電氣自動化系統(tǒng)中的無功補償技術

苗淼

【摘要】近年來，經(jīng)濟快速發(fā)展，科學技術不斷進步，無功補償技術的研發(fā)和應用使得我國電氣自動化水平又上升了一個高度，隨著社會的進步和發(fā)展，各行業(yè)的生產(chǎn)需求量也在增加，這就要求生產(chǎn)企業(yè)要不斷創(chuàng)新和提高自身的生產(chǎn)效能。電氣自動化在原有基礎上應用了無功補償技術后，不但可以降低電能的消耗，更加的環(huán)保，還能夠提高供電的質(zhì)量。因此，為了更好地滿足現(xiàn)代生產(chǎn)需求，對電氣自動化無功補償技術進行深度的剖析，對電氣自動化企業(yè)來說是有時代意義的。

【關鍵詞】電氣;自動化;無功補償技術 【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.35.077

隨著我國機電一體化技術的不斷提高，無功功率補償技術電力自動化中應用作用和重要性逐漸轉(zhuǎn)化，成為電氣自動化技術的主要發(fā)展方向。無功功率補償技術也是電力行業(yè)未來主干網(wǎng)絡質(zhì)量的重要保障。無功功率補償技術可在一定程度上改善電氣自動化的安全性能和抗干擾能力，提升電路系統(tǒng)穩(wěn)定性，保障整個電網(wǎng)安全的重要因素。一般而言，正確使用無功功率補償技術，既能最大限度地實現(xiàn)電氣自動化，又能緩解部分問題。在電氣自動化中采用無功功率補償技術，將更加安全、經(jīng)濟。

1、電氣自動化中的無功補償技術的重要作用

要想讓電氣自動化設備中的電磁線圈運轉(zhuǎn)起來，就需要有一個磁場，而在電磁線圈運轉(zhuǎn)時就勢必會產(chǎn)生功率消耗的情況，也就是說，當一臺電動機工作之前，就需要建立一個專用的磁場，通過磁場作用使電動機內(nèi)的電磁線圈的轉(zhuǎn)子運動起來，帶動電動機同步工作起來，而電動機工作時，主要就是依靠電磁線圈轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)帶動的，而轉(zhuǎn)子所需的磁場主要是電源產(chǎn)生的無功功率所形成的，與此同時，電氣自動化變壓器的運行也需要無功功率的支持。因此，如果沒有無功功率，電動機及變壓器就無法正常運行和工作，一般情況下，用電設備在電源中獲得有功功率時，就同時會獲得無功功率。一次線圈旋轉(zhuǎn)就會形成相應的磁場，二次線圈旋轉(zhuǎn)就會產(chǎn)生電壓。但是，當供電系統(tǒng)中無法提供相應的無功功率時就會讓電氣自動化設備得不到足夠的運行動能，那也就無法穩(wěn)定地運行，甚至無法正常工作，這時就需要無功補償技術來彌補這個缺陷，從而提升電氣自動化設備的運行效率。

2、電氣自動化系統(tǒng)中的無功補償技術

2.1注重智能無功補償技術的合理選擇

在電氣自動化系統(tǒng)的運行過程中，如果僅僅選擇了單一形式的無功補償技術，將無法達到預期的無功補償效果。所以在對電氣自動化系統(tǒng)中的智能無功補償技術進行選擇的過程中，電力單位需要根據(jù)系統(tǒng)中設備的實際運行情況來進行選擇。如果電網(wǎng)中的電機經(jīng)常出現(xiàn)三相不平衡問題，僅僅通過單相補償?shù)姆绞絹磉M行無功補償，不僅達不到最佳的無功補償效果，而且會投入大量的無功補償成本，這對于電力系統(tǒng)的實際運行將會起到一定程度的阻礙作用。針對這樣的情況，在進行智能無功補償技術的選擇過程中，電力單位可通過公分結(jié)合的形式來達到智能化的無功補償效果。相比較傳統(tǒng)的單相無功補償技術而言，該技術的應用不僅可以有效保障無功補償質(zhì)量，同時也可以實現(xiàn)無功補償方面經(jīng)濟成本投入的顯著節(jié)約。另外，借助于該技術，也可以對電機的三相不平衡問題進行快速跟蹤，并使其達到良好的穩(wěn)態(tài)補償效果。

2.2在系統(tǒng)回路中的運用

在電氣自動化系統(tǒng)中存在著連續(xù)電流，而這些回路電流勢必會消耗一定量的電能，產(chǎn)生電能損耗。為此，在電氣自動化系統(tǒng)的回路中應用無功補償技術，可以有效地解決這個問題的發(fā)生，這種補償技術對回路電流的無功補償主要是通過濾波器的原理來實現(xiàn)的。電氣自動化系統(tǒng)電源中的濾波器，是由電容和電感以及電阻共同構(gòu)成的，通過這些元器件的相互配合和作用，可以有效濾除電路中的指定頻點，從而獲取特定頻率的電源信號。基于此原理，在電氣自動化系統(tǒng)回路中安置濾波器，就可以對濾波器頻率范圍進行一定的優(yōu)化和調(diào)整，同時還能讓濾波器中的電容電流和回路中的感性電流發(fā)生抵消，讓回路電流始終保持一種相對穩(wěn)定的工作狀態(tài)，不發(fā)生較大的波動，降低持續(xù)性。與此同時，在電路狀態(tài)穩(wěn)定運行過程中，還可以串聯(lián)濾波器來電路電壓進行有效的降低，從而實現(xiàn)對回路電路的無功補償。

2.3選擇適宜智能無功補償控制器

在智能無功補償過程中，其補償器主要用于指揮，一些參數(shù)運算、參數(shù)設定、元件保護等都需通過無償控制器在實現(xiàn)，因此需給予其充足的重視。當前階段應用最為廣泛的無功補償器包括：動態(tài)補償控制器、功率因數(shù)型控制器、無功功率型控制器。無功功率型控制器在進行線路控制時最為穩(wěn)定，但是該項技術在國內(nèi)還處于不斷完善階段，其質(zhì)量還有待提升。而功率因數(shù)控制器壽命較長，且使用方法簡便，但是在使用范圍方面有著一定的限制。動態(tài)補償控制器的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在抗干擾實力強，在使用時可進行動態(tài)控制，但是我國在生產(chǎn)該項設備時需耗費較長的時間，因此難以一次性完成補償功率的生產(chǎn)。

2.4無涌流電容投切器在電氣自動化中的應用

在電氣自動化中，抗干擾能力強的儀器就只有無涌流電容投切器，唯一具有較強抗干擾能力的設備是對沖擊電流電容開關。如把儀表電壓控制在接近零時，將電容器連接到繼電器上，使電容器置入ON，則開關裝置不會產(chǎn)生沖擊電流，也不會產(chǎn)生較大的發(fā)熱。斷電后不會有火花碰撞。按照此款APP的發(fā)展趨勢，與其它電器設備相比，大大減少了發(fā)生故障的可能性。無沖擊電流開關降低故障率的理由是，將可控硅開關與磁繼電器連接起來，在電壓傳導和電流切斷中達到理想的過零狀態(tài)。該技術的應用可大大提高輸電線路的安全性。在室外安裝高壓柜的過程中，需要及時設置封閉遮攔網(wǎng)，而且在出入口需要設置明顯的標示牌，在室外設置的大部分設備停電個別地點保留帶電設備，而其他設備不能觸及帶電導體時，需要在帶電設備的周圍設置全封閉遮攔網(wǎng)，在對室外高壓設備預示的過程中，還需要保證遮攔與試驗設備高壓部分的安全距離足夠同時懸掛高壓危險的警示牌，在室外擴建改建施工中，需要利用木板或者其他非金屬板材對整個施工區(qū)域全面封閉隔離，并且在進入配電。裝置設備區(qū)域的同時設置攔網(wǎng)。并且在攔網(wǎng)上懸掛止步高壓危險的防標識牌邊緣。變電站無功補償裝置會直接影響電力系統(tǒng)的整體運行性能，所以要高度重視變電站無功補償?shù)膶嶋H運行效果。通過高品質(zhì)的無功補償?？梢蕴岣唠娋W(wǎng)的電壓穩(wěn)定能力，改善供電質(zhì)量，避免出現(xiàn)無功流動，減少線路損耗，具有非常理想的效果。

2.5重投切開關的合理選擇

在電氣自動化系統(tǒng)的具體應用中，電力單位同樣應該謹慎進行投切開關的選擇。就目前電氣自動化系統(tǒng)中所應用的投切開關來看，主要有零觸發(fā)形式的固態(tài)繼電器和機電一體形式的復合智能開關等。其中，零觸發(fā)形式的固態(tài)繼電器有著非?？斓倪\行速度，且在具體應用中并不會對電力系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生任何不利影響，也不會在系統(tǒng)中形成沖擊。因此，將此類投切開關應用到電氣自動化系統(tǒng)中，可實現(xiàn)系統(tǒng)中運行設備使用壽命的顯著提升。同時，此類投切開關自身也有著比較長的生命周期，并不需要定期進行更換，可實現(xiàn)維修成本的進一步節(jié)約。但是在這種繼電器的具體工作中，通常會伴隨著諧波產(chǎn)生，進而造成一定程度的電能損耗。機電一體化形式的復合智能開關有著良好的安全性，可以讓串聯(lián)電抗回路的運行效率得以顯著提升，并實現(xiàn)投切效率的良好保障。但是因為實踐應用經(jīng)驗不足，此類投切開關在應用中的可靠性還需要進一步研究。而在進行電氣自動化系統(tǒng)中投切開關的選擇過程中，不僅需要對投切開關自身的投切速度和工作效率進行重點考慮，同時也需要對其投入的經(jīng)濟性等各方面因素加以綜合考慮。通過這樣的方式，才可以實現(xiàn)投切開關的合理選擇，在保障電氣自動化系統(tǒng)運行效果的基礎上進一步提升整體電網(wǎng)運行過程中的綜合效益。

2.6在真空斷路器等元器件中的運用

在電氣自動化系統(tǒng)電容器中，有一個比較重要的電子元器件，就是真空斷路器，它憑借自身成本低、操作簡單等優(yōu)勢被廣泛應用在電氣自動化系統(tǒng)中，但是，真空斷路器應用技術本身還存在一些問題，那就是當真空斷路器斷路時，會在瞬間產(chǎn)生一股極高的電壓，如果長期受瞬間高壓的影響，會減低電容器的使用時長，而無功補償技術可以對真空斷路器這個元器件進行良好的改造，有效解決瞬間高壓的問題，通過無功補償技術的應用不僅提高了此元器件的工作性能，還有效保障了元器件的使用壽命。另外，無功補償技術在電氣自動化設備中的有效應用，還降低了企業(yè)的運營成本，實現(xiàn)了最大化的經(jīng)濟效益。

2.7在濾波器與電抗器中的應用

在對無功補償問題進行解決的過程中，要想實現(xiàn)電力系統(tǒng)中諧波總電流和無功電流之間的有效補償，一項最根本的措施就是讓有源濾波器在負載條件下產(chǎn)生出和原來諧波等量反向的電流，讓兩者相互抵消。就理論而言，如果這樣的無功補償可以完全實現(xiàn)，便可讓智能無功補償裝置對于有源補償?shù)目刂菩园l(fā)揮出最佳效果，讓電力系統(tǒng)實際運行中的功率損失得以靈活補償。但是就實際而言，因為電力系統(tǒng)中的各個設備并非在理想狀態(tài)下運行，而是會受到環(huán)境因素，人為因素以及設備質(zhì)量等的各個方面影響，在其供電工程發(fā)生變化的情況下，相應的電壓以及電流情況也會呈現(xiàn)出顯著的不同，而要想實現(xiàn)無功補償效果的良好保障，就需要對電力系統(tǒng)內(nèi)的實際電能質(zhì)量做到準確衡量，尤其是對其電壓質(zhì)量的準確衡量。在這樣的情況下，將智能無功補償技術合理應用到濾波器以及電抗器中，便可通過智能化的方式來進行電力系統(tǒng)各個設備運行情況的實時監(jiān)測，并根據(jù)其實際的諧波產(chǎn)生情況來實現(xiàn)無功補償量的科學調(diào)整，以此來有效保障其無功補償效果。

結(jié)語：

綜上，無功補償技術最大的優(yōu)勢就是減低了電氣自動化系統(tǒng)的電能損耗，讓電力系統(tǒng)始終處在高效的運行狀態(tài)下，應用在供電網(wǎng)中，不但可以提升供電企業(yè)的經(jīng)濟效益，還可以有效保障用電用戶的利益，讓人們加深對無功補償?shù)恼J知，提升節(jié)約用電的意識，從而推動國家節(jié)能理念的深化，對無功補償技術的研究和探索有助于電氣企業(yè)提升自身的服務質(zhì)量和生產(chǎn)效率，因此，有效地分析無功補償技術應用要點，讓其發(fā)揮更大的作用和價值。

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