浅谈电力网中无功补偿技术

牛生梓

摘要：随着人们日常生产生活质量的提高和工业的飞速发展，电力系统中非线性设备日益增多，降低了电力系统的可靠性、稳定性以及负载和电力网的功率因数。因此，提高功率因数对电力网进行及时、动态的无功补偿，是当前电力行业面临的重大研究课题。

关键词：电力网;无功补偿;技术分析

1电力网无功补偿的原理

无功补偿技术的原理是将事先通过计算确定好容量的容性功率的负载并联在具有感性功率的负载两端，这样容性负载产生的无功功率就可以补偿感性负载产生的无功功率，实现电能在两种负荷之间来回的转换，提高功率因数。电力系统中，用电设备的正常工作既需要电源提供有功功率，也需要电源提供无功功率来维持。在实际的电力系统中，发电机等输出设备无法向负载提供足够的无功功率。为了保证广大用户对无功功率的需求，同时能使电力网中的设备能在额定情况下正常工作，需要在无功功率不足的地方增添无功补偿设备进行就地补偿。

2无功补偿技术应用优势分析

在电气自动化系统中，无功补偿技术的应用至关重要，不仅能够保证电力系统安全稳定的运行，而且还能够减少系统运行成本。无功补偿技术系统的组成结构比较复杂，具体包括切除判断装置、系统参数调节元件、输出电路输电系统信号检测采集系统、电容器投入以及补偿情况判断识别元件等等。通过将上述元件设备进行有机组合，即可形成完整的无功补偿体系。

3电力网中无功补偿技术的应用

3.1应用真空断路器和电容器

在使用电气自动化系统时，要对无功补偿方式进行合理的应用，可以讨论出合理的运行方案和管理制度，使其有效的发挥作用，促进工作的完成。如果想要工作整体更加便捷，可以使用真空断路器和电容器，这样可以减少成本的投入。

3.2静止无功补偿装置（SVC）

目前，静止无功补偿器是我国高压电力网中性能比较优良且发展前景较好的一种无功补偿装置。静止无功补偿装置被定义为并联连接的无功静止发生器或吸收器，其输出的电流既可以为容性，也可以为感性，以此维持系统中的一些特定参数。因此，SVC有很多不同结构，其中最常用的是晶闸管投切电容器型（TSC）、晶闸管控制电抗器型（TCR）和饱和电抗器型（SR）。SVC调节速度很快，能够适应目前电力网迅速、动态的补偿要求，且其组成部件中不含有转子，所以运行维护量较小。相比于其他无功补偿器来说，它的可靠性也较高，但是损耗较大，产生谐波较多。

3.3变电站的无功补偿

（1）在供电系统中，变电站为十分重要的供电中心，通过应用变电站，电力用户能够从各个等级的配电线中获得电能。在此过程中，必须严格依据分级补偿原理，如果变电站配电线路以及电力用户的无功功率能够达到良好的平衡状态，则变电站无需为电力用户提供无功电能。（2）容性无功补偿设备。该设备主要被应用于变压器无功补偿中，在确定主变压器容量的基础上，即可帮助了解容性无功补偿设备的容量，通常情况下，对于容性无功补偿设备的容量，可根据主变压器容量的10%～30%进行配置。需要注意，如果容性无功补偿设备已经达到主变压器最大负荷，则可能会对电力系统运行安全性构成威胁，对此，应注意将其高压侧功率因数提升0.95。除此以外，如果每一台主变压器的容量均在40MVA以上，则对于各个变压器，均应安装2组以上的容性无功补偿设备。

3.4并联电抗器补偿

在当今电力系统中，并联电抗器应用广泛。它可以与超高压线路直接相接，起到限制高压线路上的过电压的作用，有利于单项重合闸。由于超高压输电线路很长，那么空载长线电容效应则会引起线路电压的升高。特别是单端电源供电的空载导线发生接地故障时，应待故障处电弧熄灭后再重合该相。但是，由于发生短路故障时，会由于短路电流的互感效应而使潜供电流在短时间内难以消除。若在线路上并联一个三相Y型电抗器，且其中性点经小电抗器接地，就可以限制并消除单相接地处的潜供电流，使电弧熄灭，有利于重合闸成功。高压三相电抗器的损耗较小但造价高，而适用于低压侧的并联电抗器的造价低，易于操作。

3.5电力用户补偿的实际应用

在无功补偿技术的应用过程中，用户的电力补偿也是其中比较常见的一种技术，同时也可以被看作是电力系统在实际应用过程中最核心的一种表现方式。在针对各种不同类型的补偿方式进行选择时，需要结合用户在实际用电过程中的范围或者是用电比较集中的时间段等。将这些因素进行综合考虑，这样不仅能够选择出符合实际情况要求的无功补偿技术，而且还能够将这些技术的作用和价值发挥到最大。

3.6无功补偿技术在固定滤波器和电容器、电抗器中的调压应用

无功补偿技术在实际应用过程中，将其应用到电容器、电抗器当中，其应用价值主要体现在可以针对电气系统的变压器进行有效调节。通过对电气系统实时有效的调节和利用，不仅能够促使整个电气系统中的电流得到稳定有效的调整和控制，而且还能够促使电气系统中的整个资源消耗情况得到有效控制。

3.7无功补偿电源容量选择

根据我国相关法律规定，当地处在用电高峰期的时段。用户的功率因数应该达到以下要求，一些用于生产的工业部门和高压供电应该配备调整电压的装置。功率因数低于0.9以下都视为不合格。其他100千瓦等以上用电的部门功率因数不能低于0.85以下，而一些农业上的用电功率因数要求在0.85以上。

当前投入使用中的大多数电力系统和用电用户中，都按照功率因数为0.9作为补偿。这种补偿方式和经济原则比较起来，电力系统无功补偿容量，则更占有优势。首先应该确定是哪种类型，才能具有针对性的选择计算公式正确的计算，要考虑无功负荷的几大因素。他们分别是频率、幅值和速率。然后在确定无功变化的频率为每天达到的次数。如果幅值较大的话，应该把并联电容器作为首要选择。第一，10伏的负荷功率因数应该以0.9去计算。第二，按照国家相关的一些规定，当用户处在用电高峰期的时段，220千伏变电站主变变高公因数应该高于0.98。110千伏变电站应该高于0.95。但不是处在用电高峰期的时段，功率因数应该按照0.95以下计算。

4结束语

综上，在电力运行的过程当中，对无功补偿技术进行有效的应用，不断对其进行完善。无功补偿技术可以将电力网的整体性能进行提高，减少对资源的消耗，将消耗的电源能量减少。同时要对无功补偿技术进行不断的创新和完善，从而促进该技术的发展，提高电力运行的效率。

参考文献：

[1]胡成剛.论电气自动化中的无功补偿技术[J].住宅与房地产，2017，（18）：284.

[2]刘雯.浅谈电力网无功补偿装置的补偿原理[J].科技与企业，2015，（19）：220.

（作者单位：酒泉钢铁（集团）有限责任公司能源中心）