電氣自動(dòng)化中的無功補(bǔ)償技術(shù)分析

穆國東+吳俊敏+陳慶新

摘 要：隨著我國工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，各項(xiàng)技術(shù)的更新?lián)Q代速度也在加快，更多的技術(shù)在不斷的改進(jìn)和優(yōu)化的過程中不斷的向智能化和自動(dòng)化進(jìn)化，電氣自動(dòng)化無疑是其中的具有代表性的產(chǎn)業(yè)。在工業(yè)生產(chǎn)過程中電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的無功補(bǔ)償技術(shù)受到業(yè)內(nèi)的普遍關(guān)注。由于其自動(dòng)化的原因自身的優(yōu)越性得到了快速的普及和完善。筆者根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)，主要針對電氣自動(dòng)化中的無功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行分析和討論。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化；無功補(bǔ)償技術(shù)

經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步息息相關(guān)，電氣自動(dòng)化行業(yè)的迅速崛起對于工業(yè)技術(shù)的發(fā)展有著非常重要的作用。在生產(chǎn)和發(fā)展的過程中，由于電氣自動(dòng)化設(shè)備在單相電力的牽引負(fù)荷變化不會(huì)遵循某一個(gè)特定的模式，與此同時(shí)其非線性因素也在不斷的增強(qiáng)，因此只有對電氣自動(dòng)化的無功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行不斷的研究和完善，才能在電氣自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展過程中攻克所有的技術(shù)壁壘，開拓更為寬廣的天地。

1 電氣自動(dòng)化的簡述

我國的電氣運(yùn)輸系統(tǒng)存在著這樣或那樣的問題，在這些問題中，最令我們關(guān)注的就是阻抗問題和功率利用率的問題，這兩個(gè)問題是十分關(guān)鍵的，因?yàn)樗鼈內(nèi)菀讓?dǎo)致在電力運(yùn)輸時(shí)出現(xiàn)無用功過多的問題。

電力自動(dòng)化則是將電力系統(tǒng)運(yùn)行中的主要環(huán)節(jié)集成起來，對電力系統(tǒng)進(jìn)行靈活控制。電氣自動(dòng)化技術(shù)的基礎(chǔ)就是對其控制系統(tǒng)的完善設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)思路集中于監(jiān)控方式。雖然電氣自動(dòng)化技術(shù)誕生于20世紀(jì)70年代，算是一個(gè)新興科學(xué)，雖然它的發(fā)展時(shí)間不長，但是，它已經(jīng)成為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)中較為重要、發(fā)展前景較好的部分。并且它的應(yīng)用范圍已經(jīng)不單單的局限在電力系統(tǒng)，它現(xiàn)在已經(jīng)應(yīng)用于我們的工業(yè)生產(chǎn)和生活的方方面面，我們與這項(xiàng)技術(shù)的聯(lián)系已經(jīng)越來越密切了。并且現(xiàn)在的電氣自動(dòng)化已經(jīng)和IT技術(shù)很好地有機(jī)結(jié)合起來了，使得電氣自動(dòng)化技術(shù)越來越大眾化，更容易被人接受。

2 無功補(bǔ)償技術(shù)的特點(diǎn)

無功補(bǔ)償指的是指無功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備向電網(wǎng)內(nèi)注入或者吸收無功的功率，用以來維持系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)侯電壓的波動(dòng)水平在正常允許的范圍之內(nèi)，如果電力系統(tǒng)在發(fā)生故障后可以提供出足夠的無功支持用來預(yù)防系統(tǒng)的電壓崩潰的服務(wù)。無功電壓其實(shí)是一種輔助的服務(wù)，它是保證電能的交易可以順利實(shí)施的一個(gè)條件；同時(shí)可以提高電能的質(zhì)量、降低損耗等，也就是說有功補(bǔ)償可以降低電網(wǎng)的運(yùn)行成本并且提高供電質(zhì)量。下面就詳細(xì)闡述一些無功補(bǔ)償都有哪些特點(diǎn)：

2.1 分析的復(fù)雜性

無功補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)行費(fèi)用相對有功補(bǔ)償會(huì)高一些，然而投資的費(fèi)用也是很大的，所以分析起來也會(huì)比有功的復(fù)雜很多。在一些非國家的電網(wǎng)當(dāng)中，因?yàn)樵谡麄€(gè)電網(wǎng)當(dāng)中電壓控制的各個(gè)參與者都要去承擔(dān)，也就是說無論發(fā)電廠還是用戶都需要滿足自己所需要電壓以及功率的限制，而且由于無功調(diào)整具有多樣性和地域性的特點(diǎn)，所以說無功調(diào)整在合理定價(jià)這個(gè)問題上相比有功電價(jià)就復(fù)雜很多。

2.2 手段的多樣性

無功補(bǔ)償除了發(fā)電機(jī)可以提供以外，靜止無功補(bǔ)償器和調(diào)相機(jī)也可以，就連一些輸電線路等無功源甚至都可以，可是有功卻只有一種手段那就是發(fā)電機(jī)。

2.3 控制的分散性

無功補(bǔ)償是來進(jìn)行控制電壓的平衡的，這與有功平衡來控制頻率是類似的。單頻率要依賴全網(wǎng)的有功平衡，也是全網(wǎng)都統(tǒng)一的，可是電壓的各節(jié)點(diǎn)卻是不相同的，所以一定要對這個(gè)節(jié)點(diǎn)上的電壓控制所依賴。

2.4 供應(yīng)有地域性

如果想要遠(yuǎn)距離地輸送無功，就需要受電和發(fā)電兩端具有比較大的一個(gè)電壓差，在這個(gè)過程中有功功率還會(huì)引起一些損耗，這就造成了很多的浪費(fèi)，因此無功功率只適于近距離的傳輸?shù)奶攸c(diǎn)。

3 無功補(bǔ)償技術(shù)分析

3.1 無功功率分析

對于整個(gè)電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，大多數(shù)用電設(shè)備都是參照電磁感應(yīng)的基本原理工作，比如應(yīng)用磁場就能夠?qū)崿F(xiàn)變電器有效改變電力系統(tǒng)中的電壓，并把這種能量傳輸出去，確保電動(dòng)機(jī)能夠正常轉(zhuǎn)動(dòng)，對于機(jī)械負(fù)荷而言具備一定帶動(dòng)作用。磁場周圍產(chǎn)生出來的磁場能經(jīng)過該過程來獲取，在轉(zhuǎn)換能量上電動(dòng)機(jī)以及變壓器就能夠構(gòu)建出相關(guān)交變磁場，將一定時(shí)間中釋放功率和所獲取功率相等，這種所獲取功率就為感性無功功率。

3.2 負(fù)荷自然功率因素

自然功率因素也是自然功率數(shù)，就是沒有給電力系統(tǒng)任何補(bǔ)償情況下電網(wǎng)用電設(shè)備所具備的固定功率因素。也就是各種供用設(shè)備沒有進(jìn)行無功補(bǔ)償之前，自身具備的現(xiàn)有有功功率比值和有功功率，屬于一種自然功率因素，這種沒經(jīng)過補(bǔ)償自然功率因素大都處于1.6-0.9間，對于電網(wǎng)中的電負(fù)荷基本上都是針對綜合性用電負(fù)荷，設(shè)計(jì)到許多不同類型用電設(shè)備，所以這樣所體現(xiàn)出來自然功率因素，和電網(wǎng)中各個(gè)用電設(shè)備具備十分密切關(guān)系，因此用電設(shè)備的負(fù)荷性以及相關(guān)特征基本上是由自然功率因素所確定。依照相關(guān)數(shù)據(jù)資料，常常電網(wǎng)中用電設(shè)備依據(jù)一些相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行估算。

3.3 增強(qiáng)電路功率因素方法

因?yàn)殡娋W(wǎng)中所用到的設(shè)備功率因素和設(shè)備無功功率聯(lián)系比較密切，因此降低了用電設(shè)備的無功功率能夠提升用電設(shè)備功率因素。假如用電設(shè)備處于輕載狀態(tài)或者空載狀態(tài)，必然具備較低的功率因素，但是如果這些設(shè)備屬于滿載狀態(tài)，就會(huì)具備較高功率因素。所以各種用電設(shè)備在運(yùn)行之時(shí)就要盡可能降低或避免用電設(shè)備處于輕載狀態(tài)或者空載狀態(tài)，能夠選擇合理設(shè)備容量。對于電網(wǎng)電感性負(fù)載兩側(cè)，一旦接上了相應(yīng)電容器就能夠提升電力系統(tǒng)用電設(shè)備具備的功率因數(shù)。因此電網(wǎng)的電感性負(fù)載兩側(cè)連接上電容器，能夠有效降低電路中的無功功率。電容器能夠?qū)﹄姼兄械臒o功功率進(jìn)行補(bǔ)償，對這種電容器就稱為補(bǔ)償電容。并且電容器不會(huì)給用電設(shè)備運(yùn)行造成任何不良影響，也不會(huì)改變用電設(shè)備運(yùn)行中所需要電流、功率因素以及電壓。

并且所連接的電容器也不會(huì)改變用電負(fù)載的特性，但是還是會(huì)改變電網(wǎng)中電路總電流以及總電壓間的相位差，對電路總電流大小起到一定改變作用。所以把補(bǔ)償電容器和用戶變電所總負(fù)載相連接，就能夠起到無功功率補(bǔ)償作用，能夠給電路提供有效功率因數(shù)。

結(jié)束語

伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、電子技術(shù)等不斷的發(fā)展，各類電氣在自動(dòng)化技術(shù)方面也在不停的創(chuàng)新，電氣自動(dòng)化的發(fā)展也對生活品質(zhì)和生產(chǎn)效率的提高起到了促進(jìn)的作用。特別是在對無功補(bǔ)償技術(shù)加以運(yùn)用之后，在應(yīng)用效果上電氣自動(dòng)化技術(shù)得到了非常有效的提升，不但使電能消耗量得以大幅減小，并且還使電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)行安全上得到了保證，從而提升了電氣系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益和供電質(zhì)量。伴隨無功補(bǔ)償技術(shù)研究人員在應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)上的不停積累，相信無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用效果也會(huì)變得越來越好，從而為人們的生活和生產(chǎn)提供更有效、優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

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