電氣自動化控制中無功補償技術(shù)分析

盧 業(yè)

（陽江技師學院，廣東 陽江 529500）

電力是與人們生產(chǎn)生活密不可分的資源條件，在電力發(fā)展過程中伴隨著信息技術(shù)革命，電氣自動化控制已經(jīng)逐漸成為電力系統(tǒng)發(fā)展的主流。電氣自動化控制給予了電力系統(tǒng)新的管理和控制條件，同時也讓電力系統(tǒng)得以更加高效率運轉(zhuǎn)，但提升電力系統(tǒng)供電能力仍是其發(fā)展的重點。現(xiàn)階段電氣自動化控制中阻抗問題、功率問題都是迫切需要解決處理的內(nèi)容，無功補償技術(shù)的應用從技術(shù)層面為上述問題的解決提供了更加合理的方案。無功補償技術(shù)作為一種利用無功補償裝置對電網(wǎng)電容進行一定控制，從而調(diào)節(jié)無功功率的技術(shù)手段，能夠在電力系統(tǒng)運行中控制電網(wǎng)輸出功率，提升電力資源利用率，減少輸電線路損耗問題[1]。在具體分析電氣自動化控制中無功補償技術(shù)時，還需要詳細了解其技術(shù)內(nèi)容、實現(xiàn)途徑、應用狀況及發(fā)展前景等具體情況，更加科學地對無功補償技術(shù)進行利用，提升電力系統(tǒng)的質(zhì)量。

1 無功補償技術(shù)

1.1 無功補償概況

無功補償又稱無功率補償，是電力供電系統(tǒng)中提高電網(wǎng)功率因數(shù)的一種技術(shù)手段。無功補償?shù)募夹g(shù)原理（如圖1所示）與有功功率和無功功率對電網(wǎng)輸出功率的影響有關(guān)，將電能直接轉(zhuǎn)化為機械能、熱能等功率為有功功率，而同時不消耗電能只是轉(zhuǎn)化為另一種形式能量的為無功功率，無功功率增加會在一定程度上降低電網(wǎng)輸出功率，反之則可以提升電網(wǎng)輸出功率，為此在不改變原有電力設備的情況下，利用無功補償裝置對其進行補償，能夠有效增加電網(wǎng)輸出功率，從而更好地利用電力資源。無功補償技術(shù)的應用不僅在提高電網(wǎng)供電效率上具有良好的作用，通過供電效率的改善，供電變壓器對于輸電線路的損耗也得到了降低，供電環(huán)境得以改善，為電力系統(tǒng)的發(fā)展提供了良好的條件。無功補償技術(shù)讓電力系統(tǒng)的供電效率得到了進一步提升，通常在其技術(shù)使用中需要用到各類的無功補償裝置為電路系統(tǒng)提供補償，而在無功補償裝置的種類選擇上也需要結(jié)合實際情況做到合理規(guī)劃，選擇得當會減少電網(wǎng)損耗，提高供電質(zhì)量，反之則可能造成電壓波動、諧波增加等問題，影響供電質(zhì)量[2]。

圖1 低壓無功補償電路工作原理

1.2 無功補償?shù)膶崿F(xiàn)途徑

無功補償技術(shù)在供電系統(tǒng)中具有廣泛的應用，目前比較常用的無功補償方式有2種。一種是利用電抗器與電容器結(jié)合實現(xiàn)無功補償，這是無功補償技術(shù)中比較基礎(chǔ)且實用的補償方式，通過安裝電抗器與電容器從而對電路系統(tǒng)進行優(yōu)化，實現(xiàn)有效的無功補償，但由于不同類別的電容器與電抗器在性能特點上的差異，為了確保安裝運行的有效性，需要系統(tǒng)安裝人員做好安裝前檢查，確保設備的可靠性。另一種是利用真空斷路器實現(xiàn)無功補償，真空斷路器進行無功補償應用中投入資金較少，操作簡便快捷，應用范圍較廣，同樣是能夠提升電網(wǎng)功率的有效途徑，在實際應用中由于真空斷路器合閘時產(chǎn)生的高強度電壓可能影響系統(tǒng)穩(wěn)定性，因此，也需要格外重視其操作安全規(guī)范的管控，杜絕安全隱患，保證供電質(zhì)量[3]。

2 電氣自動化控制中無功補償技術(shù)的應用

2.1 電力負荷功率因數(shù)

無功補償技術(shù)在電氣自動化控制中電力負荷功率因數(shù)調(diào)整中具有良好的應用。電力系統(tǒng)的功率因數(shù)是衡量電氣設備效率的重要系數(shù)，在實際工作中，電路的有功功率和無功功率會對電力負荷造成影響，若無功功率用于變磁場轉(zhuǎn)化較大，則功率因數(shù)降低，電力線路損耗增加。在電氣自動化中運用無功補償技術(shù)首先可用于其電力負荷功率因數(shù)的調(diào)整，通過接入無功補償裝置，在電氣自動化系統(tǒng)內(nèi)保證其功率因數(shù)最大化，有效降低線路損耗，同時提升有功功率量，保證供電設備運行的質(zhì)量。利用先進的無功補償裝置以及科學系統(tǒng)的并聯(lián)方式，讓無功補償技術(shù)能夠在電力負荷功率因數(shù)控制中發(fā)揮良好的作用（表1），可以讓電氣自動化的運行效率和穩(wěn)定性得以進一步提升[4]。

表1 配電變壓器功率因數(shù)

2.2 無功補償裝置應用

無功補償技術(shù)可通過真空斷路投切電容器、可控飽和電抗器等裝置（圖2）的應用，在電氣自動化控制中提供良好的補償作用，從而提升電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量。真空斷路投切電容器是無功補償技術(shù)中比較常用的裝置，具有使用方便靈活、投入少等優(yōu)點，但在應用中容易受到高壓因素影響其穩(wěn)定性，或使用中出現(xiàn)設備線路損毀等問題，因此在具體選擇型號和設備使用中都需要進行有效管控?？煽仫柡碗娍蛊饕彩潜容^普遍的無功補償裝置，通過對電抗飽和程度進行調(diào)節(jié)，進而改變系統(tǒng)回路電源，在并聯(lián)狀態(tài)下利用濾波器對無功功率進行補償，從而實現(xiàn)系統(tǒng)平衡?？煽仫柡碗娍蛊魇乾F(xiàn)階段無功補償技術(shù)在電氣自動化控制中應用價值較高的設備類型，能夠長期用于電氣自動化中，但在使用中也需要進行諧波與噪聲問題的防控[5]。

圖2 常見無功補償裝置

2.3 電力用戶無功補償

無功補償技術(shù)在電氣自動化控制中可以為電力用戶提供無功補償。電力用戶是供電系統(tǒng)的主要服務對象，在其供電過程中引入無功補償技術(shù)能夠保證其用電質(zhì)量與穩(wěn)定性的提升。無功補償在電力用戶中應用，能夠通過技術(shù)手段，讓無功補償技術(shù)支持下的供電系統(tǒng)電力功率因數(shù)滿足國家規(guī)定要求，在不更換基礎(chǔ)設備的前提下提升供電質(zhì)量，并且獲得電費補償，能夠為普通電力用戶的用電消費提供一定幫助。另一方面，無功補償技術(shù)的應用有效減少了供電線路中電流損耗，最大化降低了無功消耗，有助于降低線損，對電網(wǎng)的運行壓力等也具有良好的作用，保證了電力用戶的用電安全性[6]。無功補償在電力用戶的供電中應用，能夠讓電氣自動化可以在更加安全高效的環(huán)境下完成供電環(huán)節(jié)，進一步發(fā)揮供電系統(tǒng)的良好作用。

2.4 配電線路無功補償

無功補償技術(shù)在電氣自動化控制配電線路中具有良好的應用。無功補償技術(shù)用于電氣自動化控制配電線路中，主要通過電容器等裝置的利用發(fā)揮無功補償作用，通過電容器組對高壓母線內(nèi)電壓互感器一次繞組電阻放電的充分利用，能夠完成無功補償，從而優(yōu)化電網(wǎng)輸出功率。配電線路中無功補償?shù)膽每梢杂行Ц纳婆潆娋€路中的各項問題，在電氣自動化控制中能夠更加智能的對電路進行調(diào)節(jié)，保證供電效率的提升，并在一定程度上降低成本[7]。但配電線路無功補償應用中也需要考慮到無功補償電容器的防護工作，在電容器安裝時為了防止高壓擊穿等風險，需要利用熔斷器等條件對電容器進行短路保護，此外還應該注意合閘時電容器組可能產(chǎn)生的沖擊涌流與串聯(lián)諧振現(xiàn)象等，加強對設備的管理和控制，保證自動化控制配電線路無功補償?shù)挠行А?/p>

3 電氣自動化中無功補償技術(shù)發(fā)展方向

3.1 引進先進技術(shù)及管理模式

電氣自動化中無功補償技術(shù)的應用需要重視引進先進技術(shù)和管理模式。無功補償技術(shù)是改善電力系統(tǒng)供電效率的重要技術(shù)手段，能夠極大地提升供電效率，在實際應用中無功補償技術(shù)也在不斷進步和發(fā)展，面對電氣自動化中的阻抗問題及功率問題，無功補償技術(shù)可以通過對電網(wǎng)電容進行一定控制，從而減少上述問題對電網(wǎng)造成的危害，而在具體的補償技術(shù)應用中仍需要進行探索與研究。比如當前無功補償技術(shù)中濾波器補償使用時的問題，仍需要通過混合處理濾波器狀態(tài)，進一步提升其利用率，從而有效地提升無功補償?shù)男?，?yōu)化供電功率。先進的管理模式對電氣自動化中應用無功補償技術(shù)也極為重要，在無功補償設備和具體技術(shù)應用中，需要根據(jù)不同補償設備的工作原理和類型進行分析，遵循電力系統(tǒng)操作的安全規(guī)范和質(zhì)量控制原則，完成無功補償?shù)南嚓P(guān)操作，避免由于操作原因?qū)е掳踩鹿?，確保無功補償?shù)馁|(zhì)量[8]。

3.2 合理改進技術(shù)方案

技術(shù)方案的改進對于電氣自動化無功補償技術(shù)應用來說也是比較關(guān)鍵的方向?，F(xiàn)階段應用的無功補償技術(shù)在適用范圍和應用情況中都存在一定局限性，想要更加高效地推動電氣自動化發(fā)展，還需要注重無功補償技術(shù)方案的改進，從宏觀角度分析無功補償技術(shù)對電氣傳輸設備和電壓的影響，制定合理方案保證在損耗最小的情況下，實現(xiàn)傳輸效果的最大化。除此以外，無功補償技術(shù)方案還需要考慮到電力系統(tǒng)的成本控制及方案使用效率等內(nèi)容，盡可能提升方案的實用性。比如目前電氣自動化過程中，并聯(lián)源濾波補償方案的應用較為廣泛，方案可以解決電力牽引負荷過高及補償量過大的問題，從而保證無功補償?shù)暮侠砝茫苊膺^度補償或者補償不足等情況[9]。再比如利用計算機監(jiān)控電網(wǎng)補償電容器方案的應用，通過計算機中SCADA系統(tǒng)采集配電網(wǎng)補償所需的有效數(shù)據(jù)，利用SCADA功能監(jiān)控補償電容器，更加精準地控制電容器的投切。在后續(xù)無功補償技術(shù)的應用中，隨著電力系統(tǒng)發(fā)展和自動化控制水平的不斷提升，其技術(shù)方案類型也需要不斷改進，在傳輸效率、經(jīng)濟性等方面做出優(yōu)化。

3.3 技術(shù)的創(chuàng)新與推廣

技術(shù)創(chuàng)新與技術(shù)推廣是電氣自動化無功補償技術(shù)應用的重要趨勢。無功補償技術(shù)在電力中已經(jīng)得到廣泛認可，越來越多的無功補償裝置及方案類型投入到了電力系統(tǒng)的構(gòu)建當中，而無功補償?shù)募夹g(shù)創(chuàng)新和技術(shù)推廣也應該隨之發(fā)展。在無功補償技術(shù)方面，雖然現(xiàn)階段無功補償技術(shù)在提供補償中已經(jīng)具有良好的表現(xiàn)，可以在原有設備條件上降低電路損耗，提高供電功率，但在實際應用中仍存在不足的方面，通過對現(xiàn)階段無功補償應用中問題的分析，了解電容器的使用情況，分析電網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化的具體條件等，能夠幫助更好地提升技術(shù)的利用率，從而保證供電質(zhì)量[10]。比如分散補償電容器組的應用，可以通過減少主干匯流密度，降低降損效益，在配電網(wǎng)線路中根據(jù)其線路電壓監(jiān)測情況，將電容器分散在各支線上，位置位于支線長度的1/3～2/3，讓安裝點電壓水平控制在電容器額定電壓值的1.05倍，提升無功補償?shù)乃?，促進電氣自動化的合理發(fā)展。無功補償技術(shù)的應用通過并聯(lián)電容器實施無功補償，補償電網(wǎng)無功率損耗，有效提升了電力資源的利用率，在減少電流破壞、維持電網(wǎng)穩(wěn)定等方面具有良好效果，對電氣自動化的使用也具有重要作用，值得進行技術(shù)推廣，而在技術(shù)推廣中，應該結(jié)合其作用與價值，運用情景與應用效果等進行綜合分析，提升推廣力度，進一步促進電力企業(yè)的發(fā)展。

3.4 引進人才，培養(yǎng)人才

無論是電氣自動化技術(shù)還是無功補償技術(shù)，都需要有專業(yè)的電氣人員參與研究和探討，對于電力企業(yè)乃至電力系統(tǒng)的發(fā)展來說，人力資源都是極為重要的優(yōu)勢，電氣自動化無功補償技術(shù)在未來發(fā)展中也需要專業(yè)人才提供支撐和幫助。對于電力企業(yè)來說想要更加科學合理地利用無功補償技術(shù)，需要注重人才引進，積極吸取電氣自動化專業(yè)的人才，填補企業(yè)內(nèi)部的人員空缺。此外，關(guān)注企業(yè)內(nèi)人才的培養(yǎng)，在電氣自動化與無功補償技術(shù)方面展開系統(tǒng)的培訓，對基本原理、安裝操作和運行檢修等各類內(nèi)容進行專業(yè)培訓，提高內(nèi)部人才的素養(yǎng)和素質(zhì)，更好地提升對電力系統(tǒng)中無功補償技術(shù)的應用。引進人才和培養(yǎng)人才是電氣自動化無功補償技術(shù)中比較關(guān)鍵的內(nèi)容，在實際應用中需要結(jié)合電力企業(yè)的運營情況，電力系統(tǒng)的發(fā)展狀態(tài)等進行綜合性人才的培養(yǎng)，讓無功補償技術(shù)能夠更好地用于電網(wǎng)的運行當中。

4 結(jié)束語

在電氣自動化控制領(lǐng)域，無功補償技術(shù)的推廣與應用具有極為重要的意義，一方面其可以為電路提供無功補償，另一方面借助無功補償?shù)膽脴O大地改善了電力資源的利用效率，在電網(wǎng)穩(wěn)定運行和供電質(zhì)量提升中具有良好的作用。無功補償技術(shù)是電氣自動化控制中不可或缺的重要技術(shù)手段，通過電容器等組件的應用，幫助電力系統(tǒng)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進一步提升電力功率，更好地解決了用電緊迫等問題。電氣自動化控制中的無功補償技術(shù)不僅通過技術(shù)手段為電力輸送提供了良好的條件和保障，也能夠進一步推動電力系統(tǒng)的發(fā)展。