電氣工程及其自動化無功補償技術的應用

許 哲

（鄭州工業應用技術學院，河南 新鄭 451150）

0 引 言

在國家基礎設施建設過程中，電網為日常生產和生活提供了必要幫助。近年來，基于現代工業水平的提升，電氣工程取得了理想發展。然而存在的能耗問題卻始終未得到解決，在一定程度上影響了資源節約型與環境友好型社會的建設與發展。電氣工程應盡量避免發生電力資源浪費情況，只有這樣，才能夠加快此行業的發展速度。因此，深入研究并分析電氣工程及其自動化無功補償技術的應用十分有必要。

1 無功補償技術應用于電氣自動化工程中的現實意義闡釋

通過合理運用無功補償技術，能夠全面提高電網質量與安全性，使系統電壓更穩定，并在對調節器科學配置的基礎上提高了系統輸電能力。在電氣自動化系統中引入無功補償技術，可預防由高次諧波引起的用電器溫度過高現象。在電網負載功率因數提高方面，無用補償技術的作用十分關鍵，特別是在降低用電設備電存量方面的作用效果顯著[1]。基于不平衡三相負荷條件，無功補償技術的應用可使三相視在功率處于平衡狀態，進一步改善電力系統性能。此外，通過運用無功補償技術，同樣可降低電網有功損壞的發生率，增強電力系統無功功率流動控制效果，實現改善電能質量的目標，進一步優化系統抗干擾的能力。對于動態無功補償裝置，在引入無功補償技術時，調節器的科學化配置能夠明顯改善電力系統輸電線的動態化輸電能力[2]。

2 無功補償技術概述

2.1 內 涵

無功補償技術的基礎是無功補償理論。該技術可以在相同線路中并聯感性功率負荷與有容性功率負荷裝置，可以在電網中實現電能在兩種負荷間的任意交換，并且為對方補償所需的無功功率。在提高供電系統電網功率的基礎上，控制供電設備與線路等的電能損耗，盡可能優化供電效率，可確保電網運行的安全性與穩定性。將并聯補償電容器應用于電網中，使得變壓器的負載電壓因受到影響而改變，為保證質量較高的負載電壓，則要結合具體狀況投入或者是切除電容器無功補償。調整電容器投入時，一般通過cosφ0與cosφ代表投入電容器之前和投入電容器之后的變壓器負載因數和負載側功率的增加因數，通過U20和U2+分別達標投入電容器前后變壓器負載電壓以及電壓增加數值，它們之間具有以下的關系：

其中，U2N與UX分別代表了變壓器負載側的額定電壓和電源側的運行電壓。在變壓器實際運行過程中用U1代表電壓。當電容器切除的時候，若使用cosφ0與cosφ代表負載側的功率與減少因數，那么U20和U2-則可以代表電容器切除狀態下的負載側電壓數值和電壓的減少數值，兩者具有以下關系：

2.2 技術特點

現階段，計算無功服務的費用相對復雜且涉及內容十分廣泛。長期以來，在計算有功服務的時候，主要是以費用作為對象完成計算，因而計算相對簡單。但計算無功費用時需根據無功補償設備與系統投資的實際費用加以計算，因項目復雜性較為明顯，所以增加了無功服務費用計算的復雜程度[3]。以設備角度分析，有功功率補償的主要來源是發電機組與設備，而無功功率補償的主要來源相對較多，且會涉及諸多設備種類。通常情況下，無功補償技術的應用可合理化地改造發電機組，對補償設施加以補償，同時也能夠補償線路配置。

在無功補償的實際應用過程中了解到，該技術同樣會受到部分條件約束，尤其是距離限制。若無功功率補償的距離較遠，則供電側與受電側的電壓差值就會相對較大，增加了危險系數，進而產生嚴重損耗，在一定程度上影響了供電線路經濟效果。為此，大部分區域開始引入就地補償并輔之集中補償，進而實現補償目的[4]。在供電過程中，大部分設備間均借助電磁感應傳輸能量。無功補償技術的應用目的是在傳遞電磁感應能量期間盡可能降低損耗，實現功率損耗的最小化。大部分區域開始引入感性無功功率達到無償目標。通過合理運用無功補償技術，能夠使供電系統趨于穩定，并借助發電機組將無功功率輸送至配電網中，以保證系統運行更加穩定。此補償模式可吸收無功功率，在電力系統發生故障時盡可能規避發生中斷，增強系統的安全水平。

3 電氣工程及其自動化無功補償技術應用現狀

在電氣系統中，無功補償技術的作用不容小覷。在系統運行期間，需開展電氣輸送工作，出現無功現象將直接增加電力損失。將無功補償技術應用其中，可降低無功功率，一般借助控制電網功率實現這一目標。無功功率偏高，很容易增加電力系統內部設備損耗，進而產生不可估量的經濟損失，甚至會影響電力供應，降低用戶生活質量[5]。在無功補償技術的作用下，電力系統負荷明顯降低，無功功率也隨之減少，一定程度上優化了電力利用率，以免在電路輸送過程中資源損失過量。

目前，無功補償技術始終存在系列問題有待解決，最主要的就是裝置內的真空斷路器。受技術條件約束，在斷路器閉合狀態下會形成高壓而影響無功補償裝置，對電氣自動化系統產生不利影響。與此同時，無功補償裝置的安裝位置也會影響實際的工作效率和裝置的使用時間。在國內部分電力系統中，補償裝置安裝位置不合理的情況始終存在，在變電站周圍安裝補償裝置很容易改變電路內的電壓，影響周邊電路功率。一旦功率變化幅度明顯，還會增加補償裝置的負荷，為補償裝置工作效果帶來不利影響。

4 電氣工程及其自動化無功補償技術實現路徑

對于電氣設備電路而言，能量轉換一般可借助兩種容性功率轉換得以實現。若并容性負荷輸出的是無功功率，那么可有效補償感性負荷。通常情況下，電力系統內的設備會安裝無功補償設備，實現能耗下降和提升輸出功率的目標。當前，我國電氣自動化無功補償實現方式主要集中在以下3個方面：集中補償借助并聯形式在高壓輸電線路與低壓輸電線路安裝電容器；分組補償將電容器安裝于并聯電路內的車架電平或變壓器的低壓一側；單臺電動機補償在連接并聯電容器與單臺電動機的情況下實現補償目的。

5 無功補償技術在電氣自動化系統中的具體應用

以上展開了對電氣工程及其自動化和無功補償技術的相關性研究與探討。為彰顯電氣自動化系統的價值與作用，可將無功補償技術應用其中，以下將通過多個方面探究該技術的具體應用，以供參考。

5.1 智能補償投切開關的選用

基于科技水平的提升，各種電能設備隨之出現，而人們的電力需求量也隨之增加，既有電網配置很難與現代設備需求相適應。為此，機電一體化理念應運而生，在融合電氣工程和自動化技術的基礎上，可靈活地分配電力資源，以全面增強供電的效果。在機電一體化設計的過程中，可使用智能真空開關。以低壓真空滅弧室和永磁操作機構的聯合應用為基礎，延長電網使用壽命，優化系統可靠性能，而且可縮減成本，增強系統運行的安全性。除此之外，自動化無功補償也要運用真空斷路器實現電容器投切，以免電容設備和電感設備在串聯時形成諧波，更好地節省成本。作為設計工作人員需要科學化地設計濾波器和變壓器，合理化地調節電抗器。

5.2 配電線路中的應用

分支線路對無功補償技術的應用最重要的就是確定線路內的無功功率損耗量，并結合所需補償容量合理選用分支線路和補償方式，有效補償電路功率[6]。通常情況下，確定分支線路無功損耗量的過程中，應與配電變壓器相互配合并計算空載無功損耗，便于工作人員選擇最佳補償設備，以免發生線路補償不足的問題。在優化補償效果的過程中，則需根據此部分的電路時間或是電壓的變化加以優化，進一步增強補償效果。

5.3 變電站的集中補償

為減少輸電網線路損耗量，實現供電網絡無功功率平衡，需集中補償變電站。在集中補償方面，需選擇同步調相機、并聯電容器以及靜止補償器等。變電站經集中補償后，即可有效改善輸電網與輸電線路功率因數。此外，在集中補償的過程中，需在變電站主干線路中安裝所需設備。通過集中補償，可使得變電站內部設備的安裝、管理以及維護更加便利，但線路損耗效果始終差強人意。

5.4 電氣自動化容量的擴大

在電氣自動程序中應用無功補償技術可自動調節電氣工程及自動化程序容量，而且技術工作人員可有效融合無功補償技術應用空間和各類電氣工程的自動化程度。借助無功補償技術實現電力傳輸過程中負電荷與低電荷間輸電和變電的有效轉化，提高電氣自動化工程程序應用的有用功使用頻率。通過運用綜合性智能工藝，實現了電氣工程自動化程序中無功補償技術的作用與價值，也延長了程序的使用壽命，有利于更好地發揮電氣化生產技術的效能。

5.5 濾波穩定傳輸

濾波傳輸速率會影響電氣自動化工程生產應用無功補償的效果，確保濾波傳輸的穩定性，更有利于電氣自動化工程中無功補償應用的合理化。在電氣自動化工程管理中，濾波控制的穩定同時會受聯晶管與電抗器的作用，使得電抗器的電壓與電阻更穩定，并且增強電流傳輸的強度，確保電氣自動化工程所傳輸的無線電波更加穩定，保證無功補償技術應用得更加合理[7]。

6 結 論

綜上所述，基于科學技術水平的提升與國家綜合國力的增強，技術工作人員的研究能力顯著增強，加快了無功補償技術的發展速度。對于電氣自動化設備而言，其中所涉及的因素十分復雜，且各因素始終處于變化狀態，因而研究無功補償技術是必要的。將無功補償技術應用于電氣工程及其自動化中能夠全面提升電力供應系統運行效率，降低電力資源損壞程度。為此，相關部門必須高度重視無功補償的重要作用，合理運用電氣自動化技術與管理模式，凸顯無功補償技術的價值。