電氣自動化中無功補償技術(shù)探析

袁宏普

（1.河鋼股份有限公司承德分公司，河北 承德 067000；2.河北省釩鈦工程技術(shù)研究中心，河北 承德 067000）

電網(wǎng)在人們的生活中越來越重要，隨著存量的增加，對功率的要求也逐漸提高。無供電源與有功電源相似，可以為電力體系的電能、電壓品質(zhì)提供保障，使網(wǎng)絡(luò)損耗量逐漸降低，確保電網(wǎng)體系安全穩(wěn)定運行。在電力體系中，只有保證無功功率的平衡，才能確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，如果出現(xiàn)問題會導(dǎo)致體系的電壓降低，使電力設(shè)備出現(xiàn)損壞，嚴(yán)重時會導(dǎo)致系統(tǒng)瓦解。隨著電網(wǎng)存量的增大，網(wǎng)絡(luò)中的電壓逐漸下降，功率因素降低，電氣設(shè)備的利用率下降，網(wǎng)絡(luò)傳輸能力受到影響，損耗量不斷加大。因此，解決網(wǎng)絡(luò)補償問題具有重要意義，可以提高網(wǎng)絡(luò)降損節(jié)能水平。

1 無功補償原理

無功補償?shù)脑硗ㄟ^無功支持服務(wù)或無功電壓控制服務(wù)可以進行無功補償，運用發(fā)電機組中的無功補償裝置，向電網(wǎng)內(nèi)部逐漸輸入無功功率，確保系統(tǒng)正常運行使電壓的波動范圍在標(biāo)準(zhǔn)允許區(qū)域之中，在電力體系發(fā)生故障后及時提供無功支持，防止影響進一步擴大。電力體系中增加的電壓與各用電設(shè)備吸收的無功功率具有密切聯(lián)系，在標(biāo)準(zhǔn)電壓數(shù)值的附近，無功功率數(shù)值會隨著電壓值的變化而發(fā)生變化。如果系統(tǒng)中接入的負荷電壓降低，就需要通過無功功率補償?shù)姆绞酱_保系統(tǒng)正常運行。無功電壓調(diào)控是一種輔助性功能，能夠為電力體系安全運行做出保障，是電能交易順利開展的重要支持之一。不僅能夠減少電網(wǎng)中的有功功率損失、提高傳輸?shù)乃俣龋€能為電能的品質(zhì)提供保障，使供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，提高產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟效益[1]。

2 無功補償技術(shù)在電氣自動化中的優(yōu)勢

目前由于無功補償技術(shù)有著諸多優(yōu)勢，致使該技術(shù)在電氣自動化領(lǐng)域得到有效應(yīng)用，并且發(fā)揮著重要的作用，取得了顯著性的應(yīng)用成效。具體主要體現(xiàn)在以下方面內(nèi)容：其一，提高電壓質(zhì)量。眾所周知，在電壓的具體使用過程中，在所難免會出現(xiàn)一定的損耗，并且電壓的質(zhì)量會隨著消耗的增多而降低。反而言之，電壓損耗越低、電壓質(zhì)量越高。在電氣設(shè)備的實際運行過程中，能否充分保證電氣設(shè)備安全穩(wěn)定的運行，在很大程度上受到電壓質(zhì)量所影響。無功補償技術(shù)在電氣自動化領(lǐng)域的應(yīng)用，能夠有效的控制電路輸送中的無功功率，最大限度將電壓耗損控制在可控的范圍內(nèi)，減少能量方面的損耗。以此來滿足電氣設(shè)備運行所需，進而促進電氣設(shè)備始終處于穩(wěn)定的運行狀態(tài)。其二，降低資金方面的投入。由于無功補償技術(shù)有效的控制了無功功率，這在一定程度上合理優(yōu)化了電力功率，有效的減少了資金方面的投入。此外，電壓器的運轉(zhuǎn)功率也會在該過程中得到顯著提升，對運行過程中的設(shè)備要求也不斷降低，這樣就可以有效的控制和節(jié)省用于輸變電設(shè)備的投入資金。因此無功補償技術(shù)在電氣設(shè)備中的應(yīng)用可以有效降低企業(yè)的投入成本，使得企業(yè)經(jīng)濟效益得到全面提高。其三，加強電路的輸送能力。在電力輸送無功率的過程中，倘若其處于有功的情況下，此時功率因素以及其所傳輸?shù)碾娏β逝c實際運輸功率呈反比，在這個過程中使用無功補償技術(shù)可以大大提高電路的功率因數(shù)，這樣電氣設(shè)備實際運行中的功率就會不斷降低，有效降低了電路運行的負荷，提高電路的功率運輸效率[2]。

3 電氣自動化中無功補償技術(shù)應(yīng)用

3.1 對回路電流進行無功補償

由于電流本身具有連續(xù)性，所以，在回路電路當(dāng)中必然存在回路電流，而電流也必然會產(chǎn)生一些電能損耗。因此，對回路電路進行無功補償，可以有效降低電能損耗，其補償方式主是要通過濾波器原理對回路電流進行無功補償。電源中的濾波器是一種由電容、電感和電阻共同組成的濾波電路，通過它可以濾除電路中的指定頻點，最終得到特定頻率的電源信號。因此，通過在電路中安裝濾波器，可以使濾波器頻率范圍得到優(yōu)化調(diào)整，并且使濾波器中的電容電流與回流電路中的感性電流互相抵消，最終使回流電流保持在一種相對穩(wěn)定的運行狀態(tài)中，不再持續(xù)做功。在電路穩(wěn)定運行狀態(tài)下，還可以同時串聯(lián)濾波器適量地降低電壓，從而對回流電路進行無功補償[3,4]。

3.2 真空斷路器投入電容器中的應(yīng)用

根據(jù)對無功補償技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)主要運用于元器件當(dāng)中。真空斷路器作為重要的元器件，有著操作便捷、經(jīng)濟成本低等優(yōu)勢，但該技術(shù)也存在著諸多缺陷。當(dāng)容器和閘的過程中，此時便會形成一種極高的電壓，如果在長時間高壓的影響，將會縮短電容器的使用壽命。在這種情況下，要想有效的解決這一問題，則需要注重發(fā)揮無功補償技術(shù)的作用，運用該技術(shù)對元器件進行改造，不但有助于提高元器件的性能，更主要的是保證了其使用壽命。此外，無功補償技術(shù)的有效運用，還能夠使得電氣自動化系統(tǒng)運營成本降低，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化。

3.3 故障診斷中的應(yīng)用

系統(tǒng)故障診斷裝置使用智能無功補償技術(shù)，能有效地對故障信息進行及時的檢修，提高故障的診斷效率。在電力工程運作中，變壓器占據(jù)著關(guān)鍵地位，它是系統(tǒng)運作的重要部分，這就意味著在電氣工程自動化應(yīng)用中，使用智能無功補償技術(shù)，能夠?qū)⑾到y(tǒng)發(fā)生的概率降到最低，實現(xiàn)自動化無人操作，對故障進行以下的高效診斷：

（1）能對變壓器滲出的油進行分析，進而找到變壓器又發(fā)故障的原因，對故障進行準(zhǔn)確定位。

（2）使用智能無功補償技術(shù)還能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)產(chǎn)生的故障進行檢修，提高運行效率，減少企業(yè)產(chǎn)生的經(jīng)濟損失。近年來，在科學(xué)技術(shù)的推動之下，智能技術(shù)實現(xiàn)全面發(fā)展不僅使用在變壓器、開關(guān)，還是用在發(fā)動機等設(shè)備裝，它能快速解決故障，提高系統(tǒng)的安全性能。

3.4 智能補償投切開關(guān)

伴隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各類電能設(shè)備不斷顯現(xiàn)，人們對電力需求也日益劇增，傳統(tǒng)電網(wǎng)配置無法滿足現(xiàn)代化的建設(shè)需求，這時在電氣工程自動化應(yīng)用過程中需要以機電一體化為主，做好電力資源的靈活分配，充分發(fā)揮最大化的功率效果，這時可以選擇安裝智能真空開關(guān)，可以使用低壓真空滅弧室和永磁操作，延長電網(wǎng)的使用壽命，還能夠提高系統(tǒng)運作的可靠性。此外，不僅包括真空開關(guān)，自動化無功補償還包括真空斷路器能夠有效地通過真空斷路器投切電容器的方式，減少設(shè)備串聯(lián)產(chǎn)生的諧波，降低運作成本，對濾波器和變壓器進行科學(xué)設(shè)置，提高電容器的節(jié)能調(diào)控水平。自動化無功補償技術(shù)在使用過程中，它不僅提高用電的效率和管理水平，還能夠?qū)V波器和變壓器進行組合，提高電壓靈活調(diào)解能力，給人們的生產(chǎn)生活帶來巨大的便利[5]。此外，它還能夠?qū)ψ詣踊療o功補償進行工作控制，依托傳統(tǒng)的工作理念，提高系統(tǒng)的保護值和電壓的調(diào)控，降低諧波產(chǎn)生的不良影響，創(chuàng)造更大的價值。

3.5 在電氣自動化當(dāng)中的應(yīng)用

無功補償技術(shù)在具體應(yīng)用過程中，需要注重提升相關(guān)技術(shù)。但在電氣自動化中的應(yīng)用時，如若單純依靠提升相關(guān)技術(shù)，則無法實現(xiàn)無功補償技術(shù)的全面普及。基于當(dāng)前這種情況下，相關(guān)部門要注重提高對該技術(shù)的重視度，要意識到無功補償技術(shù)的重要性，在保證電氣自動化系統(tǒng)獲得最佳補償量的基礎(chǔ)上，還需要結(jié)合具體實際情況，縮減無功功率的損耗。此外，強化對電網(wǎng)設(shè)備管理，為了保證無功補償技術(shù)得到科學(xué)落實，通常情況下主要依靠嚴(yán)格的工作流程及監(jiān)管體系實現(xiàn)，最大限度發(fā)揮該技術(shù)的作用。不但有助于促進電能應(yīng)用率得到全面提升，而且有效的保證了電氣自動化系統(tǒng)的效益。

3.6 應(yīng)用于電容器同固定濾波的結(jié)合

電容器和固定濾波的結(jié)合在為電氣自動化系統(tǒng)實現(xiàn)智能無功補償?shù)倪^程中可以說是必然趨勢，此二者結(jié)合是具有一定科學(xué)性的，其主要目的就是更加合理地對電壓消耗進行調(diào)整。但是在推行該項措施的前期階段，相關(guān)工作人員還是要根據(jù)電氣自動化系統(tǒng)的實際運行情況，對電流電壓量值以及能耗情況進行全面了解和分析，然后有針對性地做出調(diào)整計劃，比如電力系統(tǒng)中變壓器母線的設(shè)置等，通過這些設(shè)置來改變功率消耗狀態(tài)，盡力達到無功補償效果。有研究表明，利用靜壓管來進行智能無功補償，可以更加可靠地保障電氣自動化裝備的運行功能。但是目前而言，我國的智能無功補償技術(shù)雖然取得了很多成績，但是該種技術(shù)方法還未能全面普及應(yīng)用，仍然處于測試研究階段。當(dāng)在電氣自動化系統(tǒng)中使用智能無功補償技術(shù)時，會有大量的無功電流涌向高壓變電站，然后再經(jīng)由相應(yīng)的輸電線路將電能傳送給低壓變電站。但是該過程電力能源需要進行遠距離傳輸，如果使用的無功補償技術(shù)配置不合理，也會出現(xiàn)無功功率向配電網(wǎng)倒送的現(xiàn)象，反而造成更大的電力能源損耗。相反，如果該技術(shù)能夠進一步得到優(yōu)化改進，我國電力行業(yè)的發(fā)展水平必然能夠邁入新的臺階。

4 無功補償技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用發(fā)展意見

4.1 重視配電網(wǎng)的電能消耗

在電氣自動化中應(yīng)用無功補償技術(shù)，需要從根本上重視無功補償負荷電流在通過線路和變壓器時產(chǎn)生的電能消耗，在整個過程中功率因數(shù)變得越低，電線損失就變得越大。安裝無功補償技術(shù)裝置，能夠最大限度地減少負荷的無功功率消耗，從而提高功率因數(shù)，為電氣自動化工作過程減少使用資金成本。

4.2 加強用戶側(cè)管理

當(dāng)相關(guān)施工單位使用無功補償技術(shù)時，應(yīng)該注重加強用戶側(cè)無功補償?shù)墓芾恚约皩?jié)能降損的宣傳力度，從根本上促使相關(guān)的用戶能夠認識到即使沒有進行功率考核的小容量用戶，積極的應(yīng)用無功補償技術(shù)也能夠減少內(nèi)部因傳輸和分配無功功率造成的有功功率虧損現(xiàn)象。隨著電子科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，社會大眾將具有調(diào)節(jié)能力的無功補償技術(shù)裝置應(yīng)用到各個領(lǐng)域的生產(chǎn)過程中，這些無功補償裝置能夠很好地滿足施工現(xiàn)場的需求，及時有效地對系統(tǒng)進行無功補償。

4.3 輸電方式中無功補償?shù)挠行?yīng)用

正確選擇和應(yīng)用輸電方式是確保無功補償技術(shù)能正常發(fā)揮作用的前提條件，不合理的輸電方式可能會導(dǎo)致能量的大量損失，供電單位通過由高到低的輸電方式進行電力輸送，輸送距離較遠，無功補償技術(shù)不能發(fā)揮應(yīng)有的效果導(dǎo)致傳送失敗。供電企業(yè)從整體出發(fā)，對技術(shù)設(shè)備系統(tǒng)進行有效的控制，在對技術(shù)進行運用時有效避免無功倒送的出現(xiàn)，讓無功倒送能在無功控制器作用下有效的控制。讓輸電高中低一次輸送防止因逆流而產(chǎn)生的不利影響，無功逆流現(xiàn)象的潛在危害加大了設(shè)備的折舊率，使得設(shè)備使用效率降低的同時還會帶來能量的損失帶來很大的經(jīng)濟影響，所以在進行輸電時要控制好每個線路每個元件的正常運行[6,7]。

5 結(jié)語

綜上所述，對于無功補償技術(shù)而言，其最大優(yōu)勢在于能夠在電氣自動化設(shè)備運行的過程中降低電能損耗，使電路始終處于高效運行的狀態(tài)下。在供電過程中，通過無功補償技術(shù)可以使電力用戶的利益得到保障，提高供電企業(yè)的服務(wù)質(zhì)量與經(jīng)濟效益。因此，有必要針對無功補償技術(shù)的應(yīng)用方法進行持續(xù)不斷的研究，使其發(fā)揮出更大的作用價值。