電氣自動化中無功補償技術特點及運用問題研究

劉仲曄

摘要：隨著我國電氣自動化技術的發展和完善，無功補償技術是電氣自動化的重要技術，但由于電氣自動化設備存在單項電氣牽引、電力系統復雜的情況，隨著電氣自動化的普及與持續發展，無功補償于電氣自動化的重要性日益突出。本文對電氣自動化中無功補償技術的特點進行重點闡述，并對無功補償技術的原理、作用、使用注意點、所存在的問題等進行深入分析，希望能為有關人員提供參考。

關鍵詞：電氣自動化 無功補償 技術特點 運用問題

Abstract： With the development and improvement of China's electrical automation technology， reactive power compensation technology is an important technology of electrical automation. However， because of the single electrical traction of electrical automation equipment and the complexity of power system， with the popularization and sustainable development of electrical automation， the importance of reactive power compensation in electrical automation has become more and more prominent. This paper focuses on the characteristics of reactive power compensation technology in electrical automation， and makes an in-depth analysis of the principle， function， points for attention and existing problems of reactive power compensation technology， hoping to provide reference for relevant personnel.

Key Words： Electrical automation; Reactive power compensation; Technical features; Application problem

目前，電氣自動化水平的技術正處于持續提升的狀態，而電氣自動化中無功補償技術和諧波處理措施等問題成為許多學者重點關注的對象。如何創新電氣自動化技術，科學、合理地采用動態無功補償技術，是目前電氣自動化需要面對的重要問題之一。

1無功補償的具體原理

電氣自動化中的無功負載是指在感性無功負載吸收能量時，容性負載可以釋放能量，而在無功負載吸收能量時，感性負載則在釋放能量，這樣容性負載所吸收的無功功率可以從容性負荷裝置輸出的無功功率中得到補償，無功功率就地平衡掉，以降低線路損失，提高帶載能力，降低電壓損失及緩解發電廠的供電壓力，這就是無功補償的基本原理，可以提高功率因數 [1]。

2.無功補償技術對于電氣自動化的作用

2.1提高電氣自動化系統中電能電壓的質量

我國大部分地區的電氣自動化質量較低，這是因為電力、電壓在工作中會出現超負荷的情況，導致異步電動機和中小型容量變壓器所承受的電壓、電力增大，進而導致無功補償的功率增大，對整個電氣自動化系統造成不利影響。其次，電氣自動化系統設計不合理，導致無功補償技術的電源過剩，在自動電氣化系統的電壓屬于靜態時，對電網的波動幅度造成不良影響，導致低壓配電過程的電壓質量較低，導致其效率低下。而無功補償技術和無功分配技術能夠在最大程度上提高整個電氣自動化系統的電能電壓質量，對于電氣自動化系統的正常運行具有重要的正面意義。

2.2無功補償技術的線損影響

一般情況下，無功電流在輸送過程中流經發電廠時輸入高壓變電站中，但在具體輸電過程中需先將電流輸送至低壓變電站，再輸送至高壓變電站，導致電流在輸送的過程中的損耗加大。其次，在對無功補償容量進行配置時，會因為配置不合理等情況，而導致變電站設備所需要借助重新整組電力的投切方式進而合理和有效地補償電容量，但該補償方式需要通過負荷轉變的方式來進行電網的配置，導致變壓器常常處于高負荷、超負荷的工作狀態，使得變壓器的功率系數降低，一直處于一種低負荷的運行模式，從而得到新的電力補償，導致整個自動化系統的消耗增加。其次，該種補償方式在輸電過程中存在較高的風險性，在運用固定電容器進行無功補償時，會因為電壓處于低負荷狀態而導致無功輸送，對整個電氣自動化系統造成不利影響[2]。

3無功補償技術的特點

3.1感性無功技術

電氣自動化系統在工作過程中，一般要借助電磁感應原理，即發電機組需要以電磁感應為原理而進行工作，變壓器的作用就是借助電磁的交互感應對電壓的強度進行調節，降低電力在輸電的損耗，保證電力能夠順利送達目的地。其次，變壓器與電動機能夠在磁場的作用下完成電磁轉換，并且在轉換的過程中產生巨大的磁場，進而提升電磁轉換的效率，降低損耗。

3.2維持電力系統的穩定程度

將無功補償技術科學、合理地運用于電氣自動化系統，能夠保證系統中的各個電路連接點之間的電壓波動數值維持在正常指標之內，讓供電的效率得以有效提升。并且，無功補償技術可及時處理供電系統出現突發情況，有效解決電力搶修過程中出現停電的問題，有效避免電力供電系統因故障而出現癱瘓的情況。其次，無功補償技術可在電氣自動化系統正常運行的過程中，吸納無功功率，并保證系統在出現故障時能夠正常運行，對整個供電系統的安全性具有重要的正面意義。

3.3過濾一定量的諧波

對電氣自動化系統進行設計時，相關人員都會將一些具有固定組織和定容能力的抗旨電感器安裝于配電設備周圍，以相關供電技術為支撐，達到過濾單一濾波，提升電力供電效率的作用。無功補償技術也可有效驅除整個電力系統中的單調諧波，能夠對電力的中斷性缺失以及電力需求的不斷增加等問題提供一定程度的可行性舉措，由此可見，該技術對我國電氣自動化系統的正常運行和維護具有重要的正面意義[3]。

4無功補償技術在電氣自動化過程中所存在的問題

4.1質量問題沒有得到有效保證

在運用無功補償技術時，可能會出現不合理的容量配置，出現安全質量問題。因為我國對于無功補償技術還處于初級發展階段，對于其中一些問題還沒有弄懂，這樣的問題對于一個初級階段的技術來說是不可避免的，但是，這種問題沒有得到解決的話就會嚴重阻擋電氣業的發展，如果在研發的過程中沒有徹底地搞清楚無功補償技術中的問題，那么投入到電氣行業中去的話，這樣就會導致電氣行業的人在使用時會出現用電過多，損耗嚴重的情況，嚴重的還可能出現安全問題。

4.2電路線消耗嚴重

在現在的時代下，經濟發達，對于一些高消耗的電能企業是很不好的，隨著用電量越來越大，導致有時會出現短路或者用電過度等情況。現階段的電氣自動化所面臨的問題就是對于電路消耗的問題和磨損問題。對于電氣自動化的應用并不是一次性的，從電氣站到各個用電企業和各家各戶都會用到電，考慮到這么多用電情況，首先輸電就要通過高壓變電站，再由高壓變電站輸送到各分站，最后再輸送到不動的用電單位，在輸電的過程中對電線路損耗會變大很多，這樣就會考慮到不定期的維修，在一定的程度上會降低經濟性[4]。

5電容補償在技術上應注意的問題

（1）無功補償技術在電氣自動化中具有重要意義，其可在電力系統輸電系統中最大限度地降低電能的損耗，進而達到改善供電設施，降低供電變壓器的電能消耗量的作用。由此可見，電氣自動化的無功補償技術對于電氣自動化系統至關重要，因此，相關工作人員在挑選無功補償設備時，一定要保證設備的質量，提升無功補償的效率，以達到最大限度降低輸電的損耗，提高電氣自動化系統安全性的作用。其次，在電氣自動化系統中一旦使用了不符合實際的供電網絡需求的無功補償設置，將必然引起電網中諧波增加以及電壓起伏過大等許多問題，并且會影響到我國電力系統的正常運行[5]。

（2）防止涌流。電容器在運行的過程中，可能伴有強大的涌流。

防止涌流的措施如下：串聯電抗器;提升投切電容器的容量;使用專用電容器投切的接觸器加入整個自動化電氣系統。

（3）降低諧波對于整個自動化電氣系統的影響。自動化電氣系統常用電容器回路為LC電路，因此，系統在正常的運行中，容易出現諧振，增大諧波，提升系統運營過程中的電流和電壓。因此，在設計自動化電氣系統的過程中可以串聯電抗器而避免諧振，如以電抗器的百分比為K，當電網中5次諧波較高，而3次諧波不太高時，K宜采用4.5%;如中3次諧波較高時，K宜采用12%，當電網中諧波不高時，K宜采用0.5%。

（4）防止勵磁電流的產生，即并聯電動機和電容器，保證電動機能夠在切斷電源的情況下以慣性持續進行工作，此時，電容器所釋放的電流則可能轉變為勵磁電流。若補償電容器的容量超過實際要求，就可使電動機的磁場得到自勵而產生電壓，讓電動機始終處于發電狀態，所以補償容量小于電動機空載容量就可以避免 [6]。

6.結語

無功補償技術是維持自動化電氣系統正常運行的關鍵因素，合理利用該技術可有效提升負荷的功率因數，降低變電器與輸電線路的其他電能損耗和有功功率損耗，有效提升電力的質量，降低電力的損耗，保證整個自動化電氣系統得以正常、穩定、安全的運行。

參考文獻

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[2]李文雅，梁啟凡.電氣工程自動化及其節能設計的應用研究[J].中國設備工程，2021（15）：105-106.

[3]向婉芹，敖偉.機械電氣控制與電氣自動化發展應用探討——評《機械電氣控制與PLC應用》[J].機械設計，2020，37（11）：150.

[4]朱立峰，滕永成，蔣立新，等.電氣自動化系統中的無功補償技術[J].輕工科技，2021，37（7）：49-50.

[5]盛劍輝，李海玲.電氣工程及其自動化無功補償技術的實際應用[J].科技論壇，2018（1）：173-75.

[6]聶鳳歧.電氣自動化中的智能無功補償技術[J].集成電路應用，2021，38（4）：114-115.

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