无功补偿技术在电气自动化中的应用

2016-12-01谭积成于

中国新技术新产品 2016年21期

关键词：电气设备电气补偿

谭积成于　军

（1.沈阳市和平区城市建设管理局，辽宁沈阳 110000；2.大连海洋大学应用技术学院，辽宁大连 116300）

无功补偿技术在电气自动化中的应用

谭积成1于军2

（1.沈阳市和平区城市建设管理局，辽宁沈阳 110000；2.大连海洋大学应用技术学院，辽宁大连 116300）

随着电气自动化的不断发展，无功补偿技术已经成为电气自动化系统中必不可少的组成部分，同时也是改善供电环境的有效手段，无功补偿是一种很传统的电力技术，它代表了一个国家电力水平的高低，无功补偿的作用体现在能够合理地形成磁场，并且还会对无功功率进行消耗，是确保电厂能够安全生产的新型技术。本文主要介绍了无功补偿技术在电气自动化中的特点，并简单分析了无功补偿技术的应用问题。

无功补偿技术；电气自动化；应用必要性

所谓的电气自动化是指涉及到电气生产和计算机工程等多门综合性技术以及方法原理，作为传统的专业，它囊括了电力电子设备及技术要素，也包括了电力基础、数学工程在内的一系列理论基础，其特点是计算机技术与自动化技术相结合，为实现工业生产技术的电气化、自动化。电气自动化中无功补偿技术的应用有着自身的必要性，它的技术通俗来说就是将低压变压器传输过来的无用功率变为有用功率，所以，要想电气自动化水平能够稳定运行，就要从无功补偿技术问题入手，提高技术的水平。

一、无功补偿技术在电气自动化中应用的重要性

打个比方：无功补偿技术就像人的喉咙一样，它决定着电路的流通是否通畅。不仅如此，无功补偿技术还是线路中的保险装置，作为一种保护装置，它可以为企业的安全负责，能减少企业的线路损坏的概率，可见无功补偿技术在电气自动化中应用的重要性。

1.无功补偿技术在电气自动化中的应用的重要作用

（1）电气工程的高度自动化给社会生活的各个领域带来了数不尽的改变，人们对这项技术的过度依赖也意味着电能损耗在同步快速地增长着，随着机电一体化的发展与壮大，电气自动化已经成为电力系统在未来的几十年间发展的主要方向。电力电子产品和自动化设备在工业生产中的普及，将大量的无功补偿装置放入工业电力系统中，其优越的性能已经得到了普遍的认可与使用，无功补偿装置具有灵活、可控和选择的特性，不仅可以节约大量的人力物力资源，还能降低电能电力的损耗。因此，在电气自动化中应用无功补偿技术是电力系统安全且高效运行的重要保障，也是降低电气自动化系统能源消耗的重要措施。

（2）无功补偿技术能自发的、迅速的对电力系统的无功功率进行补偿，这就意味着整个电力系统出现安全故障的风险大大降低了，从而提高了电能的利用率，减轻了电气设备在运行过程中的压力，达到了节能的效果。同时，无功补偿技术对电气设备的控制方面也有着严格的要求，在保证电气设备运行稳定的同时，还可以要求电气设备发挥出最大的作用。

2.无功补偿技术的应用装置

（1）首先MSC无功补偿装置的原理是通过机械式的开关闭合来实现电容器组投切的，是一种比较简单的无功补偿装置，但它并不属于动态无功补偿，MSC这种装置因为价格低廉，适用于负荷波动不频繁的场所。且这种无功补偿装置还有着自我检测系统，可以手动投切或自动投切。MSC装置适用于以连续工作制为主的工业企业，主要用电设备长期运行，用电负荷特性平稳，无功负荷变化小。

（2）TSC是集电子、机电和微机为一体的新型无功补偿装置。和MSC装置不同的是，TSC无功补偿装置的工作原理是通过合闸之后的电流涌动产生的一种非常简便的且易于改动的一种装置，这种装置在投切的控制上有着机电和微机操控的技术的身影。TSC装置适用于含有大量冲击性，负荷容量较大，负荷电流瞬间变化大，负荷冲击强，无功负荷瞬时变化的场合。

（3）除了以上的两种无功补偿装置以外，还有一种非常简便灵活的无功补偿装置，不过这种装置安装起来比较复杂，它就是由前两种无功补偿装置合并出现的一种无功补偿装置。MSC+TSC这种装置的特点非常多，例如：它拥有TSC无功补偿装置的不具备的自我检测功能，它的反应速度很快，它可以使用的材料非常灵活，具有很强的适应能力。MSC+TSC装置适合用于住宅、商场、写字楼等用电场所，这些场所存在较多的单相负荷，又有电梯、空调等动力负荷，这类负荷采用MSC+TSC混补的补偿方式可取得较好的补偿效果。

二、无功补偿技术在电气自动化中应用的作用

随着我国经济的发展和国际化能源紧张局势的加剧，加强电能能源质量和节能降耗管理已成为国家政策中的重要内容。

1.无功补偿技术在电气自动化中应用的必要性

无功功率对于供电系统和负荷运行十分重要，对整个电力系统的潜在效益也很大。在现代化工业企业中，电动机等感性负荷占据相当大的比重，为保证电动机拖动系统的可靠性，在选择电动机时，往往容量偏大，使电机负荷率降低，造成功率因数和效率下降，同时，在工业和生活用电负载中，阻感负载占有很大的比例，比如：对于变压器、电器等设备来说都要吸收无功功率进行工作，它们在工业中都是阻感负载。这是由它们本身的性质所决定的。除此之外，在缺乏无功补偿在电气自动化的应用过程中，工作人员在工作时一定要注意供电系统的功率参数，并及时地对电力系统进行评价，了解电力电子设备的运行状态，注意功率因数的高低，从而能够更好地将无功补偿技术运用到电气自动化中，提高供电过程中的安全性，并且确保电力系统的经济效益与社会效益同步提升。

2.提高功率因数，降低能源损耗

无功补偿的基本原理是：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联在一同一个电路，能量在两种负荷之间相互交换，这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。功率因数是采用无功补偿的方法来提高的，无功补偿的主要作用是降低能源资源和电气设备的损耗，提高供电质量和稳定电压。新时期电气自动化水平在不断提高，在有效地降低人力资源投入的同时，也很大程度地造成了电能资源的浪费，因此，在电气自动化中运用无功补偿技术，不仅可以使电气设备利用率得到提高，电压质量得到改善，还可以减少线路的损耗，避免电气设备中因为无功功率的增加造成的能源资源浪费，提高了配电网的电压质量，极大地推进了电气系统的安全运行。当前，国内外都广泛采用并联电容器作为无功补偿装置，这种方法安装方便、建设周期短、运行维护简便、成本低、自身损耗小。

3.提高电力系统运行效率，减少线损

无功补偿技术是电网中无功功率分配调节的一项专业技术，在电气自动化应用中，不同的应用设备在不同的运行情况下都存在着一定的无功功率，而且，无功功率很大程度上受到用电设备自身特点和运行电压的限制。一方面，对于在电力系统中出现的能源损失过多，电压负荷增大的问题，利用无功补偿技术，不仅可以最大限度地提高电力系统的运行效率，还可以达到降低损害的目的。另一方面，在电力系统供电的同时电网功率因素调低，会导致电力在输送过程中对输电线路和变压器造成损坏，要解决这一问题就要依靠无功补偿技术，以保持输电的稳定与平衡，尽可能地用最小的成本发挥最大化的功效，在节省成本的同时，优化用电设备，改善用电质量，提高电力系统运行效率，减少线损，从而提升电力系统的有功功率的输送效率。

4.无功补偿控制具有多样性

一般情况下，频率的控制是需要实现有功功率补偿，而无功补偿电压的控制也需要实现无功功率补偿的稳定，但是，在电力传输的过程当中，会出现线路损耗的情况，所以无功补偿在线路当中各个节点会有不平衡的情况，只有达到各个节点的平衡，电能才能有效控制。有功补偿的生产只能依靠发电机或其他能源的转换来提供，生产费用较高，形式比较单一。但是，无功补偿除了可以用发电机来提供以外，还可以通过电容器、发生器以及多种线路来提供，成本相对较低，运用率较高，又有很好的实用效果，无功补偿的运用具有多样性，要结合实际采用最合理的方式运用到电气自动化中，以保证电力的稳定运行。

三、无功补偿技术在电气自动化中应用的发展趋势

目前，无功补偿技术在电气自动化中应用的发展趋势主要有两种。一种是分布式的信息化结构，这种方法主要是在网络中建立一个独立的信息化结构，在保障系统正常运行的同时，减少由系统故障带给电气工业发展带来的损失；另一种是开放式的信息化，这种方法和分布式信息结构有着本质的区别，是对系统的各方面了解，从而提高工业电气自动化系统对信息的处理能力。这两种方法为当前的多功能自动化时代提供了良好的发展空间。