电气自动化中无功补偿技术的运用解析

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　　摘 要 在科学技术不断发展的背景下，电气自动化技术发展迅速，无功补偿技术发挥的作用也愈加明显，为推动电气领域发展创造了有利条件。基于此，分析无功补偿技术，重点探究了无功补偿技术在电气自动化中的应用。
　　关键词 电气自动化；无功补偿技术；无功功率
　　引言
　　随着国家能源需求的增加和常规能源储量的限制，开发风能、太阳能、生物质能等新型能源是当今我国能源行业发展的趋势。风能是由于空气流动而为人类提供可持续利用的能量，具有储量丰富、分布广泛和绿色环保等优点，是当今开发潜力大、商业化发展前景好的新型能源。风电作为一种可再生的绿色能源，发展迅速，风力发电的输出功率受风速影响很大，输出功率不稳定，具有波动性和间歇性。我国风电装机容量大、集中度高、大规模并网运行影响电网的安全性、稳定性。目前风功率预测水平难以满足电力系统实际的运行需要。本文针对实际运行中有功功率输出波动大、无功需求量大且变化相对较快时，单依靠电容器组快速投切不能满足控制要求的问题，提出了无功补偿装置改造的方案及运行效果[1]。
　　1 宁夏长山头风电场输电现状
　　宁夏长山头风电场安装66台发电机，其风机不能满足无功电压控制系统控制无功输出，不满足对并网点电压的控制要求。在电网短路故障电压跌落期间，风电机组继续发出有功功率，为保证风电机组不脱网，需要吸收无功功率。因此需要具有动态无功补偿装置输出动态无功功率[2]。长山头风电场输出电压在110.5-114.5kV之间变化，并且大部分时间内电压低于113kV，并且不能满足电网电压、动态调节及响应时间的要求。电网要求110kV电压值变化在113.5-116kV之间，风电场出口电压为恒电压运行模式，110kV电压合格率应达到99.80%。风电场应确保无功补偿装置的动态部分能够自动调节，电容器、电抗器支路在紧急情况下应快速正确投切。固定电容器组不能动态调节改变自身无功输出，电压控制不能满足电网电压的变化，且随着风电场的大规模并网，一旦电网出现故障，单个风电场出现脱网，可引起整个电网风电场机组脱网，严重影响电网安全稳定运行。为了整个电网安全稳定运行，电网公司要求风电场具有动态无功补偿，否则进行严重的经济考核[3]。因此长山头风电场无功补偿系统需要进行升级改造，实现动态调节，满足电网要求。
　　2 宁夏长山头风电场动态无功补偿技术改造的实施
　　为了实现长山头风场电压及动态调节的要求，将原固定电容器组改造为无功发生器（SVG）动态无功补偿装置，解决目前存在的问题[4]。长山头风电场风机部分感性无功损耗约为3.14MVar，箱变部分无功损耗为2.97MVar，集电线路部分无功损耗约为2.46MVar，主变部分感性无功损耗约为5.25MVar，送出线路一半感性无功损耗约为0.18MVar。根据以上容量计算，长山头风电场采用静止无功发生器，型号为：PCS-9583-HSVG-Y10-12，简称SVG，SVG装置额定补偿容量为-12（感性）～12Mvar（容性）无功连续可调。保护装置使用SPC641（电容器保护），出线开关柜内CT更换为3只干式电流互感器（LZZBJ9-10-1000/5P30/0.5/0.2S），综合自动化系统为南自晋能自动化有限公司的PS600系统。该系统电压范围在114.5-116kV之间，满足了电网电压113-116kV的变化，实现了①无功控制系统对并网点电压的控制具有电压稳定的作用；②响应时间不大于5ms；③具有短时过载能力，过载无功补偿容量为成套装置总容量的10%、时间持续3min开始报警，过载无功补偿容量为成套装置总容量的20%、时间持续1分钟保护停机；④提高了110kV母线考核点的实时功率因素（高于0.95）；⑤调节速度快、调节平滑、切换损耗低[5]。
　　3 动态无功补偿改造在风电场中的意义
　　①实施SVG改造后，长山头风电场输出电压实现了AVC控制系统，并且实现了实际电压和目标电压追踪控制。②通过应用SVG进行无功补偿改造后，满足了电网无功动态调节、无功控制系统、电压合格率要求。电网出现故障时，电压瞬间发生跌落，风电场可以迅速输出无功功率，保证风场内风电机组不脱网，确保电网安全，并且满足了电网要求，避免了电网经济考核，每年为企业节约196万元。③通过应用SVG进行无功补偿改造后，当电网系统故障或负荷突增时，快速提供动态无功支撑，确保母线电压稳定，防止发生暂态电压崩溃，改善了系统电压稳定性[3]。④由于进行了无功补偿，可使补偿点以前的线路中通过的无功电流减小，从而使线路的供电能力增加，减小损耗，每年节约线损费用约35万元。确保了110kV/10kV母线电压维持恒定运行，提高了变压器、输电线路、风电机组的功率因数。⑤对无功功率进行自动补偿以提高功率因数，防止无功倒送，从而节约电能，提高运行质量都具有非常重要的意义。
　　4 结束语
　　综上所述，电力随着社会发展不断进步而逐步加快发展脚步，近年来，风电机组接入电网之后对其稳定性造成了极大的影响，文章主要分析了风电接入电网之后的影响因素分析，阐述了无功补偿方案的拟定，进一步促使我国风电机组接入电网之后运行更为合理。
　　参考文献
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　　[2] 徐晓刚，黄嘉健.面向配电网无功補偿协同优化的混合算法[J].自动化技术与应用，2018，（2）：10-15.
　　[3] 朱晶晶，曾龙，王善彪.智能无功补偿技术在电气工程自动化中应用[J].山东工业技术，2017，（10）：160-160.
　　[4] 张明辉，吴心国，傅磊.工程电气及其自动化无功补偿技术的实际应用[J].自动化应用，2018，（04）：160-161.
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