電氣自動化中無功補償技術探析

袁宏普

（1.河鋼股份有限公司承德分公司，河北 承德 067000；2.河北省釩鈦工程技術研究中心，河北 承德 067000）

電網在人們的生活中越來越重要，隨著存量的增加，對功率的要求也逐漸提高。無供電源與有功電源相似，可以為電力體系的電能、電壓品質提供保障，使網絡損耗量逐漸降低，確保電網體系安全穩定運行。在電力體系中，只有保證無功功率的平衡，才能確保電力系統穩定性，如果出現問題會導致體系的電壓降低，使電力設備出現損壞，嚴重時會導致系統瓦解。隨著電網存量的增大，網絡中的電壓逐漸下降，功率因素降低，電氣設備的利用率下降，網絡傳輸能力受到影響，損耗量不斷加大。因此，解決網絡補償問題具有重要意義，可以提高網絡降損節能水平。

1 無功補償原理

無功補償的原理通過無功支持服務或無功電壓控制服務可以進行無功補償，運用發電機組中的無功補償裝置，向電網內部逐漸輸入無功功率，確保系統正常運行使電壓的波動范圍在標準允許區域之中，在電力體系發生故障后及時提供無功支持，防止影響進一步擴大。電力體系中增加的電壓與各用電設備吸收的無功功率具有密切聯系，在標準電壓數值的附近，無功功率數值會隨著電壓值的變化而發生變化。如果系統中接入的負荷電壓降低，就需要通過無功功率補償的方式確保系統正常運行。無功電壓調控是一種輔助性功能，能夠為電力體系安全運行做出保障，是電能交易順利開展的重要支持之一。不僅能夠減少電網中的有功功率損失、提高傳輸的速度，還能為電能的品質提供保障，使供電系統安全穩定運行，提高產業的經濟效益[1]。

2 無功補償技術在電氣自動化中的優勢

目前由于無功補償技術有著諸多優勢，致使該技術在電氣自動化領域得到有效應用，并且發揮著重要的作用，取得了顯著性的應用成效。具體主要體現在以下方面內容：其一，提高電壓質量。眾所周知，在電壓的具體使用過程中，在所難免會出現一定的損耗，并且電壓的質量會隨著消耗的增多而降低。反而言之，電壓損耗越低、電壓質量越高。在電氣設備的實際運行過程中，能否充分保證電氣設備安全穩定的運行，在很大程度上受到電壓質量所影響。無功補償技術在電氣自動化領域的應用，能夠有效的控制電路輸送中的無功功率，最大限度將電壓耗損控制在可控的范圍內，減少能量方面的損耗。以此來滿足電氣設備運行所需，進而促進電氣設備始終處于穩定的運行狀態。其二，降低資金方面的投入。由于無功補償技術有效的控制了無功功率，這在一定程度上合理優化了電力功率，有效的減少了資金方面的投入。此外，電壓器的運轉功率也會在該過程中得到顯著提升，對運行過程中的設備要求也不斷降低，這樣就可以有效的控制和節省用于輸變電設備的投入資金。因此無功補償技術在電氣設備中的應用可以有效降低企業的投入成本，使得企業經濟效益得到全面提高。其三，加強電路的輸送能力。在電力輸送無功率的過程中，倘若其處于有功的情況下，此時功率因素以及其所傳輸的電力功率與實際運輸功率呈反比，在這個過程中使用無功補償技術可以大大提高電路的功率因數，這樣電氣設備實際運行中的功率就會不斷降低，有效降低了電路運行的負荷，提高電路的功率運輸效率[2]。

3 電氣自動化中無功補償技術應用

3.1 對回路電流進行無功補償

由于電流本身具有連續性，所以，在回路電路當中必然存在回路電流，而電流也必然會產生一些電能損耗。因此，對回路電路進行無功補償，可以有效降低電能損耗，其補償方式主是要通過濾波器原理對回路電流進行無功補償。電源中的濾波器是一種由電容、電感和電阻共同組成的濾波電路，通過它可以濾除電路中的指定頻點，最終得到特定頻率的電源信號。因此，通過在電路中安裝濾波器，可以使濾波器頻率范圍得到優化調整，并且使濾波器中的電容電流與回流電路中的感性電流互相抵消，最終使回流電流保持在一種相對穩定的運行狀態中，不再持續做功。在電路穩定運行狀態下，還可以同時串聯濾波器適量地降低電壓，從而對回流電路進行無功補償[3,4]。

3.2 真空斷路器投入電容器中的應用

根據對無功補償技術的研究發現，該技術主要運用于元器件當中。真空斷路器作為重要的元器件，有著操作便捷、經濟成本低等優勢，但該技術也存在著諸多缺陷。當容器和閘的過程中，此時便會形成一種極高的電壓，如果在長時間高壓的影響，將會縮短電容器的使用壽命。在這種情況下，要想有效的解決這一問題，則需要注重發揮無功補償技術的作用，運用該技術對元器件進行改造，不但有助于提高元器件的性能，更主要的是保證了其使用壽命。此外，無功補償技術的有效運用，還能夠使得電氣自動化系統運營成本降低，實現經濟效益的最大化。

3.3 故障診斷中的應用

系統故障診斷裝置使用智能無功補償技術，能有效地對故障信息進行及時的檢修，提高故障的診斷效率。在電力工程運作中，變壓器占據著關鍵地位，它是系統運作的重要部分，這就意味著在電氣工程自動化應用中，使用智能無功補償技術，能夠將系統發生的概率降到最低，實現自動化無人操作，對故障進行以下的高效診斷：

（1）能對變壓器滲出的油進行分析，進而找到變壓器又發故障的原因，對故障進行準確定位。

（2）使用智能無功補償技術還能夠對電力系統產生的故障進行檢修，提高運行效率，減少企業產生的經濟損失。近年來，在科學技術的推動之下，智能技術實現全面發展不僅使用在變壓器、開關，還是用在發動機等設備裝，它能快速解決故障，提高系統的安全性能。

3.4 智能補償投切開關

伴隨著科學技術的快速發展，各類電能設備不斷顯現，人們對電力需求也日益劇增，傳統電網配置無法滿足現代化的建設需求，這時在電氣工程自動化應用過程中需要以機電一體化為主，做好電力資源的靈活分配，充分發揮最大化的功率效果，這時可以選擇安裝智能真空開關，可以使用低壓真空滅弧室和永磁操作，延長電網的使用壽命，還能夠提高系統運作的可靠性。此外，不僅包括真空開關，自動化無功補償還包括真空斷路器能夠有效地通過真空斷路器投切電容器的方式，減少設備串聯產生的諧波，降低運作成本，對濾波器和變壓器進行科學設置，提高電容器的節能調控水平。自動化無功補償技術在使用過程中，它不僅提高用電的效率和管理水平，還能夠將濾波器和變壓器進行組合，提高電壓靈活調解能力，給人們的生產生活帶來巨大的便利[5]。此外，它還能夠對自動化無功補償進行工作控制，依托傳統的工作理念，提高系統的保護值和電壓的調控，降低諧波產生的不良影響，創造更大的價值。

3.5 在電氣自動化當中的應用

無功補償技術在具體應用過程中，需要注重提升相關技術。但在電氣自動化中的應用時，如若單純依靠提升相關技術，則無法實現無功補償技術的全面普及。基于當前這種情況下，相關部門要注重提高對該技術的重視度，要意識到無功補償技術的重要性，在保證電氣自動化系統獲得最佳補償量的基礎上，還需要結合具體實際情況，縮減無功功率的損耗。此外，強化對電網設備管理，為了保證無功補償技術得到科學落實，通常情況下主要依靠嚴格的工作流程及監管體系實現，最大限度發揮該技術的作用。不但有助于促進電能應用率得到全面提升，而且有效的保證了電氣自動化系統的效益。

3.6 應用于電容器同固定濾波的結合

電容器和固定濾波的結合在為電氣自動化系統實現智能無功補償的過程中可以說是必然趨勢，此二者結合是具有一定科學性的，其主要目的就是更加合理地對電壓消耗進行調整。但是在推行該項措施的前期階段，相關工作人員還是要根據電氣自動化系統的實際運行情況，對電流電壓量值以及能耗情況進行全面了解和分析，然后有針對性地做出調整計劃，比如電力系統中變壓器母線的設置等，通過這些設置來改變功率消耗狀態，盡力達到無功補償效果。有研究表明，利用靜壓管來進行智能無功補償，可以更加可靠地保障電氣自動化裝備的運行功能。但是目前而言，我國的智能無功補償技術雖然取得了很多成績，但是該種技術方法還未能全面普及應用，仍然處于測試研究階段。當在電氣自動化系統中使用智能無功補償技術時，會有大量的無功電流涌向高壓變電站，然后再經由相應的輸電線路將電能傳送給低壓變電站。但是該過程電力能源需要進行遠距離傳輸，如果使用的無功補償技術配置不合理，也會出現無功功率向配電網倒送的現象，反而造成更大的電力能源損耗。相反，如果該技術能夠進一步得到優化改進，我國電力行業的發展水平必然能夠邁入新的臺階。

4 無功補償技術在電氣自動化中的應用發展意見

4.1 重視配電網的電能消耗

在電氣自動化中應用無功補償技術，需要從根本上重視無功補償負荷電流在通過線路和變壓器時產生的電能消耗，在整個過程中功率因數變得越低，電線損失就變得越大。安裝無功補償技術裝置，能夠最大限度地減少負荷的無功功率消耗，從而提高功率因數，為電氣自動化工作過程減少使用資金成本。

4.2 加強用戶側管理

當相關施工單位使用無功補償技術時，應該注重加強用戶側無功補償的管理，以及對節能降損的宣傳力度，從根本上促使相關的用戶能夠認識到即使沒有進行功率考核的小容量用戶，積極的應用無功補償技術也能夠減少內部因傳輸和分配無功功率造成的有功功率虧損現象。隨著電子科學技術的快速發展，社會大眾將具有調節能力的無功補償技術裝置應用到各個領域的生產過程中，這些無功補償裝置能夠很好地滿足施工現場的需求，及時有效地對系統進行無功補償。

4.3 輸電方式中無功補償的有效應用

正確選擇和應用輸電方式是確保無功補償技術能正常發揮作用的前提條件，不合理的輸電方式可能會導致能量的大量損失，供電單位通過由高到低的輸電方式進行電力輸送，輸送距離較遠，無功補償技術不能發揮應有的效果導致傳送失敗。供電企業從整體出發，對技術設備系統進行有效的控制，在對技術進行運用時有效避免無功倒送的出現，讓無功倒送能在無功控制器作用下有效的控制。讓輸電高中低一次輸送防止因逆流而產生的不利影響，無功逆流現象的潛在危害加大了設備的折舊率，使得設備使用效率降低的同時還會帶來能量的損失帶來很大的經濟影響，所以在進行輸電時要控制好每個線路每個元件的正常運行[6,7]。

5 結語

綜上所述，對于無功補償技術而言，其最大優勢在于能夠在電氣自動化設備運行的過程中降低電能損耗，使電路始終處于高效運行的狀態下。在供電過程中，通過無功補償技術可以使電力用戶的利益得到保障，提高供電企業的服務質量與經濟效益。因此，有必要針對無功補償技術的應用方法進行持續不斷的研究，使其發揮出更大的作用價值。