無功補償技術在電氣工程中的應用分析

黃凌志 趙海鵠

摘要：隨著電氣技術的發展和推廣，電力自動化技術及相關設備廣泛應用于各行各業。電氣技術和設備的運用，使得大量的線性和非線性負載投入運行，造成電氣線路的無功補償和諧波污染問題突出。為此，本文針對電氣工程及其自動化無功補償技術的實際應用進行一定程度的探討與研究，為電氣工程及其自動化無功補償技術的應用和正常運行電氣自動化系統提供技術參考。

關鍵詞：無功補償技術;電氣工程;應用分析

前言：隨著社會的發展，電氣工程及其自動化技術在市場上得到廣泛應用。電氣工程包含了計算機技術、電力電子技術、電機與電氣技術、高電壓絕緣技術、強電與弱電相結合技術、軟件與硬件相結合技術等。目前，我國仍屬于發展中國家，各行各業用電量呈現增長過程，電力的需求日益變大。因此對電氣設備的整體設計、日常運營也要求甚高。無功補償技術的應用能保證電氣設備的正常運營和達到企業控制成本的目標。

無功補償技術主要是指利用電力自動化技術特點，采用無功、負序、諧波等綜合補償方式，將電能損失減至最小化，同時也為電氣自動化技術的正常運行提供了一定的安全保護技術。將電氣自動化技術融入現代化的生活是時代發展的必然趨勢。通過電氣工程的自動化無功補償技術應用于電力智能化領域，能夠提高電力線路的運行質量和改善資源利用率，并能保證供電系統的運行穩定性、安全性和經濟性。通過無功補償技術的合理應用，降低了電氣設備損壞程度，降低了電力運輸的損耗，提高電力資源的使用效果，改善了供配電環境，促進了我國電氣自動化技術的發展。無功補償技術還可以在工業自動化、機電一體化、傳統產業技術改造等方面廣泛應用。

一、電氣自動化中應用無功補償技術的意義

開發和設計電氣自動化技術是為了最大限度地提高產品生產和電氣自動化的效率。在保證基礎質量的前提下，借助電氣自動化技術可以在短時間內完成大量的工作，并且還能夠通過自動化管理和階梯式防損來規避風險。無功補償技術能夠使得系統供電的品質與安全性得以最大限度改善，從而更加平衡整個系統的總電壓，并且通過選擇恰當的調節器，使系統中整體輸電的能力得到了有效增強，將無功補償技術應用到了電力自動化控制系統之中，能夠防止因為所產生的高次諧波原因，而導致用電器過熱的情況。無功補償技術也對改變電源負載的功率因數起著重要影響，針對那些供電設備中所需的電能存量效果也非常好。除此之外，無功補償技術對供電網絡的有功損耗現象，也可以在一定的程度上實現有效降低，通過合理的電流管理，使整個動力系統的無功功率電流流動也得到了合理的控制，也由此使得其在整個動力系統中電流的穩定性水平得到了提高，也由此極大地提高了電能的品質。除此之外，還使得整個電力系統的抗干擾能力水平得到了顯著的提升。無功功率控制應用于動態無功功率補償裝置中，通過采用相應的調節裝置，能夠提高其在電力系統中的動態性能輸電線的傳輸能量與穩定性，在靜止無功補償器上，無功補償技術也能夠改善電網的電壓波浪形，從而減少了高頻率諧波傳動分量以及解決過負電流的問題。提高自動化無功補償技術的應用，這樣我國才可以有效地提高企業的整體綜合經濟實力，增強電氣企業在市場上的競爭力，促進我們的相關企業長期、穩定地健康發展。

二、電氣工程無功補償技術的應用分析

1、制定合理的無功補償方案

在制定方案的過程中，需要以電氣自動化整體體系為基礎，以最小損失、最佳傳輸效率為基本原則，以降本增效、合理調峰的方式，提高自動化的無功補償效益。針對當前電網中運輸設備的特性，必須將安裝儀器與無功補償技術結合使用，才能實現電網工作的安全，以及解決無功補償實行中所面臨的各種問題。與此同時制定方案應借鑒國際先進的企業管理技術與方法，如用并聯混合式有緣濾波技術可有效解決由于電力對牽引負載的不可控制的問題，這項技術在工業自動化控制系統中，也可做為協調的補充方法而出現。另外諧波電流注入式的無功補償技術在使用過程中不需要投入過多的成本，所以，經濟性比較優良，也有利于在低壓電網的應用。

2、科學選擇智能補償的投切開關

隨著電氣新科技的迅速發展，多種電力裝置應運誕生，隨著人們對于電能的需求量愈來愈高，傳統的供電裝置已不適應現代設備的實際需要。因此，新科技提出了機電一體化理念，將傳統的電氣工程技術與智能化科技進行了有效融合，實現了對電氣資源的靈活分配，從而達到了更加完善的電氣效益。在機電一體化改進中，系統設計者可選擇或配備高智能的投切開關，投切開關不但可以延長電網的壽命，還能提高系統的穩定性，降低了投資成本。另外，在自動無功補償系統中還可以采用真空斷路器投切電容裝置的方法，能有效減少電容裝置與電子傳感設備在并聯過程中產生的諧波，進而達到降低成本的效果。此外，設計人員還需要對濾波器和變壓器進行合理的設計和匹配，以達到對各種電抗器的有效運用與科學調節。

3、電力用戶無功補償方式

功率因數是電力系統經常用到的因數，是衡量電氣設備功率高低的一個系數。電氣設備中為了提高功率因數，必須減少無功率。電力用戶無功補償方法主要有隨機補償、隨器補償和跟蹤補償。隨機補償是將低壓電容器組與電機并接，通過控制、保護，同時投切。隨機補償適用于補償電動機的無功消耗，以補勵磁無功為主。隨機補償優點：用電設備運行時，無功補償投入，用電設備停運時，補償設備退出，不需要頻繁調整補償容量。隨器補償是將低壓電容器通過低壓保險接在配電變壓器二次側，以補償配電變壓器空載無功補償。隨器補償配變在輕載或空載旁，能有效補償配變空載無功，是無功補償最有效的手段之一。隨器補償優點：接線簡單、維護管理方便，能有效補償配變空載無功，限制農網無功基荷，降低無功，網損經濟性好。跟蹤補償是指無功補償投切裝置作為控制保護裝置，將低壓電容器補償在大用戶0.4Kv母線上的補償方式。跟蹤補償適用于100KVA以上的專用配變用戶，可以替代隨機、隨器兩種補償方式。跟蹤補償優點：運行方式靈活，運行維護工作量小，壽命長，運行可靠。

三、結束語

無功補償技術通過多種途徑實現對無功功率的補償，有效降低的線路損耗，解決電氣自動化系統非線性問題，能為供電公司和用戶提升電能效率和供電因數，將國家電網運營中的能量損耗減至最少，從而切實保障了國家電網系統實現安全、穩定、高效經濟的運營，提高了供電系統的水平，推動電氣自動化的發展。所以，有關工作人員應當在結合實際需要的基礎上，更加嚴密地按照有關技術標準要求，科學地、合理地運用無功補償技術，并研制更多功能強大的智能無功補償設備，從而充分發揮其應有功能，以此來取得更加理想的電網工作效益。

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基金項目：中央財政林業科技推廣示范項目[2018]TG 21號

作者簡介：黃凌志（1971—），男，廣西崇左市人，高級工程師，主要從事林業機械和農村能源研究

通訊作者：趙海鵠（1977—），女，廣西田東縣人，高級工程師，主要從事林業研究

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