電氣自動(dòng)化中無功補(bǔ)償技術(shù)的運(yùn)用解析

鄭傳琴

（蘇州工業(yè)園區(qū)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇 蘇州 215021）

0 引 言

隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)被廣泛應(yīng)用。隨著我國環(huán)保節(jié)能理念的不斷深入，電氣自動(dòng)化問題逐步顯露。提高電力系統(tǒng)承載量和降低電能損耗，成為行業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的問題。在電氣自動(dòng)化中應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)，可有效解決此類問題。無功補(bǔ)償技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中存在一定缺陷與不足，可通過不斷探究和完善進(jìn)一步發(fā)揮效能[1]。

1 無功補(bǔ)償技術(shù)的含義

無功補(bǔ)償技術(shù)也稱為無功功率補(bǔ)償技術(shù)。在電力供電系統(tǒng)中，它可有效提高電網(wǎng)功率因數(shù)，降低變壓器、輸送線路的損耗，保證供電效率，改善供電環(huán)境。無功補(bǔ)償裝置在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中是不可或缺的裝置，需合理選擇補(bǔ)償裝置，最大程度降低電能損耗。如果無功補(bǔ)償裝置使用不當(dāng)，可能造成供電系統(tǒng)電壓波動(dòng)、諧波增大等問題[2]。

當(dāng)前，電氣自動(dòng)化在高鐵牽引系統(tǒng)、工廠生產(chǎn)系統(tǒng)及變電站等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。任何一項(xiàng)技術(shù)的推廣和應(yīng)用都伴隨一定的弊端，無功補(bǔ)償技術(shù)亦是如此。例如，單相電力牽引負(fù)荷產(chǎn)生變化、負(fù)序增加及無功功率增加等問題，對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)資源和應(yīng)用功能造成了負(fù)面影響，無法確保電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。當(dāng)今，負(fù)序、無功和諧波是電氣自動(dòng)化系統(tǒng)研究的重要內(nèi)容。

2 無功補(bǔ)償在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 減少電能損耗

在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行中，輸出功率主要包括有功功率和無功功率兩種。其中，有功功率可將消耗的電能轉(zhuǎn)變?yōu)槿粘Ｋ璧臋C(jī)械能和熱能等，無功功率則可將電能轉(zhuǎn)化為另外一種能源，這樣能源即可在電網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)周期性轉(zhuǎn)換。電氣自動(dòng)化程度的不斷提高，降低了行業(yè)的人力資源投入，減少了人力成本，但也浪費(fèi)了諸多電能。無功補(bǔ)償技術(shù)可避免因增加無功功率表造成的資源浪費(fèi)，降低了用戶用電消耗量，保障了電氣設(shè)備的安全運(yùn)行。

2.2 補(bǔ)償無功功率

電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行中，將產(chǎn)生一定量的無功功率。這種功率和設(shè)備自身特點(diǎn)、運(yùn)行電壓存在一定關(guān)系。當(dāng)工作電壓與設(shè)備額定電壓較接近時(shí)，無功功率和實(shí)際電壓值相同。在電力系統(tǒng)中，如果無功電源供應(yīng)不足，將造成電力系統(tǒng)癱瘓。通過使用無功補(bǔ)償裝置，可有效補(bǔ)償無功功率，并保證電力系統(tǒng)的安全[3]。

2.3 減少線損

在電氣設(shè)備選擇過程中，需遵循成本最小化、功能最大化的原則，節(jié)省成本，同時(shí)達(dá)到功率最優(yōu)化的狀態(tài)。應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)不僅有效提高了功率因素，還可降低線路損耗，加強(qiáng)有功功率的傳送。

3 電氣自動(dòng)化中無功補(bǔ)償技術(shù)的運(yùn)用措施

電氣自動(dòng)化領(lǐng)域中，無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，但在實(shí)際應(yīng)用中存在一定的問題，需要采取有針對(duì)性的方案予以解決。

3.1 確定補(bǔ)償方案

供電系統(tǒng)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的核心是電能質(zhì)量，而電壓直接影響電能質(zhì)量。功率和阻抗是造成電氣自動(dòng)化無功功率出現(xiàn)的主要因素[4]。AT供電技術(shù)作為鐵路領(lǐng)域使用最廣泛的無功補(bǔ)償技術(shù)，采用SCOTT變壓器，并利用晶閘管電子開關(guān)控制電容投切。結(jié)合我國鐵路發(fā)展現(xiàn)狀，該方法可在較長的輻射路線上有效地控制和降低負(fù)序。

3.2 無功補(bǔ)償?shù)墓残詥栴}

在電氣自動(dòng)化中應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)，不僅提高了電氣系統(tǒng)的安全性，而且提高了資源的使用效率。通過降低電網(wǎng)事故的處理成本，可實(shí)現(xiàn)預(yù)算系統(tǒng)應(yīng)用中經(jīng)濟(jì)利益的有序增長。發(fā)電廠轉(zhuǎn)移到變電站的無功電流通過線路流入到低壓線時(shí)，產(chǎn)生無功電流遠(yuǎn)距離傳輸。因此，變電站無功補(bǔ)償技術(shù)在生產(chǎn)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，且需要將變電站總區(qū)域劃分為若干個(gè)子區(qū)域展開無功補(bǔ)償。通常，220 kV變電站具有較多的調(diào)節(jié)功能，可靈活調(diào)節(jié)容量，甚至可達(dá)到負(fù)荷功率的最高值（0.98）。具體地，需結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況判斷變電站是否配備了無功補(bǔ)償技術(shù)，然后科學(xué)調(diào)整補(bǔ)償變壓器。

3.3 正確選取智能補(bǔ)償

正確選擇智能補(bǔ)償方案，需遵循合理布局、就地平衡及分級(jí)補(bǔ)償?shù)脑瓌t。全面發(fā)揮最大補(bǔ)償效益，需從以下三方面出發(fā)。

電力部門與用戶補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)合。在用戶中加入無功功率補(bǔ)償，可提高電氣在工作運(yùn)行中的功率因素，減少用戶在日常用電中消耗的有功功率，降低用戶電費(fèi)。結(jié)合有關(guān)調(diào)查結(jié)果可知，約40%的無功功率消耗在線路和配電變壓器，60%的無功功率消耗在用戶電氣設(shè)備。

集中與分散補(bǔ)償結(jié)合。變電站集中無功補(bǔ)償時(shí)，需對(duì)電網(wǎng)電線路、配電變壓器及設(shè)備分散補(bǔ)償，提高無功補(bǔ)償?shù)慕?jīng)濟(jì)效益。此外，由于無功補(bǔ)償數(shù)值并非越高越好，分散補(bǔ)償技術(shù)在實(shí)際運(yùn)用中需合理布置、正確選擇。實(shí)際操作中，由于分散補(bǔ)償維護(hù)困難，多數(shù)采用集中補(bǔ)償方法。

降損與調(diào)壓方式結(jié)合。降損可有效提高電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行效益，而合理的調(diào)壓可保障電壓滿足用戶的實(shí)際使用需求。當(dāng)電網(wǎng)運(yùn)行電壓偏高或處于用電高峰期時(shí)，電氣系統(tǒng)將提高自身損耗量，甚至出現(xiàn)線損等問題。此時(shí)，應(yīng)用無功補(bǔ)償設(shè)施即可提高電網(wǎng)中的功率因數(shù)實(shí)現(xiàn)降損的目標(biāo)。

4 結(jié) 論

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行中可能遇到多種問題，而利用無功補(bǔ)償技術(shù)已成為必然趨勢(shì)。這不僅推動(dòng)了電力系統(tǒng)的發(fā)展，而且保障了電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定。因此，相關(guān)單位需針對(duì)無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用中的常見問題提出有效的解決措施，從而充分發(fā)揮無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用效能。