電氣自動化中無功補償技術(shù)探析

李輝 申政 廖紅星

摘?要：此文簡單介紹了無功補償技術(shù)的有關(guān)概述與主要特點，詳細(xì)分析了電氣自動化中無功補償技術(shù)的應(yīng)用，并研究了無功補償技術(shù)發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：電氣自動化;無功補償技術(shù);探析

隨著科技的不斷進(jìn)步，人們對電氣自動化提出了更高的要求，尤其是傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)不僅需要消耗大量的人力、物力，還會對環(huán)境造成一定程度的影響，這與可持續(xù)發(fā)展的基本國策背道而馳。而無功補償技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用，不僅降低了生產(chǎn)消耗，還有效的提高了工作效率。因此加強對無功補償技術(shù)的研究與探索則尤為重要，也只有如此才能夠為電氣自動化技術(shù)的發(fā)展帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。

1?無功補償技術(shù)概述

電氣自動化技術(shù)的發(fā)展離不開電力行業(yè)，但與此同時也伴隨著電力資源的嚴(yán)重耗損，這與我國的可持續(xù)發(fā)展國策背道而馳。也正是基于此背景下，無功補償技術(shù)出現(xiàn)，并被應(yīng)用到電氣自動化技術(shù)之中，得到了社會各界的高度關(guān)注與青睞。這是因為無功補償技術(shù)能夠?qū)㈦娙萜鞯葻o功電源中的電能，順利的轉(zhuǎn)換成為工業(yè)生產(chǎn)過程中需要的機(jī)械能、熱能，進(jìn)而大大的提高了發(fā)電電壓質(zhì)量，改善整個電力系統(tǒng)功率，降低因為線路過多而造成的不必要電力資源損耗。所以說，無功補償技術(shù)在電氣自動化技術(shù)中的應(yīng)用，大大促進(jìn)了電氣自動化技術(shù)的良好發(fā)展^[1]。

2?無功補償技術(shù)主要特點

在電氣自動化設(shè)計中應(yīng)用無功補償技術(shù)，主要是通過提高電力系統(tǒng)負(fù)載功率因數(shù)達(dá)到降低設(shè)備容量、減少功率損耗的目的。具體地說，其技術(shù)優(yōu)勢主要表現(xiàn)在以下三個方面：第一，使電網(wǎng)和受電兩端的電壓變得更加穩(wěn)定。在長距離輸送電能的過程中，通過動態(tài)無功補償裝置的合理設(shè)置，可以有效地提高輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高輸電能力，確保整個配電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行;第二，在電氣自動化設(shè)備運行的過程中，需要一個相對穩(wěn)定的電壓，但在其運行過程中，難免會發(fā)生一些電壓損耗，當(dāng)損耗程度越大時，電壓質(zhì)量受到的影響越大。而通過無功補償技術(shù)可以將這種損耗降至最低，確保輸送電壓的穩(wěn)定性能夠充分滿足電氣自動化設(shè)備的需要，從而使設(shè)備的運行功率得到保障;第三，當(dāng)電氣自動化設(shè)備遇到供電不足、電壓質(zhì)量較低等情況時，不但其運行效率會受到影響，還容易因為損耗程度過大而造成損毀^[2]。

3?電氣自動化中無功補償技術(shù)應(yīng)用

3.1?維護(hù)電力用戶利益

現(xiàn)如今，無論是社會生產(chǎn)還是人們的日常生活，都離不開電力資源。因此，供電企業(yè)必須保證供電過程中的穩(wěn)定性與可靠性。但實際上，由于在交流電路中電抗器參與會產(chǎn)生一定的電源能量交換，也就是無功功率，這種情況雖然不會造成實質(zhì)上的電能耗損，但卻會對電網(wǎng)的供電效率造成不良影響。因為考慮到這一點，供電企業(yè)在設(shè)計變壓器時，基本上都是利用無功補償技術(shù)對電力用戶給予補償，為客戶利益提供保障。在對無功補償容量進(jìn)行計算時，主要包括以下兩種方式：第一種，根據(jù)變壓器容量進(jìn)行估算。通常情況下，補償容量為變壓器容量的30%，例如，當(dāng)變壓器容量為1000kva時，其功補償量則為300kvar;當(dāng)變壓器容量為1600kva時，無功補償量為500kvar;第二種，通過查詢“無功補償容量計算系數(shù)表”進(jìn)行計算。在該系數(shù)表內(nèi)，載明了1kW有功功率所需要補償?shù)臄?shù)值。如果設(shè)備負(fù)載的有功功率通過P來表示，運行時的功率因數(shù)和需要補償?shù)哪繕?biāo)功率因數(shù)分為cosφ1和cosφ2，其具體計算如下，當(dāng)有功功率為1000kW、運行功率因數(shù)為0.58、補償功率因數(shù)為0.7時，通過查詢“無功補償容量計算系數(shù)表”可以得知，補償容量系數(shù)為0.39，補償容量則為1000×0.39=390kvar。通過以上兩種方式，都可以使用戶的利益得到有效保障^[3]。

3.2?對回路電流進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行無功補償^[4]。

3.3?無功補償技術(shù)在變電站中的應(yīng)用

電能要想進(jìn)行遠(yuǎn)距離的輸送，就必須采取有效措施減少傳輸過程中的電能損耗。首先，先將電壓轉(zhuǎn)換成高壓電，傳輸?shù)浇咏付ǖ攸c時，再將高壓電降低至用戶可以使用的數(shù)值，而這個電壓升降工作則需要依靠變電站來完成。需求說明的是，當(dāng)電力用戶所使用的變壓器為無功功率變壓器時，就意味著該用戶已得到了無功補償，無須再提供無功補償服務(wù)。當(dāng)變電線路處于正常運行狀態(tài)時，代表供電效率良好，在這種情況下，也無須向用戶提供無功補償服務(wù)。而無功補償技術(shù)主要用于非無功功率變壓器中，其應(yīng)用方式與無功功率變壓器相同，需要通過變壓器容量進(jìn)行計算。需要注意的是，容性無功補償設(shè)備的容量與無功功率變壓器存在一定的差異，所以，補償設(shè)備的最大容量值不能達(dá)到變壓器的最大容量值，否則，就會對整個電力系統(tǒng)造成重大安全隱患。

3.4?無功補償技術(shù)在真空斷路器設(shè)備中的應(yīng)用

與傳統(tǒng)斷路器相比而言，真空斷路器具有體積小、重量輕、適用操作、不必經(jīng)常檢修等優(yōu)勢特點。因此，在電氣自動化設(shè)備中，真空斷路器是一種比較常見的保護(hù)裝置。但是，由于真空斷路器的型號較多，而每種型號的適用范圍和使用性能上又存在差異，導(dǎo)致將無功補償技術(shù)難以引用到真空斷路器的制造中。但是，如果在制造過程中引入無功補償技術(shù)，可以使真實斷路器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化調(diào)整，進(jìn)而使其制造成本得到大幅降低^[5]。

4?無功補償技術(shù)發(fā)展前景

無功補償技術(shù)是伴隨著電氣自動化水平不斷發(fā)展而漸漸衍生出來的，它的誕生與應(yīng)用在很大程度上緩解了電氣自動化設(shè)備中由單相電力牽引負(fù)荷所引發(fā)的諸多問題。但是，從我國當(dāng)前電氣自動化設(shè)備的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，其還存在著比較突出的非線性問題，這就給無功補償技術(shù)提供了很大的發(fā)展空間。例如，最近發(fā)展起來的有源濾波器，就推動了無功補償技術(shù)的發(fā)展。這也在程度上說明了無功補償技術(shù)還將具有較大的發(fā)展空間，相信通過技術(shù)人員和研發(fā)人員的不懈努力，其發(fā)展速度還將獲得大幅提升^[6]。

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(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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[3]李想.無功補償技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用研究[J].科技風(fēng)，2018（25）：115.

[4]羅晨.電氣工程及其自動化無功補償技術(shù)的實際應(yīng)用分析[J].中國高新區(qū)，2018（13）：169.

[5]張明輝，吳心國，傅磊.工程電氣及其自動化無功補償技術(shù)的實際應(yīng)用[J].自動化應(yīng)用，2018（04）：157-158.

[6]張筱璐，楊雨佳.新時期無功補償技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2018（07）：210-212.