智能無功補償技術在電氣工程自動化中的應用研究

陳寶軍

沈陽渾南現(xiàn)代有軌電車運營有限公司 遼寧沈陽 110000

1 無功補償

1.1 定義

無功補償是無功功率補償?shù)膱猿?，它指在電力供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。無功補償裝置的選擇及配置對于降低電網(wǎng)損耗和提高電力系統(tǒng)運行質量、運行效率有著重要的作用。相反，無功補償選擇不當，則會引發(fā)電網(wǎng)運行的安全，增加運行的成本。

1.2 無功補償裝置

（1）常規(guī)無功補償裝置。常規(guī)的無功補償技術常用交流接觸控制器投入型補償裝置、晶閘管控制投入型補償裝置、復合開關控制投入型補償裝置、同步開關等。這些電容器雖然在一定程度上能夠為電力設備及電網(wǎng)提供無功補償，但均存在不同程度的缺陷。

（2）智能無功補償裝置。智能無功補償裝置是一種基于智能電容器實現(xiàn)智能無功補償?shù)男滦图夹g。智能電容器集成現(xiàn)代測控、電力電子、網(wǎng)絡通訊、自動化控制、電力電容器等先進技術為一體，不僅對電器自動化設備及電網(wǎng)具有極好的無功補償作用，且使用壽命長、安全性高、操作靈活、維護檢修簡單便捷[1]。高度集成的設計使得體量較傳統(tǒng)的無功補償裝置實現(xiàn)了大的縮減，自身能耗降低，具有綠色、高效的應用優(yōu)勢。

1.3 技術特征

當前在無功功率中較為常見的設備主要包括異步電動機以及變壓器等，其中異步電動機與變壓器在整體中的所占比重分別約為60%和20%，另外還有包括整流器和供電線路等在內的其他基礎設備。但整體來看，異步電動機設備上產(chǎn)生的無功功率消耗最大，而無功功率在線路、整流器等基礎設備以及變壓器當中的消耗量基本相同。供電企業(yè)通過根據(jù)自身實際情況靈活運用無功補償技術，可使得供電效率以及用戶用電因數(shù)得到明顯提升，在保障電網(wǎng)整體實現(xiàn)安全穩(wěn)定運行的同時，有效增強電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性，控制電能損耗。

1.4 發(fā)展現(xiàn)狀

隨著我國智能電網(wǎng)的建設，電力系統(tǒng)中非線性因素的波動問題更加明顯，這對無功補償技術提出了更高的要求。為了適應電氣自動化的發(fā)展，我國電力系統(tǒng)中應用了智能無功補償技術[2]?，F(xiàn)階段智能無功補償技術采用真空斷路投切電容器、可控飽和電抗器、設備使用壽命不利、固定濾波器等多種智能電容器設置無功補償。前兩種智能電容器在頻繁的投切過程中因諧波的產(chǎn)生，會對產(chǎn)氣設備造成不同程度的損傷。有源濾波器價格昂貴，應用范圍有限。目前，應用最廣泛的是固定濾波器。固定濾波器與電抗器的聯(lián)合使用具有性價比高、可靠性和安全系數(shù)高的優(yōu)勢，實際的應用價值更高。

2 智能無功補償技術在電氣工程自動化中應用

2.1 智能無功補償技術效用

電力設備設計中合理安置具有特定阻抗和容抗的電感器與電容器，對于獨自出現(xiàn)的諧波具有去除作用，同時能夠對線路傳輸過程中電力損耗予以彌補，有助于維護系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。另外，智能無功補償技術的應用可以在系統(tǒng)發(fā)生故障的第一時間展開無功援助，盡量減少故障對于系統(tǒng)的消極影響，有助于推進新時期電氣工程行業(yè)穩(wěn)定運營，其應用使得我國電氣工程自動化趨勢日益明顯，促進了電氣工程自動化的持續(xù)運行[3]。

2.2 智能無功補償投切開關

過零觸發(fā)固態(tài)繼電器、機電一體化復合智能開關、機電一體化智能真空開關是目前較為先進的投切開關，對于智能無功補償設備運行具有良好的控制作用，而其中真空開關由于可靠性強且使用壽命較長，適用性相對較好。過零觸發(fā)固態(tài)繼電器利用半導體與電子元件特性在正弦交流電壓處于零點時產(chǎn)生斷電作用，承受電流的能力較強，使用壽命也較長，但是會產(chǎn)生諧波，容易造成功率損耗。而機電一體化復合智能開關通過并聯(lián)固態(tài)繼電器和交流的接觸器，準確實施投切，具有很好的應用效能，但成本消耗較高，幾種開關的特點基本如上，具體應用中根據(jù)實際情況予以選擇。投切開關的應用對于智能無功補償技術有促進作用，有助于促進無功補償技術的銜接。

2.3 智能無功補償控制系統(tǒng)

智能無功補償控制系統(tǒng)也是無功補償發(fā)揮實效的關鍵，對于電氣工程自動化運行而言，加強控制力度對于滿足新時期生產(chǎn)生活對電氣工程的要求有積極作用。新形勢下的智能無功補償技術可以改變傳統(tǒng)固有的系統(tǒng)調節(jié)控制方式，促進管理系統(tǒng)的智能化與合理化，有助于減輕系統(tǒng)調節(jié)控制的人力資源消耗，對于企業(yè)發(fā)展具有重要意義。實際操作中，通過基本線路中對線路的補償和無功率方面的平衡實現(xiàn)對分支線路的壓力補償。同時，操作人員應該注重補償點盡量設置在負荷比較大的分支線路上，并且根據(jù)分支線路設置的配定邊壓設備空載時無功損耗確定補償量，以便于適應電氣工程的變化，實現(xiàn)自動化運行。

3 結語

電力系統(tǒng)基礎設施的安全，是確保電力系統(tǒng)安全運行的關鍵，智能無功補償技術作為配電設計中的關鍵技術，它的合理應用對于構建安全的電氣自動化運營管理的系統(tǒng)框架有著重要的作用。為了提升電氣自動化設備及系統(tǒng)運行的安全，在應用智能無功補償技術時，應根據(jù)電力系統(tǒng)中電氣設備的功率、特點及用電規(guī)律選擇智能無功補償裝置及技術形式，科學合理的智能無功補償控制器及輔助裝置，確保智能無功補償裝置對電力設備及系統(tǒng)的適應性和對無功補償?shù)挠行浴?/p>