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摘 要：节能减排是当代经济社会发展的一大目标，也是经济社会可持续发展的重要任务。选择合理的无功补偿方案和补偿技术对电力系统的运行、电网的安全以及经济运行起着重要的作用。然而，目前无功补偿工程中仍存在着很多问题值得分析和思考。本文结合无功补偿技术的原理、功效，分析了当前无功补偿技术在实际应用中存在的一些问题，并对无功补偿技术在电力系统中的节能优化提出有效策略，具有一定的理论参考价值和实践参考意义。
关键词：电气自动化；无功补偿；优化设计；节能降耗
【分类号】：TD327.3
一、引言
随着经济技术的快速发展，人们生活水平的提高，绿色经济理念开始慢慢渗透在人们的生活当中。目前电气自动化技术的
应用在社会的许多领域随处可见，电气自动化技术与人们的生活和工作息息相关，无功补偿技术在电力系统甚至电气自动化整个领域都有着不可替代的作用，其优越性日益凸显。目前很多生产企业依然使用感性负荷的用电设备，这样的设备在运行的过程中吸收了很多的无功功率，系统的电压和功率因数变小，增加了线路损耗，导致系统供电能力下降。通过在电网中装配并联电容器等无功补偿设备，就可以为感性电抗提供一些无功功率，从而为电网电源减轻了提供感性负荷的负担。线路提供的无功功率很少在电网中流动，因而可以降低线路和变压器的电能损失，优化电网系统和安全性，提高经济效益。
二、无功补偿技术概述
2.1 无功补偿运作原理
在电网运行过程中，主要有两种途径能够提供电感负载补偿的无功功率，分别由输电系统提供和补偿电容器。提供电感负载补偿的无功功率有两条途径：一是输电系统提供；二是补偿电容器提供。如果由前者提供，则在设计输电系统的过程中，要同时考虑有功功率和无功功率两方面的因素。因为输电系统在进行传输无功功率的过程中，会引起输电线路和变压器更多的损耗，从而降低了输电系统的经济效益。如果换用补偿电容器来提供无功功率，就不会使得输电系统传输无功功率，这样就有效地降低了无功的损耗，提高了功率因数。电力网的运行过程中，电源输出的视在功率的有效利用程度通常是由功率因数反应的，电路中无功功率可以大大的降低到最小，视在功率可以将大部分用来供给有功功率，从而使得电能输送的功率得到较大的提高。无功功率的传输会加重电网的负荷，增加了电网的损耗，整个系统的电压也会降低。
2.2 无功补偿的作用
无功电源可以减少电力的损失，一般的工厂动力配线根据不同的线路以及各个线路的负载情况，工厂的电力损耗约为总值的2%一3% ，如果在电力系统中使用了电容，提高了功率因数后，总的电流值会得到降低，并可以降低供电端与用电两端的电力损失。无功电源还可以改善供电的质量，提高功率因数，减少负载的总电流和总的电压降。在变压器二次侧增加电容可以改善功率因数，使得二次侧电压有较大的提高。无功补偿可以满足整个电力系统对无功补偿的监测要求，避免了因为功率因数较低而产生的相应的处罚。功率因数得到改善后，线路中的总电流就会相应减少，降低了将要饱和或者是已经饱和的变压器、开关等机器设备以及线路容量的负荷。因而可以采取降低温度的办法来增加设备的寿命，一般是温度降低lO摄氏度，设备的寿命可以延长一倍。
三、无功补偿装备的选配
近几年来，我国进行了大规模的基础建设，大城市电网的建设得到了较快的发展且不断加强。投入无功补偿装置，可提高功率因，但无功补偿要适当，并不是补偿的功率因越高越越好，甚至补偿功率因等于“1”。投入的电容量过多，也会造成过补偿，负载显电容性阻抗，使电流超前于电压，电压升高。实践和理论都可证明，如果把功率因数由0.97提升到理想状态1（只能接理想状态实际不可能达到1），无功电流降低很小，而偿电容却明显增加。这样必然使无功补偿装置的投资增加，提高功率因数还应与投资效果进行综合评估。另外，工矿企业的负载通常是变化的，若满负荷时功率因数为1，低负荷时必然造成过补偿，于是电压升高，无功功率过量，又造成新的浪费。通常按供电部门要求，功率因数在0.93—0.97之间即可。若对用电负荷采取集中补偿，确定无功补偿装置的容量可按下面计算：
Qc=（ tanφ1-tanφ2）Wp/t；
Qc：无功补偿的容量，单位：kvar；
Wp：全年中最大负荷月份的有功电能，单位：kwh；
全月的工作时间，单位：h；
tanφ2：补偿前、后的平均功率因数的正切值。对于个别电动机单独进行无功补偿所需的无功补偿容量可按下面公式计算：
Qc = U：电动机运行电压，单位：KV；
I：电动机的空载电流，单位：Ao。
四、无功补偿技术在电力系统中的节能作用
4.1 正确选择补偿点
目前对于110kV线路无功补偿的计算方法主要有无功均匀分布法、相对分析法和动态规划法。这几种方法从实用性和适用性来看，各有优缺点，其中无功均匀分布法是最简单的，也是最实用的。无功均匀分布法中设计的最佳补偿点在线路全长的三分之二处，最适当的补偿容量是线路总需求无功的三分之二。该方法实现的前提条件是线路无功是均匀分布的，而实际的无功负荷分布并不是均匀的，且负荷节点也不是均匀分布的，因此，需要对无功均匀分布法进行适当的修正。一般以补偿点到线路末端无功负荷约为线路全部无功负荷的三分之一作为条件，在线路相对长度的三分之二处选择相应的节点，节点确定后，即便确定了补偿点。
4.2 选择合理的无功补偿装置
在选择无功补偿设备时一定要特别注意无功补偿设备的性能特点，如果条件允许的话，尽可能选择带有自动投切装置的设备，有些时候还要考虑其他的一些外界因素，如在甘肃省就业考虑到海拔因素的影响。其次，还要考虑无功补偿设备的过电压能力和耐短路放电的性能等。同时注意电容器的抗涌流能力和环境温度差别等。
4.3 选择可靠的投切开关
采用交流接触器投切电容器，因为该装置有较大的冲击电流，严重影响了电容器和接触器的使用寿命。晶闸管投切电容器虽然能够弥补交流接触器投切电容器的不足，但其本身也存在着明显的缺点，该装置存在着晶闸管功率损耗，需要额外安装风扇和散热器进行通风和散热，而风扇不仅影响了装置的可靠性，还具有较大的能耗。智能低压复合开关是第三代低压无功补偿电容器的投切开关，该开关可以使复合开关在接通与断开的瞬间具有可控开关的特点。通过一些运行及试验表明，智能低压复合开关体积小、可靠性较高，可以满足室外环境，能作为长期工作的需要，因而可以推荐使用该投切开关。在电力系统中使用无功补偿技术，怎样合理确定无功补偿容量是一個不可忽视的重要问题。补偿容量是由电力负荷以及补偿前、要求补偿提高后的功率因数值来决定的，具体怎样获得，可以有专门的计算公式获取。合理确定无功补偿容量不仅可以降低网络的损耗，还能够促进节能的效果。另外，要注意到无功补偿所应用的电容器本身就具备一定的抗谐波能力，同时也具有放大谐波的副作用，因而对此问题要更加注重。可以避免电容器以及其他一些无功补偿设备的损坏。
五、总结
综上所述，电能不仅是人们生活中不可缺少的重要能源，还是消耗其他能源生产的能源产品。无功补偿可以解决电网无功容量不足的问题，增加无功补偿设备，提高网络的功率因数，不仅能降损节电，还可以保证电网安全可靠地运行。为社会带来更大的效益。
参考文献：
[1] 于士国. 电气自动化的节能设计技术分析[J]. 硅谷. 2011（15）
[2] 粟增明. 电气自动化的节能设计技术探微[J]. 轻工科技. 2013（07）
[3] 黄轩. 电气自动化的节能设计技术[J]. 科技传播. 2012（01）
关键词：电气自动化；无功补偿；优化设计；节能降耗
【分类号】：TD327.3
一、引言
随着经济技术的快速发展，人们生活水平的提高，绿色经济理念开始慢慢渗透在人们的生活当中。目前电气自动化技术的
应用在社会的许多领域随处可见，电气自动化技术与人们的生活和工作息息相关，无功补偿技术在电力系统甚至电气自动化整个领域都有着不可替代的作用，其优越性日益凸显。目前很多生产企业依然使用感性负荷的用电设备，这样的设备在运行的过程中吸收了很多的无功功率，系统的电压和功率因数变小，增加了线路损耗，导致系统供电能力下降。通过在电网中装配并联电容器等无功补偿设备，就可以为感性电抗提供一些无功功率，从而为电网电源减轻了提供感性负荷的负担。线路提供的无功功率很少在电网中流动，因而可以降低线路和变压器的电能损失，优化电网系统和安全性，提高经济效益。
二、无功补偿技术概述
2.1 无功补偿运作原理
在电网运行过程中，主要有两种途径能够提供电感负载补偿的无功功率，分别由输电系统提供和补偿电容器。提供电感负载补偿的无功功率有两条途径：一是输电系统提供；二是补偿电容器提供。如果由前者提供，则在设计输电系统的过程中，要同时考虑有功功率和无功功率两方面的因素。因为输电系统在进行传输无功功率的过程中，会引起输电线路和变压器更多的损耗，从而降低了输电系统的经济效益。如果换用补偿电容器来提供无功功率，就不会使得输电系统传输无功功率，这样就有效地降低了无功的损耗，提高了功率因数。电力网的运行过程中，电源输出的视在功率的有效利用程度通常是由功率因数反应的，电路中无功功率可以大大的降低到最小，视在功率可以将大部分用来供给有功功率，从而使得电能输送的功率得到较大的提高。无功功率的传输会加重电网的负荷，增加了电网的损耗，整个系统的电压也会降低。
2.2 无功补偿的作用
无功电源可以减少电力的损失，一般的工厂动力配线根据不同的线路以及各个线路的负载情况，工厂的电力损耗约为总值的2%一3% ，如果在电力系统中使用了电容，提高了功率因数后，总的电流值会得到降低，并可以降低供电端与用电两端的电力损失。无功电源还可以改善供电的质量，提高功率因数，减少负载的总电流和总的电压降。在变压器二次侧增加电容可以改善功率因数，使得二次侧电压有较大的提高。无功补偿可以满足整个电力系统对无功补偿的监测要求，避免了因为功率因数较低而产生的相应的处罚。功率因数得到改善后，线路中的总电流就会相应减少，降低了将要饱和或者是已经饱和的变压器、开关等机器设备以及线路容量的负荷。因而可以采取降低温度的办法来增加设备的寿命，一般是温度降低lO摄氏度，设备的寿命可以延长一倍。
三、无功补偿装备的选配
近几年来，我国进行了大规模的基础建设，大城市电网的建设得到了较快的发展且不断加强。投入无功补偿装置，可提高功率因，但无功补偿要适当，并不是补偿的功率因越高越越好，甚至补偿功率因等于“1”。投入的电容量过多，也会造成过补偿，负载显电容性阻抗，使电流超前于电压，电压升高。实践和理论都可证明，如果把功率因数由0.97提升到理想状态1（只能接理想状态实际不可能达到1），无功电流降低很小，而偿电容却明显增加。这样必然使无功补偿装置的投资增加，提高功率因数还应与投资效果进行综合评估。另外，工矿企业的负载通常是变化的，若满负荷时功率因数为1，低负荷时必然造成过补偿，于是电压升高，无功功率过量，又造成新的浪费。通常按供电部门要求，功率因数在0.93—0.97之间即可。若对用电负荷采取集中补偿，确定无功补偿装置的容量可按下面计算：
Qc=（ tanφ1-tanφ2）Wp/t；
Qc：无功补偿的容量，单位：kvar；
Wp：全年中最大负荷月份的有功电能，单位：kwh；
全月的工作时间，单位：h；
tanφ2：补偿前、后的平均功率因数的正切值。对于个别电动机单独进行无功补偿所需的无功补偿容量可按下面公式计算：
Qc =
I：电动机的空载电流，单位：Ao。
四、无功补偿技术在电力系统中的节能作用
4.1 正确选择补偿点
目前对于110kV线路无功补偿的计算方法主要有无功均匀分布法、相对分析法和动态规划法。这几种方法从实用性和适用性来看，各有优缺点，其中无功均匀分布法是最简单的，也是最实用的。无功均匀分布法中设计的最佳补偿点在线路全长的三分之二处，最适当的补偿容量是线路总需求无功的三分之二。该方法实现的前提条件是线路无功是均匀分布的，而实际的无功负荷分布并不是均匀的，且负荷节点也不是均匀分布的，因此，需要对无功均匀分布法进行适当的修正。一般以补偿点到线路末端无功负荷约为线路全部无功负荷的三分之一作为条件，在线路相对长度的三分之二处选择相应的节点，节点确定后，即便确定了补偿点。
4.2 选择合理的无功补偿装置
在选择无功补偿设备时一定要特别注意无功补偿设备的性能特点，如果条件允许的话，尽可能选择带有自动投切装置的设备，有些时候还要考虑其他的一些外界因素，如在甘肃省就业考虑到海拔因素的影响。其次，还要考虑无功补偿设备的过电压能力和耐短路放电的性能等。同时注意电容器的抗涌流能力和环境温度差别等。
4.3 选择可靠的投切开关
采用交流接触器投切电容器，因为该装置有较大的冲击电流，严重影响了电容器和接触器的使用寿命。晶闸管投切电容器虽然能够弥补交流接触器投切电容器的不足，但其本身也存在着明显的缺点，该装置存在着晶闸管功率损耗，需要额外安装风扇和散热器进行通风和散热，而风扇不仅影响了装置的可靠性，还具有较大的能耗。智能低压复合开关是第三代低压无功补偿电容器的投切开关，该开关可以使复合开关在接通与断开的瞬间具有可控开关的特点。通过一些运行及试验表明，智能低压复合开关体积小、可靠性较高，可以满足室外环境，能作为长期工作的需要，因而可以推荐使用该投切开关。在电力系统中使用无功补偿技术，怎样合理确定无功补偿容量是一個不可忽视的重要问题。补偿容量是由电力负荷以及补偿前、要求补偿提高后的功率因数值来决定的，具体怎样获得，可以有专门的计算公式获取。合理确定无功补偿容量不仅可以降低网络的损耗，还能够促进节能的效果。另外，要注意到无功补偿所应用的电容器本身就具备一定的抗谐波能力，同时也具有放大谐波的副作用，因而对此问题要更加注重。可以避免电容器以及其他一些无功补偿设备的损坏。
五、总结
综上所述，电能不仅是人们生活中不可缺少的重要能源，还是消耗其他能源生产的能源产品。无功补偿可以解决电网无功容量不足的问题，增加无功补偿设备，提高网络的功率因数，不仅能降损节电，还可以保证电网安全可靠地运行。为社会带来更大的效益。
参考文献：
[1] 于士国. 电气自动化的节能设计技术分析[J]. 硅谷. 2011（15）
[2] 粟增明. 电气自动化的节能设计技术探微[J]. 轻工科技. 2013（07）
[3] 黄轩. 电气自动化的节能设计技术[J]. 科技传播. 2012（01）