智能电网中的无功补偿技术探讨

智能电网中的无功补偿技术探讨

张琛宝

国网忻州供电公司 山西省忻州市 034000

摘要：电能质量的好坏会直接影响到居民的正常用电情况，其中电压质量是电力部门和用户最为关心的电参量之一。在用电高峰期时，由于线路损耗增大，导致用户端容易出现电压下降的现象。本文主要对智能电网中的无功补偿技术做论述。

关键词：智能电网；无功补偿技术

随着我国社会经济的不断发展，智能电网在众多行业中得到了广泛应用，使我国社会经济得到了快速的发展。无功补偿技术作为电力行业中的重要技术之一，主要是充分利用自动化技术中的相关特征，利用无功、谐波等对系统进行补偿，以此来减少电力损耗，为电网系统的运行提供更多的安全保障。

1 无功补偿的方式

1.1集中补偿的方式

补偿电容器组在变电站站内母线上装设，可通过手动或者分组进行自动补偿。根据电网的具体情况，选择按电压无功、功率因数、电压无功综合控制兼滤波、电压无功综合控制等不一样的方式补偿。这种补偿方式安装简便，运行可靠，利用率高，可减少高压线路的无功损耗，而且能提高变电所的供电电压质量。

1.2动态无功补偿

利用可控硅控制对电容器进行投切，这一种控制方式的反应速度一般控制在20ms左右，在进行投切的时候，并不需要过电压或者充电电流，但由于可控硅具备自然导通电压的性能，投切电容器时会导致谐波的产生。

1.3供电线路分组自动无功补偿

一般情况下，用于厂矿企业或者配电变压器低压部分进行就地补偿。在对无功补偿方式选择进行考虑的时候，为使发、供电机器设备的潜力得到最充分的发挥，尽可能地减少或者避免发电机的无功功率。

2 采用无功补偿技术的优势

2.1根据用电设备的功率因数，可测算输电线路的电能损失。通过现场技术改造，可使低于标准要求的功率因数达标，实现节电目的。

2.2采用无功补偿技术，提高低压电网和用电设备的功率因数，已成为节电工作的一项重要措施。

2.3无功补偿，它就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网电压质量，稳定设备运行

2.4减少电力损失，一般工厂动力配线依据不同的线路及负载情况，其电力损耗约2%--3%左右，使用电容提高功率因数后，总电流降低，可降低供电端与用电端的电力损失。

2.5改善供电品质，提高功率因数，减少负载总电流及电压降。于变压器二次侧加装电容可改善功率因数提高二次侧电压。

2.6延长设备寿命。改善功率因数后线路总电流减少，使接近或已经饱和的变压器、开关等机器设备和线路容量负荷降低，因此以降低温升增加寿命(温度每降低10°C寿命可延长1倍)

2.7最终满足电力系统对无功补偿的监测要求求，消除因为功率因数过低而产生的罚款。

2.8无功补偿可以改善电能质量、降低电能损耗、挖掘发供电设备潜力、无功补偿减少用户电费支出，是一项投资少，收效快的节能措施。

2.9无功补偿技术对用电单位的低压配电网的影响以及提高功率因数所带来的经济效益和社会效益，确定无功功率的补偿容量，确保补偿技术经济、合理、安全可靠，达到节约电能的目的。

3 智能无功补偿技术特征

3.1电磁互感会影响设备电压，如现代电力设备以电磁感应原理为实现基础，而发电机组线圈在失去发电机组运行中，发电转子凭借磁感线切割运行生成交流电，此时设备就会受到电磁互感的直接影响；而变压器通过电磁感应实现电压传输；因此，在电网运行中设备电压会受电磁感应影响，从而造成对智能无功补偿的影响。

3.2电能损耗受设备运行功率影响，如电力设备在电网运行中，其电阻抗、电容器、电容抗和电感器均会产生谐波，并生成无功功率，进而引发电力损耗；在谐波控制中需要应用智能无功补偿装置提高设备有功功率，降低其损耗。

3.3无功功率与智能无功补偿紧密关联，即无功功率管理影响电力系统运行效率、质量，而进行科学管理则可以控制电网运行中的电压，达到调节功率因数目标，从而补偿无功功率。

4 智能电网中的无功补偿技术探讨

4.1机械接触器的应用

在传统的电工电子技术中，电容器组的投切是通过接触器来实现的。在电容器组运行的过程中，最开始的电压是0，台闸会瞬间流出电流可以达到额定电流的几十倍，这会影响到电网系统的运行效果，给电气设备带来影响。通过并联电容器的开关可以完成无功补偿的控制方式，这一技术主要有两个优点：一是在输入补偿的时候，电气线路的电压初始值比较低，这样便于人员操作，可以减少无功功率。二是采用这种控制方式后，电容器就很少会出现涌流的情况，这样可以延长电气设备的使用年限，提高电力企业的经济效益和社会效益。

4.2串联无功补偿技术

无功功率对于供电系统和负载运行的作用非常突出，通过串联无功补偿技术可以降低在远距离输电或是电气自动化项目当中出现的电压偏差，从而增加输电容量改进传输功率的分配问题，电力系统的稳定性也可以因此得到提升。串联补偿装置一般是在固定串联电容、电感的基础上所设置的补偿设备，不会改变线路本身的拓扑结构与电压等级，就可以直接进行串联型无功补偿，改变设备的自身特性从而改善电网运行特性。总体来看，串联型补偿通过线路中串联补偿电压的方式来改变线路的等效阻抗，此时无功功率和有功功率的电能分布都可以得到优化，满足电网性能的要求与目标。

4.3协助设计真空断路器

真空断路器的构造很简单，在合闸这个阶段时会产生比较多的电力压力，使得机器设备所承受的负荷压力较大，所以也容易使设备遭受损坏。为了能够保护设备不受电压的因素造成损坏，在对真空断路器进行设计时，可以将无功补偿技术也运用至此中，使其不仅可以降低此断路器的成本投入，还可以减弱设备运行时的电流压力，保证其能够正常运行。无功补偿技术协助完成的真空切路器在实际的操作时可以缓解电流的输出，使得电流一直保持在一个平衡的状态，能够满足人们对电力的需求并降低电力的损耗。

4.4静止式无功补偿技术

静止式无功补偿装置简称静止补偿器（英文缩写为SVC），主要有断路器和电力电子开关两种，由于用断路器作为接触器的开关速度较慢，不能及时跟踪负荷的无功功率变化，所以应用较少。随着电力电子技术的发展，交流无触点的投切开关开始被大量应用于电力系统中。这种静止无功补偿装置主要包括晶闸管控制电抗器和晶闸管投切电容器，通过用不同的静止开关投切电容器或电抗器，使得它能吸收或发出无功功率，进而增大系统的功率因数，提高系统的稳定性。SVC与一般并联电容器补偿装置的区别在于其能够实时跟踪电网和负荷的无功变化，对系统的无功功率进行动态补偿。

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