電氣自動(dòng)化過程中無功補(bǔ)償技術(shù)的相關(guān)分析

閆智星

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，無功補(bǔ)償技術(shù)日漸成熟，并于電氣自動(dòng)化領(lǐng)域獲得理想應(yīng)用。文章圍繞電氣自動(dòng)化過程中無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行相關(guān)分析，首先概述了無功補(bǔ)償技術(shù)現(xiàn)狀及特點(diǎn)，其次研究了電氣自動(dòng)化中無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)以及裝置，再次討論了電氣自動(dòng)化中無功補(bǔ)償裝置的合理選用，分析了電氣自動(dòng)化中無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用存在的問題及解決對(duì)策，最后展望了無功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展前景，以期為業(yè)內(nèi)人士提供有益參考。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化；無功補(bǔ)償技術(shù)；應(yīng)用

引言

隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)水平的不斷提高，電氣自動(dòng)化設(shè)備中的單相電力牽引負(fù)荷所帶來的變化更加復(fù)雜，同時(shí)與之相關(guān)的非線性因素也在持續(xù)強(qiáng)化，這給該領(lǐng)域中無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用提出了更為嚴(yán)格的要求[1]。下文將圍繞電氣自動(dòng)化過程中無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行相關(guān)分析。

1 無功補(bǔ)償技術(shù)概述

1.1 無功補(bǔ)償技術(shù)現(xiàn)狀

在借鑒國外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，我國對(duì)電氣自動(dòng)化過程中無功補(bǔ)償技術(shù)以及諧波綜合治理進(jìn)行了比較深入的研究，如在基波下補(bǔ)償牽引負(fù)荷所對(duì)應(yīng)的感性無功功率，改善電氣自動(dòng)化的應(yīng)用狀況，包括提高電氣的功率因數(shù)，降低實(shí)際負(fù)荷，濾除干擾諧波等，從而為電力系統(tǒng)的可靠運(yùn)行提供有力保障。

1.2 無功補(bǔ)償技術(shù)特點(diǎn)

在異步電動(dòng)機(jī)中，無功功率浪費(fèi)甚至超過60%；在變壓器中，無功功率浪費(fèi)甚至超過20%[2]。由此可見，在工業(yè)生產(chǎn)中，無功功率消耗主要來源于異步電動(dòng)機(jī)和變壓器。為了發(fā)揮出最佳功能以及效率，補(bǔ)償各類供用電設(shè)備帶來的無功功率損失，通常采用兩種無功補(bǔ)償方式，一個(gè)是靜態(tài)無功功率補(bǔ)償，另一個(gè)是動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償，從而滿足設(shè)備經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。

2 電氣自動(dòng)化中無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)以及裝置研究

2.1 設(shè)計(jì)部分

（1）應(yīng)用電力電容器時(shí)應(yīng)遵循平衡原則，如果是高壓無功負(fù)荷，則借助高壓電容器予以補(bǔ)償。如果是低壓無功負(fù)荷，則借助低壓電容器予以補(bǔ)償；（2）在設(shè)計(jì)變壓器數(shù)量等的過程中，應(yīng)注意削弱電線線路之間的感抗，從而促進(jìn)用電裝置自然功率的提升；（3）可根據(jù)需要選用并聯(lián)電力的電容器以達(dá)成相應(yīng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

2.2 裝置部分

（1）機(jī)械式投切電容器能夠很好地滿足負(fù)荷補(bǔ)償?shù)膭?dòng)態(tài)或靜態(tài)需求，不僅成本低，而且能夠滿足電氣自動(dòng)化對(duì)穩(wěn)定性以及可靠性的需求；（2）高壓并聯(lián)電容器的工作原理是，以自動(dòng)或者手動(dòng)方式對(duì)交流接觸器等進(jìn)行合理投切。然而，投切操作容易形成大強(qiáng)度的合閘電流，所以，實(shí)際應(yīng)用時(shí)不允許過度頻繁投切；（3）晶閘管投切電容器利用先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)以實(shí)現(xiàn)對(duì)無功電流的實(shí)時(shí)監(jiān)測，同時(shí)借助試驗(yàn)方式展開分析和判斷，從而完成相應(yīng)的自動(dòng)控制操作。

3 電氣自動(dòng)化中無功補(bǔ)償裝置的合理選用

在實(shí)際選用工作中，應(yīng)遵循實(shí)事求是的原則，深入了解和分析電網(wǎng)的負(fù)荷特征，以此為基礎(chǔ)選用適宜的無功補(bǔ)償裝置[3]。

首先，對(duì)于機(jī)械式投切電容器而言，其適合那些采用連續(xù)工作制的工業(yè)企業(yè)，該類企業(yè)的主要用電設(shè)備具有相對(duì)較長的運(yùn)行周期，同時(shí)用電負(fù)荷較為平穩(wěn)。筆者單位下屬企業(yè)淀粉廠的熟膠粉生產(chǎn)線可選用機(jī)械式投切電容器，將其設(shè)置在低壓配電室中以發(fā)揮其集中無功補(bǔ)償作用。其次，晶閘管、機(jī)械式投切電容器的聯(lián)合應(yīng)用，比較適合大功率的電力網(wǎng)絡(luò)。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(yīng)用，存在嚴(yán)重的無功負(fù)荷耗損問題，因而可選用兩種電容器聯(lián)合應(yīng)用的方式，以最大限度地滿足辦公建筑對(duì)電力負(fù)荷的實(shí)際需求。第三，對(duì)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(fù)荷的電力網(wǎng)絡(luò)，能夠及時(shí)且有效地補(bǔ)償損耗的無功負(fù)荷。筆者單位下屬企業(yè)機(jī)械廠（以生產(chǎn)同心牌塔機(jī)為主）擁有大量的電焊機(jī)與沖擊機(jī)床，因而可選用晶閘管投切電容器以有效補(bǔ)償損耗的無功負(fù)荷。

4 電氣自動(dòng)化中無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用存在的問題及解決對(duì)策

首先，電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的諧波有可能明顯縮短無功補(bǔ)償裝置中電容的使用壽命。當(dāng)前的電容器雖然具有較為理想的抗諧波能力，然而個(gè)別裝置在運(yùn)行狀態(tài)下，自身也會(huì)形成諧波，如果系統(tǒng)內(nèi)部諧波大于自身可以承受的上限，則會(huì)受到巨大損害，甚至無法繼續(xù)工作[4]。

其次，我國應(yīng)用于電氣自動(dòng)化領(lǐng)域的無功補(bǔ)償技術(shù)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(bǔ)償?shù)娜萘颗渲梅矫嫒耘f有一些不完善的地方，給電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的日常運(yùn)行埋下了一定的安全隱患。其原因主要是，受技術(shù)水平和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)制約，對(duì)無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行配置時(shí)有可能存在個(gè)別漏洞，形成電路高負(fù)荷狀態(tài)下功率因數(shù)偏低以及低負(fù)荷狀態(tài)下功率因數(shù)偏大的問題，從而使得該技術(shù)無法發(fā)揮出理想的效果，嚴(yán)重情況下甚至影響整個(gè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

所以，在電氣自動(dòng)化過程中應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)時(shí)，應(yīng)特別關(guān)注該技術(shù)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用問題，從而最大限度地減少電流在流通環(huán)節(jié)出現(xiàn)的損耗，滿足節(jié)能要求，與此同時(shí)，還能夠發(fā)揮減輕變壓器負(fù)荷的功能[5]。另外，應(yīng)當(dāng)緊緊結(jié)合電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用情況，即根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)以及功能為其選擇和應(yīng)用最適宜的無功補(bǔ)償技術(shù)，從而盡可能地保證所有區(qū)域技術(shù)應(yīng)用的合理性以及安全性。最后，應(yīng)重視和做好對(duì)用電設(shè)備側(cè)無功補(bǔ)償控制和管理工作，提高相關(guān)人員對(duì)無功補(bǔ)償技術(shù)的了解和掌握，科學(xué)降低電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)際耗電量。

5 無功補(bǔ)償技術(shù)發(fā)展前景

在混合式解決方案中，并聯(lián)混合式有源濾波的無功補(bǔ)償方案較為先進(jìn)，可以很好地解決由于電力牽引負(fù)荷變化難以控制而導(dǎo)致的電力濾波器補(bǔ)償量相對(duì)偏大的問題。另外，該方案也適用于大規(guī)模電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的無功補(bǔ)償，其主要原理在于利用LC與APF的有機(jī)混合[6]，對(duì)諧波采取一種注入式的無功補(bǔ)償。上述方案實(shí)施成本不高，具有較為理想的效益和投資性價(jià)比，尤其適合低壓電網(wǎng)的應(yīng)用。

在電網(wǎng)線路分散設(shè)置電容器組可以達(dá)成無功分散補(bǔ)償?shù)哪康?。由其?shí)踐運(yùn)行可知，這種分散補(bǔ)償?shù)姆桨覆粌H便于施工和維護(hù)，而且實(shí)施成本不高，同時(shí)還具有運(yùn)營安全可靠的優(yōu)點(diǎn)，另外，在強(qiáng)化電網(wǎng)力率方面效果明顯。相較集中補(bǔ)償而言，這種分散補(bǔ)償更加靠近負(fù)荷末端。

上述兩種無功補(bǔ)償技術(shù)憑借自身諸多優(yōu)勢開始應(yīng)用于工業(yè)實(shí)踐，并表現(xiàn)出了較為理想的發(fā)展前景。

6 結(jié)束語

電氣自動(dòng)化過程中引入和應(yīng)用適宜的無功補(bǔ)償技術(shù)，能夠快速且靈活地對(duì)系統(tǒng)予以有效的無功補(bǔ)償，顯著降低電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的能耗，同時(shí)還能提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性以及安全性，將會(huì)為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)

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[4]程錦.無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用探微[J].經(jīng)營管理者，2014，15：381.

[5]林立群.分析無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用的價(jià)值[J].中國科技信息，2013，8：114.

[6]黃飛.電氣自動(dòng)化運(yùn)行中無功補(bǔ)償技術(shù)研究[J].硅谷，2012，24：80-81.