电力系统无功补偿技术应用探讨

电力系统无功补偿技术应用探讨

张健 ,李效宾

中国南水北调集团中线有限公司河南分公司  河南郑州  450000

摘要：随着电力技术的发展，电力已然成为我国经济发展的动力。由于无功电流在电力系统中的存在，增大了电力系统的设备及其导线容量，增加了电力系统损耗，增加了电力系统设备在运行时的故障率。要为社会提供安全可靠的电力系统，保证社会经济正常发展，必须考虑到无功电流为电力系统带来的危害，并尽量将这些危害降到最低。无功补偿是通过对电网功率因数进行调节，从而保证供电质量的技术之一。

关键词：无功补偿；电力系统；应用

引言

无功补偿技术对于电力系统电能质量的提高以及电网容量来说有着极其重要的意义。无功补偿技术能够提高电网负载和电力系统的功率因数，从而减少电网中设备容量以及功率损耗，使电力系统中电压趋于稳定，提高供电质量，保证远距离输电的稳定性，使得有功功率与无功功率之间取得有效平衡。因此，作为电力领域中重要课题的无功补偿是保证电网能够安全、高效运行的主要途径。

1.电力系统中无功补偿的相关概念

我国现行的电力系统的功率可分为无功功率、有功功率以及视在功率这三类。其中，无功功率是指电能转化时不会对外作用的一种功率，主要用于磁场和电路电场的转化，确保电气设备磁场处于可控范围之内。有功功率是指电能转化时的功率，用于电气设备的运作。

无功补偿可看做是能量的转移，为实现无功补偿，相关人员会在一个电路内安装上感性功率负荷装置和容性功率负荷装置，当感性负荷装置释放能量后，能量就会转移到容性负荷装置中，当容性负荷装置释放能量后，能量便转移到感性负荷装置中。能量转移过程中，容性负荷装置输出的无功功率就会让感性负荷装置得到补偿，因此这一过程也称为无功率补偿。

由此可见，电能网络的损耗可以通过补偿设备的安置而得到减缓。在电力供电系统中，无论是电力传输还是电压升降都会损耗相应的电能，造成一定的资源浪费，而无功功率补偿技术则可大大改善这一情况，能够在降低损耗的同时提升电能利用率，因此该技术对我国电力工业发展以及资源的利用来说具有很大的意义。不过，倘若补偿设备与电力系统不匹配就会引发负面影响，如电压稳定性降低，情况严重时还可能影响供电系统的异常。

2.电力行业中无功补偿技术应用现状及基本要求分析

2.1现状分析

随着电网技术的飞速发展，许多新技术已经融入其中。其中，无功补偿的应用提高了电气系统本身的稳定性，提高了整个系统的抗干扰能力。在无功补偿技术的更新换代下，不仅代表了技术的深度进步，也标志着我国诸多领域的进一步优化和升级。例如，该技术可应用于固定过滤器和受控饱和反应器，通过不断改变后者的饱和度，中和系统回路中的感性电流，使其与电容器提供的容性无功电流相互抵消，提高电能质量，减少不必要的电能损耗和可能经济损失，减少设备产生的噪音。此外，将该技术应用于电容器、电抗器和固定滤波器，可以对电力系统中的变压器进行持续补偿，从而最大限度地减少有功电能的损失。可见，该技术的应用对国内电网技术的发展有着重大的影响。电气人员应意识到该技术的重要性、应用问题和必要性，从实际需求出发进行该技术的选择使用，不断测试和优化使其成为可能，在配电系统中充分发挥作用。

2.2基本要求

关键技术在使用时有很多限制，必须满足很多应用条件。例如，在设计中，变压器的数量和容量的选择，电机的选择是否合适，高压侧的主电源必须满足供电部门的具体要求。电容器常被用作补偿装置，可以最大限度地减少电力传输过程中的损耗，从而达到减少浪费、降低成本的效果。在整个阶段，我们需要注意平衡的原则，以获得最佳的补偿效果。确保线路中的每个设备都达到一定的平衡，这样整个电网系统才能更高效地工作。在选择变压器等不同的装置和设备时，必须遵守设计标准，以免发生故障。高低压侧的功率因数必须按照国家标准进行控制，可以从根本上防止不兼容。低压无功负载必须由低压电容器补偿，高压无功负载必须由高压电容器补偿。如果你能着眼于看这些基本要求，并实现每一个点，就可以为技术的有效性提供保证。

3.电力系统无功补偿技术应用分析

3.1晶闸管等元器件的运用

在无功补偿系统中，传统的开关选择，就是真空断路器，它凭借灭弧能力强、操作简单等优势被广泛应用于无功补偿系统中通断电容器的元器件，但是，真空断路器本身还存在一些问题，那就是当真空断路器断路时，会在瞬间产生一股极高的电压，如果长期受瞬间高压的影响，会减低电容器的使用寿命。近年来发展的晶闸管过零投切技术可以对真空断路器这个元器件进行替代，控制系统检测到正弦波过零时刻，通过晶闸管的微秒级响应速度，对投入或切除电容器，可以有效解决瞬间高压的问题。

无功补偿技术在电力系统建设中的有效应用，可以降低了企业的运营成本，实现了最大化的经济效益。但是大容量晶闸管价格不菲，是选用传统断路器投切方式，还是选择新兴技术，用户选择时应视自身企业效益量力而为。

3.2对用电客户进行无功补偿

从当前供电公司的要求来讲，电网中的功率因数必须提高到0.9以上，低功率因数将对电网资源造成严重的浪费。因此必须提高初级功率因数，使其始终在允许值范围内。供电部门在建设各级变电站时，已经对电网中的预估无功功率进行了集中补偿，从而达到提高电网无功功率的目的。在用户端，需要用户对自己企业的变电站，车间进行无功补偿，降低用电器所产生的无功功率，最大限度地减少损耗，提高功率因数，从而减少对电网有功的浪费。采用综合和分散这两种方式，不仅可以减少输电线路的损耗，还可以减轻用户用电的经济压力。国家和人民都可以从中受益，技术可以帮助行业。

3.3在配电网中的运用

在电力系统中，通过分析我国目前配电过程中最有效的补偿方式主要就是功率因数就地补偿和配电网中的集中补偿，主要是通过控制功率因数，让其一直在标准数值范围内进行工作。所以在用户用电时，提出了“功率因数调整电费”，根据用户功率因数（有功功率与视在功率的比）的水平高低减收或增收的电费。通过奖惩制度，还提高了社会公众节约用电的思想意识，有效地降低了电能的损耗。

3.4对发电机进行无功补偿

发电机组到底发不发无功呢？答案是肯定的。但是发出的无功功率是有限的，因为输电线路的容量（视在功率）是固定的，无功功率发出太多后会影响有功功率的运输。所以一般在发电侧发出部分无功，在受电侧也就是在用户侧进行无功补偿，供电所或者个人单位购置设备来发出无功功率。如果无功功率使用量远大于发出量的时候，会对整个发电机系统造成影响。

这种方法常用在需要独立设置发电机的专用配电网中，可以很好的补偿无功功率，效果非常显着。

3.5在系统回路中的运用

在电力系统中存在着感性电流，而这些感性电流势必会消耗一定量的电能，产生电能损耗。为此，在电气自动化系统的回路中应用无功补偿技术，可以有效地解决这个问题的发生，这种补偿技术对回路电流的无功补偿主要是通过滤波器的原理来实现的。电力系统电源中的滤波器，是由电容和电感以及电阻共同构成的，通过这些元器件的相互配合和作用，可以有效滤除电路中的指定频点，从而获取特定频率的电源信号。基于此原理，在电力系统回路中安置滤波器，就可以对滤波器频率范围进行一定的优化和调整，同时还能让滤波器中的电容电流和回路中的感性电流发生抵消，让回路电流始终保持一种相对稳定的工作状态，不发生较大的波动，提高稳定性。

3.6随器补偿

随器补偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以补偿配电变压器空载无功的补偿方式。配变在轻载或空载时的无功负荷主要是变压器的空载励磁无功，配变空载无功是用电单位无功负荷的主要部分，对于轻负载的配变而言，这部分损耗占供电量的比例很大，从而导致电费单价的增加。  随器补偿的优点：接线简单、维护管理方便、能有效地补偿配变空载无功，限制农网无功基荷，使该部分无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低无功网损，具有较高的经济性，是目前补偿无功最有效的手段之一。

结束语

电力系统供电设备的正常运转保证了我国城市建设和工业发展的速度与质量，对电力系统无功补偿技术进行研究和应用有着十分重要的意义。总之，随着科学技术的不断发展，以及高科技在电力系统中的应用，电力企业在不仅要满足用户越来越高的供电质量，而且还要对电力系统的电网进行多方位管理。在这个过程中，无功补偿技术的应用为电力企业给用户提供优质服务打下了坚实的基础。

参考文献：

[1]张家家,孙士驰.刍议煤矿电力系统电压无功补偿自动调节[J].内蒙古煤炭经济,2021(13):39-40.

[2]蒋佳妮,田璐羽.无功补偿自动控制中电力电子技术的应用[J].电子技术与软件工程,2021(06):98-99.

[3]王珏,杨文刚.电力系统无功补偿点的确定及其补偿方法[J].电气传动自动化,2020,42(03):17-19+57.