风电场电气一次部分的无功补偿技术

风电场电气一次部分的无功补偿技术

吕永昌

大唐云南发电有限公司新能源分公司

摘要：基于人们日常生活中离不开对电能资源的应用，为了缓解供电压力，解决电能供应不足的问题，技术人员开始研究使用清洁型、可再生的自然资源进行发电工作的方法。本文主要介绍的是风力发电技术，在发电过程中，需要安装专用的电气设备。电气的一次部分主要指的是用来完成电压、电流运输工作的相关设备，包括发电机、变压器等等。属于供配电设备的类别，需要在设备当中合理融入无功补偿装置，并以智能电网为基础，研究构建智能化无功补偿系统的方法，解决电能的浪费问题。

关键词：风电场；电气；一次部分；无功补偿技术

风电场是以风力发电为主要发电方式，来为城市提供基础电能，满足人们的日常用电需求。在发电以及供电传输的过程中，涉及到对电气设备的运行管理以及电能的转换工作。为了降低电能在传输过程中的损耗，技术人员正在研究对电气一次部分使用无功补偿技术的方法。

1.风电场电气一次部分设计方案及注意事项

在展开无功补偿设计工作之前，需要分析出电气设备运行期间的哪些环节会产生电能的损耗，以及造成这一现象的具体原因。结合这些问题来优化设计方案，才能推动风电场发电及供电工作的顺利开展。

1.1设计流程

首先，无功补偿设计需要以电网的建设工作为基础，确定电网的传输路线，明确输电工作需要使用的电线种类。其次，根据电气运行安全及变电管理工作需求，确定构建电网结构时需要安装哪些配套的电气设备，并确定日常的电流量、电压量大小。然后，应当根据电能的使用安全问题，做好电气设备及输电线路的接地处理工作。

1.2注意事项

在电网及电气一次部分的相关电气设备投入使用的过程中，需要定期做好运维管理工作，包括设备清洁、养护，故障维修等多个环节。然后，应总结运维管理经验，以风电场的风力发电形势为基础，确定发电过程及供电过程容易出现的电能流失、浪费等问题，以节约能源为基本目标，展开无功补偿研究工作。新时期，常见的无功补偿技术方法有很多，不同方法需要建立不同的管理制度，并注重提升管理人员的技术操作能力，才能保障发电机供电工作的稳步开展状态，推动风电场的可持续发展。

2.自动化无功补偿系统的架构方法及工作原理

在不断扩大电网覆盖面积的过程中，我国开始推行智能电网的架构工作。这就表示传统的无功补偿方法无法满足电网的运行需求，需要建设自动化无功补偿系统，掌握自动控制原理。

2.1系统架构方法

电气一次部分用于供配电传输，在相关电气设备的运行过程中，安装无功补偿装置，并使用计算机系统及物联网技术，将电气设备、感应装置及无功补偿装置连接起来，配合相应的软件系统实现对供配电工作的远程控制，通过自动化调节电流、电压，完成电能转化等工作，达到减少电能损耗的目的。一般在自动化系统架构的环节中，需要设置数据收集层，收集和整理电气设备运行过程中的各项参数，确定参数的取值范围，分析是否存在异常情况。然后，设置核心控制层，做好对电能的调度管理；并根据电气设备出现的异常情况及时采取解决对策，比如断电处理。另外，在无功补偿问题上，需要结合专业的计算公式，计算出补偿方式、补偿量，确定装置的安装位置，从而全面保障智能电网的稳定运行状态。

2.2自动控制原理

无功补偿是在不消耗电能的情况下，完成对电能、电压的调节和控制工作。而这项控制工作需要实现动态管理，且要对电网进行全面的管控。所以，必须要在无功补偿工作中融入自动化技术，构建完善的控制结构体系，为稳定电压，保障电能的使用安全提供基础保障。具体的自动控制原理如下图1所示：

图1 无功电压自动控制原理图

3.常见无功补偿技术的基础操作要点

根据风电场采购的无功补偿装置种类的不同，实际需要使用不同的补偿技术。技术人员应根据无功补偿工作原理，做好对技术操作方法的优化研究工作。

3.1同步补偿

基于人们对电能的使用需求量大，而且对电压、电流大小有一定要求，所以在供电工作中不免要涉及到变电处理的环节，需要使用变电器，这属于电气一次部分的相关设备。在该设备运行过程中，容易出现电能的过度损耗现象。目前，可以应用同步补偿技术吸收无功功率，调节电能功率大小，维持电压稳定，实现高压、低压的灵活切换。具体操作环节需要使用同步电机，这种技术的应用优势是：系统可以自动根据同步电机的过励、欠励状态，进行电能功率调节，最终达到无功补偿的目的。

3.2静止补偿

该无功补偿技术是相对于动态补偿方式而言，诞生的一种新技术。技术特点就是补偿原理简单、操作方法便捷，而且补偿时，需要使用的设备在日常的维修及保养方面的难度低。所以，这是目前应用范围较广的一种补偿方法。另外，这种补偿方式可以进行双向电压、电能功率调节，能够有效提升无功补偿效果。需要注意的是：该技术要对电能元器件进行控制，而且由于相对静止的状态，无法实现对电流、电压及功率的动态管控，需要以人为操作方式展开基础工作，这是目前技术人员需要解决的问题。

3.3电容器的应用

风力发电在目前有着良好的发展前景，不过其有一定的限制条件，就是要保证当地风力充足。为了合理将风能转化成电能，充分发挥出风能的使用价值，应当在能源转换的过程中做好无功补偿工作，这涉及到对专业补偿装置的应用。比如，电容器。根据使用功能的不同，可以分成很多种类，包括投切设备以及补偿设备。多种电容器设备之间可以通过并联的方式连接在一起，共同发挥作用，吸收无功功率，有序对发电装置展开补偿工作。不论使用哪种设备，都需要定期做好设备保养及检修工作，避免影响功率补偿工作的安全性和稳定性。

结语：在风电场进行发电及供配电工作时，应着重掌握无功无偿技术的操作方法，并从电气一次部分的设计工作入手，确定供配电环节需要使用哪些电气设备，制定电网架构方案。然后，应结合信息技术的发展情况，构建智能化的无功补偿系统，这要求技术人员能够掌握电压的自动控制原理。最后，重点结合常见的无功补偿技术操作方法，做好创新研究工作，有序展开对补偿装置的维修及保养工作。

参考文献：

[1]张家林.风电场电气一次部分的无功补偿技术探究[J].电子世界,2015,(14):106-107.

[2]张燕好.风电场电气一次部分的无功补偿技术的问题研究[J].数码世界,2019,(2):182.

吕永昌(1991)，男，助理工程师，主要从事风力发电机组运行、检修维护工作