择复杂度较低的控制方式，尤其是避免应用分组投切的方式，避免因为补偿容量过大而出现过补偿问题。可选择线路补偿的方式进行设计，想线路与公用变提供必要无功，建设成本低，短期回收效益高，并且后期维护难度小，多适用于负荷大且功率因数低的较长线路。城镇供电用户基本上均为单相负荷，且系统内用户之间的负荷大小以及用电时间存在显著差异，这样就产生了不平衡电流，且无法有效预测，这样就造成电网系统长时间处于不平衡运行状态。［3］并且受不平衡电流影响，系统变压器铁损以及铜损会增加，如果无法及时采取措施处理还会对电气设备的正常运行带来威胁，影响三相电压的平衡。因此将无功补偿技术应用到其中，不仅能够对线路进行补偿，同时还可以对有功电流进行调节，保证三相功率因数补偿到1，维持三相电流的平衡。
2.3电气自动化应用
2.3.1随机补偿
随机补偿技术的应用，可以通过对电动机和低压电容器组的并接来实现，同时需要将控制装置和保护装置一同与电动机投切。对于县级配电网，电动机为主要的无功功率来源，通过无功补偿，来维持无功平衡，降低损耗的同时提高出力。采用随机补偿方式在设备处于正常运行状态的情况下就可以投入无功补偿，并且在设备停运后无功补偿自动退出。所需投资更少，占地面积小，现场安装工艺简单，后期运行可靠性高，事故发生率比较低。应用于电动机补偿效果显著，尤其是通过补偿励磁无功，能够进一步对配网的无功峰荷进行有效限制。
2.3.2随器补偿
随器补偿主要是对配变空载的无功补偿，以低压熔断器为基础，将低压电容器和配变二次侧连接处理。当配变保持空载或者轻载的状态运行时，相应的无功负荷为空载励磁无功。在实际应用中此种补偿方式更为简单，接线设计复杂度低，后期运行管理难度小。以及能够有效补偿配变空载无功，对无功基荷进行一定程度的限制，维持无功就地平衡，减少系统运行网损，配电实际利用率进一步提高，为现在最为常用且有效的补偿手段。
2.3.3跟踪补偿
跟踪补偿与随器补偿两者之间功能相似，但是其主要是通过抵押电容器组实现用户配变低压侧的有效补偿，同时还要以投切装置作为保护装置和主要控制，一般适用于超过100kVA的配变用户。跟踪补偿技术的应用能够可靠跟踪无功负荷的变化情况，且操作运行灵活性更高，具有较高的补偿效率。但是相比其他补偿方式，其所需要的投资更大，并且投切装置结构复杂度较高，如果存在任何元器件故障，就会影响到整个电容器的投切效果，一般适用于容量与负荷较大的配变系统。
三、无功补偿技术应用要求
通过无功补偿在电气自动化中的应用，来提高电压质量，减少变压器与线路损耗，前提是要确定技术应用的要求，保证与实际需求相满足。第一，合理选择变压器与电动机。即做好变压器数量、容量以及电动机类型的选择，并且要求其在一定程度上可以降低线路感抗，保证无功补偿技术能够在整个电气自动化系统中发挥作用。第二，电容器应用条件。如果系统自然功率因数提高，但是受工艺与设计因素限制，为弥补存在的差距，就需要选择无功补偿装置，并且确定以并联为主的电容器。其中，必须要确定电容器使用条件，即低压供电单位功率因数小于0．85，或者规定高压供电单位电压为10kV，以此来降低电容器损耗，维持较高的输电效率。
四、结语
无功补偿技术在电气自动化中的应用优势显著，提高整个电气系统运行可靠性与稳定性，减少线路损耗。这样就需要基于实际条件来选择合适的补偿方式，通过细节控制，确保将其具有的优势完全发挥出来。
参考文献:
［1］张娜，苗颖超．电气自动化中无功补偿技术的应用［J］．科技创新与应用，2019(12):157-158．
［2］陈泓亦．无功补偿技术在电气自动化中的应用［J］．通信电源技术，2019，36(03):225-226．
［3］何述堂．浅谈电气自动化中无功补偿技术［J］．山东工业技术，2019(05):201．
［4］朱星宇，雷妮.在电气工程及其自动化低压电器中的应用意义探讨[J].当代教育实践与教学研究，2018（11）：202+205.
［5］赵阳.无功补偿在电气工程自动化低压电器中的应用研究[J].中国住宅设施，2018（09）：115-116.
论文作者:陈祥
论文发表刊物:《中国电业》2019年10期
论文发表时间:2019/11/1
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