電氣自動化中的無功補償技術(shù)應用

李 鑫

（山東科技大學濟南校區(qū)，山東 濟南 250031）

1 無功補償技術(shù)的應用解析

1.1 概 念

無功補償技術(shù)在電力系統(tǒng)內(nèi)的應用，主要目標是提升電網(wǎng)效率。它的應用可以降低變壓器損耗，提升供電效率，改善供電周邊環(huán)境[1]。無功補償裝置有利于延長有關(guān)線路的使用壽命，降低其他因素對電力系統(tǒng)運轉(zhuǎn)帶來的負面影響，保障供電質(zhì)量。

1.2 技術(shù)特征

第一，在輸送較遠距離的電能時，提升了對受電終端、發(fā)電系統(tǒng)的要求，兩端需要滿足充足的電壓差。但是，電壓差較大時，輸出有功功率的損耗會增大，進而降低供電的效益，導致電氣節(jié)能工程開展緩慢，因此該技術(shù)不適應遠距離電能運輸。第二，電能獲取的多面性。在傳統(tǒng)發(fā)電模式下，有功發(fā)電是主流。該方式對電能的獲取以發(fā)電機獲取為主。無功補償技術(shù)的運用利用無功服務獲得電能的方法較為多樣，除發(fā)電機之外，還有從調(diào)相機途徑獲取等方式[2]。第三，該技術(shù)的使用需要分別控制電壓。整體電力系統(tǒng)中，控制頻率時一般以有功平衡作為主體，但對應電壓控制卻利用無功平衡實現(xiàn)，在全網(wǎng)統(tǒng)一頻率的背景下控制好電網(wǎng)節(jié)點的電壓，進而能達成無功平衡的效果。

1.3 應用問題

對國內(nèi)當下的無功補償技術(shù)分析可知，該技術(shù)現(xiàn)階段的發(fā)展十分迅速，也已經(jīng)取得了一定的發(fā)展成果，但也存在一些問題影響了技術(shù)應用的效果。第一，無功補償類裝置會受到系統(tǒng)諧波等方面的影響。當電力系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時，補償裝置本身的電容壽命會因系統(tǒng)諧波而受到影響，導致設備的維護成本增長。此外，系統(tǒng)本身產(chǎn)生的諧波最終也會增加設備的損壞概率。第二，輸電過程中配置的欠合理會影響技術(shù)應用的效果。無功電流傳輸進高壓變電站時，也會經(jīng)過不同低壓變電站，此時若進行遠距離電流運輸，則運輸途中會導致電能加高，造成電路存在較大損傷。第三，分析現(xiàn)階段國內(nèi)的無功補償技術(shù)應用狀況發(fā)現(xiàn)，當下該技術(shù)仍存在一定的局限性。該技術(shù)在國內(nèi)的起步相對較晚，但發(fā)展速度相對較快，易導致技術(shù)應用時面臨一定的設備、技術(shù)欠完善問題，最終影響技術(shù)應用的實際效果。

1.4 應用現(xiàn)狀

隨著電氣自動化的高速發(fā)展，更多新型技術(shù)融入其中。其中，無功補償?shù)膽锰岣吡穗姎庀到y(tǒng)本身的穩(wěn)定性，并增強了整體系統(tǒng)的抗干擾性能。在無功補償技術(shù)的廣泛應用下，該技術(shù)被應用于不同領(lǐng)域，不僅代表著該技術(shù)的深入發(fā)展，更標志著國內(nèi)多領(lǐng)域的進一步優(yōu)化及發(fā)展。例如，該技術(shù)可應用于固定濾波器、可控飽和電抗器，通過對后者飽和程度的持續(xù)性調(diào)節(jié)，改變系統(tǒng)內(nèi)回路感性電流，使得無功補償技術(shù)內(nèi)電流以及多余容性的無功電流互相結(jié)合，充分改善工作環(huán)境，降低設備的不必要損耗以及可能導致的經(jīng)濟損失，且最大程度上降低設備產(chǎn)生的噪音。此外，該技術(shù)在電容器、電抗器調(diào)壓以及固定濾波器中的應用，能持續(xù)性調(diào)節(jié)電氣系統(tǒng)內(nèi)的變壓器，從而降低系統(tǒng)的資源損耗?？梢?，該技術(shù)的應用對國內(nèi)電氣自動化的發(fā)展影響重大。電氣工作者要了解該技術(shù)的應用意義、應用問題以及應用要求，從實際應用需求出發(fā)進行技術(shù)應用，并不斷嘗試和優(yōu)化，使其充分發(fā)揮作用。

2 電氣自動化中無功補償技術(shù)的應用要求及意義

2.1 應用要求之利用平衡性原則

第一，用電設備負荷實現(xiàn)相對平衡后，使用次數(shù)將相對增長，容量也會相對增大，此時要對無功補償類裝置和電氣設備同時通電。第二，系統(tǒng)內(nèi)低壓無功負荷需要低壓電容器來開展，并借助高壓電壓器作出系統(tǒng)內(nèi)高壓無功電荷的補償。

2.2 應用要求之明確電容器運用條件

系統(tǒng)內(nèi)自然功率因數(shù)提升時或者有關(guān)工藝以及設計存在較大差距時，工作人員可利用無功補償裝置。在該類裝置選擇上，以并聯(lián)電容器為主。此外，電容器的規(guī)格也有所要求：高壓供電單位電壓10 kV，以降低對電容器帶來的損耗，或低壓供電單位功率因數(shù)在0.85以下，以保障輸電工作的效率。

2.3 應用要求之選擇電動機和變壓器

變壓器容量和數(shù)量或者電動機的選擇，都與無功補償技術(shù)的應用相關(guān)。工作人員要從實際狀況出發(fā)進行選擇。電動機、變壓器要在一定程度上能降低線路感抗，以保障該技術(shù)的應用，較為順利地融入電氣自動化系統(tǒng)。當現(xiàn)有工藝、條件與設計條件不符時，工作人員可利用間歇工作制設備或者同步電動機兩類方式，提升電力系統(tǒng)內(nèi)的自然功率因數(shù)。

2.4 無功補償技術(shù)的應用意義

作為一類應用于線路的保護類裝置，無功補償裝置以及技術(shù)的應用肩負著保障企業(yè)安全的重要職責，能在最大程度內(nèi)降低企業(yè)線路的損害，延長線路壽命，為企業(yè)節(jié)約成本。第一，該技術(shù)在電力系統(tǒng)內(nèi)

的應用屬于自發(fā)進行狀態(tài)，可在較短時間內(nèi)完成電力系統(tǒng)內(nèi)無功功率的補償，保障電力系統(tǒng)本身的運行安全及穩(wěn)定。運行中，電氣設備的壓力大大降低，最終充分發(fā)揮電力設備的功能及作用。第二，國內(nèi)的經(jīng)濟發(fā)展帶動著電氣工程持續(xù)發(fā)展，而電氣工程的持續(xù)發(fā)展也在很大程度上改善著國內(nèi)民眾的生活。不同人群的生產(chǎn)和生活對電氣工程的依賴性不斷增長，會加大電氣損耗。電氣系統(tǒng)中，無功補償技術(shù)是較為重要的組成部分，但應用效果需要進一步提升。因此，要結(jié)合無功補償技術(shù)應用的不足，討論和分析該技術(shù)在電氣自動化中的應用，爭取逐步提升其應用質(zhì)量，促進國內(nèi)電氣自動化事業(yè)進一步發(fā)展。在近年機電一體化的發(fā)展影響下，電氣自動化的發(fā)展呈現(xiàn)良好的發(fā)展狀況，其中無功補償?shù)膽贸潭雀?、應用范圍更廣。補償裝置本身具有多方面優(yōu)點，能實現(xiàn)對人力物力資源的節(jié)約和合理利用，降低能源損耗，充分提高電力系統(tǒng)的運行安全性，對國內(nèi)電氣自動化的發(fā)展意義深遠。

3 電氣自動化中無功補償技術(shù)的應用方向

3.1 跟蹤補償

跟蹤補償是利用低壓電容器組以補償用戶的配變低壓側(cè)結(jié)果。此外，需同時利用投切裝置，將其作為主要控制和保護裝置。該類狀況一般適用的配變用戶標準大于100 kVA[3]。跟蹤補償能可靠跟蹤無功負荷的變化狀況，運行操作靈活性較高且補償效率也較高。但和其他方式相比，該類補償所需的投資更多，投切裝置的結(jié)構(gòu)復雜，當某一元器件發(fā)生故障，會影響整體的電容器投切效果，一般較適應于負荷和容量都較大的一類配變系統(tǒng)。

3.2 隨機補償

隨機補償需要經(jīng)低壓電容器組和電動機兩者間的并接實現(xiàn)，并要把保護裝置和控制裝置同時與電動機進行投切。以縣級配電網(wǎng)為例，無功功率的來源主要是電動機，以無功補償?shù)姆绞竭M行無功平衡的維持，能在提升出力的同時降低損耗。當設備正常運轉(zhuǎn)時，隨機補償方式的應用能及時無功補償，且當設備停運后自動退出無功補償。所需的投資相對更小，且占地面積較小，現(xiàn)場安裝所需的工藝技術(shù)較為簡單，在后續(xù)運行中的可靠性較高，事故發(fā)生概率也低。隨機補償?shù)奶卣鲀?yōu)勢促使它的補償效果更顯著，值得電力企業(yè)結(jié)合實際需求進行研究運用。

3.3 隨器補償

隨器補償在于對配電空載進行無功補償，基礎(chǔ)是低壓熔斷器，并把配電二次側(cè)以及低壓電容器進行連接處理[4]。當配變在輕載和空載的狀態(tài)下進行運行時，相對應無功負荷是空載勵磁無功。運用中該類補償更加簡單和直接，接線設計的復雜性較低，且后期開展運行管理的難度較小，是當下較常見且效果較佳的一類補償方法。

4 電氣自動化中無功補償技術(shù)的應用功能

該技術(shù)屬于電網(wǎng)分配調(diào)節(jié)中的一類專門技術(shù)，運用時不同設備存在的無功功率自然也有差異，且無功功率會受多個方面的直接限制。電路中進行無功補償，主要功能和作用在于兩個方面。一方面，電力系統(tǒng)供電中，電網(wǎng)功率會降低，此時線路和變壓器會造成損傷。無功補償能解決該類問題，提升輸電平衡性和穩(wěn)定性，在改善用電質(zhì)量的同時，降低損耗，節(jié)約成本。另一方面，系統(tǒng)內(nèi)損耗能源的數(shù)目較多時，電壓電荷會變大，應用該技術(shù)能進一步提升系統(tǒng)效率，有效降低電力系統(tǒng)帶來的損耗。

5 電氣自動化中無功補償技術(shù)的應用完善

5.1 以用戶需求選擇裝置

運用該項技術(shù)時需要進行有關(guān)裝置的選擇。工作人員要能從用戶的需求出發(fā)進行裝置選擇。選擇元器件中，以無功補償?shù)挠嘘P(guān)標準進行選擇，以此降低因諧波而對電容造成的影響。

5.2 合理確定無功補償容量

確定容量中，工作人員需對各地狀況開展實地考察，從實際狀況出發(fā)，選擇新興技術(shù)、熟練技術(shù)配置配電網(wǎng)，盡可能提升補償有效性，進而達成無功補償?shù)闹饕繕恕?/p>

5.3 強化宣傳和技術(shù)培訓

在宣傳內(nèi)容方面，工作人員需對客戶進行無功補償知識點的適度宣傳和普及，使其明確該類技術(shù)的優(yōu)勢，了解其具備的功能，如節(jié)約用電量等。在宣傳手段上，要將常規(guī)宣傳和線上宣傳同步抓起，在線上利用視頻、圖文等方式向人們介紹技術(shù)的使用優(yōu)勢、有關(guān)設備等，并利用耗電實驗的展示，使人們真切從數(shù)據(jù)層面體會到無功補償?shù)暮锰帯Ｔ诩夹g(shù)培訓上，主要針對工作人員展開。有關(guān)企業(yè)需要針對該項技術(shù)對內(nèi)部員工、新聘員工進行定期性技術(shù)培訓，使其熟悉無功補償?shù)募夹g(shù)操作以及各設備的選擇標準、安裝運轉(zhuǎn)等狀況，從而滿足無功補償?shù)淖鳂I(yè)需要。此外，工作人員對應急性的處理措施的掌握也十分重要。工作人員應了解熟悉電力系統(tǒng)、無功補償運轉(zhuǎn)中會出現(xiàn)的各類狀況以及解決方法，提升解決問題的能力，并細致制定應急預案，從而預防并處理各類突發(fā)狀況。

6 結(jié) 論

在電氣自動化中，無功補償技術(shù)的運用十分關(guān)鍵。因此，闡述無功補償技術(shù)的概念，探索其技術(shù)特征、應用要求、應用方向以及應用功能和完善措施，力求能為業(yè)內(nèi)工作者提供理論經(jīng)驗，發(fā)揮無功補償技術(shù)的功效，促使電氣自動化實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展。