電氣自動化過程中無功補償技術的相關分析

閆智星

摘 要：隨著科學技術水平的不斷提高，無功補償技術日漸成熟，并于電氣自動化領域獲得理想應用。文章圍繞電氣自動化過程中無功補償技術的應用進行相關分析，首先概述了無功補償技術現狀及特點，其次研究了電氣自動化中無功補償設計以及裝置，再次討論了電氣自動化中無功補償裝置的合理選用，分析了電氣自動化中無功補償技術應用存在的問題及解決對策，最后展望了無功補償技術的發展前景，以期為業內人士提供有益參考。

關鍵詞：電氣自動化；無功補償技術；應用

引言

隨著電氣自動化技術水平的不斷提高，電氣自動化設備中的單相電力牽引負荷所帶來的變化更加復雜，同時與之相關的非線性因素也在持續強化，這給該領域中無功補償技術的應用提出了更為嚴格的要求[1]。下文將圍繞電氣自動化過程中無功補償技術的應用進行相關分析。

1 無功補償技術概述

1.1 無功補償技術現狀

在借鑒國外先進技術的基礎上，我國對電氣自動化過程中無功補償技術以及諧波綜合治理進行了比較深入的研究，如在基波下補償牽引負荷所對應的感性無功功率，改善電氣自動化的應用狀況，包括提高電氣的功率因數，降低實際負荷，濾除干擾諧波等，從而為電力系統的可靠運行提供有力保障。

1.2 無功補償技術特點

在異步電動機中，無功功率浪費甚至超過60%；在變壓器中，無功功率浪費甚至超過20%[2]。由此可見，在工業生產中，無功功率消耗主要來源于異步電動機和變壓器。為了發揮出最佳功能以及效率，補償各類供用電設備帶來的無功功率損失，通常采用兩種無功補償方式，一個是靜態無功功率補償，另一個是動態無功功率補償，從而滿足設備經濟運行的要求。

2 電氣自動化中無功補償設計以及裝置研究

2.1 設計部分

（1）應用電力電容器時應遵循平衡原則，如果是高壓無功負荷，則借助高壓電容器予以補償。如果是低壓無功負荷，則借助低壓電容器予以補償；（2）在設計變壓器數量等的過程中，應注意削弱電線線路之間的感抗，從而促進用電裝置自然功率的提升；（3）可根據需要選用并聯電力的電容器以達成相應的設計目標。

2.2 裝置部分

（1）機械式投切電容器能夠很好地滿足負荷補償的動態或靜態需求，不僅成本低，而且能夠滿足電氣自動化對穩定性以及可靠性的需求；（2）高壓并聯電容器的工作原理是，以自動或者手動方式對交流接觸器等進行合理投切。然而，投切操作容易形成大強度的合閘電流，所以，實際應用時不允許過度頻繁投切；（3）晶閘管投切電容器利用先進的自動控制技術以實現對無功電流的實時監測，同時借助試驗方式展開分析和判斷，從而完成相應的自動控制操作。

3 電氣自動化中無功補償裝置的合理選用

在實際選用工作中，應遵循實事求是的原則，深入了解和分析電網的負荷特征，以此為基礎選用適宜的無功補償裝置[3]。

首先，對于機械式投切電容器而言，其適合那些采用連續工作制的工業企業，該類企業的主要用電設備具有相對較長的運行周期，同時用電負荷較為平穩。筆者單位下屬企業淀粉廠的熟膠粉生產線可選用機械式投切電容器，將其設置在低壓配電室中以發揮其集中無功補償作用。其次，晶閘管、機械式投切電容器的聯合應用，比較適合大功率的電力網絡。筆者單位的辦公建筑涉及大功率用電裝置（如高層電梯等）的應用，存在嚴重的無功負荷耗損問題，因而可選用兩種電容器聯合應用的方式，以最大限度地滿足辦公建筑對電力負荷的實際需求。第三，對于晶閘管投切電容器而言，其比較適合那些存在大量沖擊性負荷的電力網絡，能夠及時且有效地補償損耗的無功負荷。筆者單位下屬企業機械廠（以生產同心牌塔機為主）擁有大量的電焊機與沖擊機床，因而可選用晶閘管投切電容器以有效補償損耗的無功負荷。

4 電氣自動化中無功補償技術應用存在的問題及解決對策

首先，電氣自動化系統中的諧波有可能明顯縮短無功補償裝置中電容的使用壽命。當前的電容器雖然具有較為理想的抗諧波能力，然而個別裝置在運行狀態下，自身也會形成諧波，如果系統內部諧波大于自身可以承受的上限，則會受到巨大損害，甚至無法繼續工作[4]。

其次，我國應用于電氣自動化領域的無功補償技術由于起步較晚，因而仍舊存在各種不足，還存在很大的完善空間。無功補償的容量配置方面仍舊有一些不完善的地方，給電氣自動化系統的日常運行埋下了一定的安全隱患。其原因主要是，受技術水平和實踐經驗制約，對無功補償裝置進行配置時有可能存在個別漏洞，形成電路高負荷狀態下功率因數偏低以及低負荷狀態下功率因數偏大的問題，從而使得該技術無法發揮出理想的效果，嚴重情況下甚至影響整個電氣自動化系統的正常運行。

所以，在電氣自動化過程中應用無功補償技術時，應特別關注該技術在配電網中的應用問題，從而最大限度地減少電流在流通環節出現的損耗，滿足節能要求，與此同時，還能夠發揮減輕變壓器負荷的功能[5]。另外，應當緊緊結合電氣自動化系統的實際應用情況，即根據系統特點以及功能為其選擇和應用最適宜的無功補償技術，從而盡可能地保證所有區域技術應用的合理性以及安全性。最后，應重視和做好對用電設備側無功補償控制和管理工作，提高相關人員對無功補償技術的了解和掌握，科學降低電氣自動化系統的實際耗電量。

5 無功補償技術發展前景

在混合式解決方案中，并聯混合式有源濾波的無功補償方案較為先進，可以很好地解決由于電力牽引負荷變化難以控制而導致的電力濾波器補償量相對偏大的問題。另外，該方案也適用于大規模電氣自動化系統的無功補償，其主要原理在于利用LC與APF的有機混合[6]，對諧波采取一種注入式的無功補償。上述方案實施成本不高，具有較為理想的效益和投資性價比，尤其適合低壓電網的應用。

在電網線路分散設置電容器組可以達成無功分散補償的目的。由其實踐運行可知，這種分散補償的方案不僅便于施工和維護，而且實施成本不高，同時還具有運營安全可靠的優點，另外，在強化電網力率方面效果明顯。相較集中補償而言，這種分散補償更加靠近負荷末端。

上述兩種無功補償技術憑借自身諸多優勢開始應用于工業實踐，并表現出了較為理想的發展前景。

6 結束語

電氣自動化過程中引入和應用適宜的無功補償技術，能夠快速且靈活地對系統予以有效的無功補償，顯著降低電氣自動化系統的能耗，同時還能提高系統運行的穩定性以及安全性，將會為企業創造更大的經濟效益和社會效益。

參考文獻

[1]劉文軍，包珂蟬.淺析無功補償技術在電氣自動化中的應用[J].科技與企業，2013，19：273.

[2]李瑾，吳燕.對無功補償技術在電氣自動化中的應用探討[J].科技與企業，2013，19：312.

[3]孔琳琳.電氣自動化中無功補償技術的應用解析[J].電子技術與軟件工程，2014，17：252.

[4]程錦.無功補償技術在電氣自動化中的應用探微[J].經營管理者，2014，15：381.

[5]林立群.分析無功補償技術在電氣自動化系統應用的價值[J].中國科技信息，2013，8：114.

[6]黃飛.電氣自動化運行中無功補償技術研究[J].硅谷，2012，24：80-81.