电气自动化中无功补偿技术探析

战荫华

（大庆石化工程有限公司，黑龙江 大庆 163714）

伴随着我国电气自动化技术水平的不断提升，在原有技术基础上，又新增了一项无功补偿技术。通过这项技术的应用，使我国电气自动化水平又得到了进一步提升。然而，相对于日益提高社会生产需求而言，无功补偿技术在提高供电质量、减少电能损耗等方面还存在很大的开发价值。因此，有必要针对其技术的应用方法进行全方位、系统化的研究。

1 无功补偿技术概述

在很多电气自动化设备中，都会带有一个电磁线圈。要想让这个电磁线圈运转起来，必须为其先建立一个专用磁场。这也就意味着在电磁圈运转的过程中会消耗掉功率，如果用字母Q 来表示无功功率，其单位则是“乏”或者“千乏”。具体说，就是在一台电动机运行之前，需要事先为其建立一个专门的磁场，通过该磁场使转子旋转起来，之后再带动电动机进行同步运动。也就是说，在电动机运行的过程中，转子所产生的磁场几乎都是通过电源里面的无功功率所形成的。当电气自动化中变压器工作时，整个运行过程同样离不开无功功率的支持。由此得知，通过一次线圈转动会形成对应的磁场，通过二次线圈转动则会产生电压。所以，如果缺少了无功功率的支持，电动机就无法运行，变压器也无法正常执行其工作任务。通常情况下，只要当用电设备在电源中单独得到有功功率之后，便可以获得无功功率。但是，当电网里面所提供的无功功率无法满足实际需求时，就会导致电气自动化设备得不到足够的磁场供给，从而失去运行动力。也可以将其理解成如果缺少了稳定无功功率的保障，大部分电气自动化设备都无法正常地运行。

2 无功补偿技术主要特点

在电气自动化设计中应用无功补偿技术，主要是通过提高电力系统负载功率因数达到降低设备容量、减少功率损耗的目的。具体地说，其技术优势主要表现在以下三个方面：第一，使电网和受电两端的电压变得更加稳定。在长距离输送电能的过程中，通过动态无功补偿装置的合理设置，可以有效地提高输电系统的稳定性，进而提高输电能力，确保整个配电网的安全稳定运行；第二，在电气自动化设备运行的过程中，需要一个相对稳定的电压，但在其运行过程中，难免会发生一些电压损耗，当损耗程度越大时，电压质量受到的影响越大。而通过无功补偿技术可以将这种损耗降至最低，确保输送电压的稳定性能够充分满足电气自动化设备的需要，从而使设备的运行功率得到保障；第三，当电气自动化设备遇到供电不足、电压质量较低等情况时，不但其运行效率会受到影响，还容易因为损耗程度过大而造成损毁。针对这一情况，通过应用无功补偿技术可以有效维持电压稳定性，进而延长电力设备的使用寿命。通过无功补偿技术的上述特点可以看出，对于电力企业来说，在输电过程中应用这项新技术，可以大幅降低电气设备的维护成本，使经济效益获得显著提升。

3 电气自动化中无功补偿技术应用

3.1 维护电力用户利益

现如今，无论是社会生产还是人们的日常生活，都离不开电力资源。因此，供电企业必须保证供电过程中的稳定性与可靠性。但实际上，由于在交流电路中电抗器参与会产生一定的电源能量交换，也就是无功功率，这种情况虽然不会造成实质上的电能耗损，但却会对电网的供电效率造成不良影响。因为考虑到这一点，供电企业在设计变压器时，基本上都是利用无功补偿技术对电力用户给予补偿，为客户利益提供保障。在对无功补偿容量进行计算时，主要包括以下两种方式：第一种，根据变压器容量进行估算。通常情况下，补偿容量为变压器容量的30%，例如，当变压器容量为1000kva 时，其功补偿量则为300kvar；当变压器容量为1600kva 时，无功补偿量为500kvar；第二种，通过查询“无功补偿容量计算系数表”进行计算。在该系数表内，载明了1kW 有功功率所需要补偿的数值。如果设备负载的有功功率通过P 来表示，运行时的功率因数和需要补偿的目标功率因数分为cosφ1和cosφ2，其具体计算如下，当有功功率为1000kW、运行功率因数为0.58、补偿功率因数为0.7 时，通过查询“无功补偿容量计算系数表”可以得知，补偿容量系数为0.39，补偿容量则为1000×0.39=390kvar。通过以上两种方式，都可以使用户的利益得到有效保障。

3.2 对回路电流进行无功补偿

由于电流本身具有连续性，所以，在回路电路当中必然存在回路电流，而电流也必然会产生一些电能损耗。因此，对回路电路进行无功补偿，可以有效降低电能损耗，其补偿方式主是要通过滤波器原理对回路电流进行无功补偿。电源中的滤波器是一种由电容、电感和电阻共同组成的滤波电路，通过它可以滤除电路中的指定频点，最终得到特定频率的电源信号。因此，通过在电路中安装滤波器，可以使滤波器频率范围得到优化调整，并且使滤波器中的电容电流与回流电路中的感性电流互相抵消，最终使回流电流保持在一种相对稳定的运行状态中，不再持续做功。在电路稳定运行状态下，还可以同时串联滤波器适量地降低电压，从而对回流电路进行无功补偿。

3.3 无功补偿技术在变电站中的应用

发电厂要想对电能进行远距离的输送，就必须采取有效措施减少传输过程中的电能损耗。首先，先将电压转换成高压电，传输到接近指定地点时，再将高压电降低至用户可以使用的数值，而这个电压升降工作则需要领先变电站来完成。需求说明的是，当电力用户所使用的变压器为无功功率变压器时，就意味着该用户已得到了无功补偿，无须再提供无功补偿服务。当变电线路处于正常运行状态时，代表供电效率良好，在这种情况下，也无须向用户提供无功补偿服务。而无功补偿技术主要用于非无功功率变压器中，其应用方式与无功功率变压器相同，需要通过变压器容量进行计算。需要注意的是，容性无功补偿设备的容量与无功功率变压器存在一定的差异，所以，补偿设备的最大容量值不能达到变压器的最大容量值，否则，就会对整个电力系统造成重大安全隐患。

3.4 无功补偿技术在真空断路器设备中的应用

与传统断路器相比而言，真空断路器具有体积小、重量轻、适用操作、不必经常检修等优势特点。因此，在电气自动化设备中，真空断路器是一种比较常见的保护装置。但是，由于真空断路器的型号较多，而每种型号的适用范围和使用性能上又存在差异，导致将无功补偿技术难以引用到真空断路器的制造中。但是，如果在制造过程中引入无功补偿技术，可以使真实断路器的内部结构得到优化调整，进而使其制造成本得到大幅降低。此外，现有的真空断路器在实际应用的过程中，经常会遇到型号不匹配或者兼容性较差等情况，通过无功补偿技术可以将滤波器、电抗器等器件与真空滤波器结合起来，从而使电路电流处于一种平稳运行的状态下，电能损耗因此而得到有效控制。

4 无功补偿技术发展前景

无功补偿技术是伴随着电气自动化水平不断发展而渐渐衍生出来的，它的诞生与应用在很大程度上缓解了电气自动化设备中由单相电力牵引负荷所引发的诸多问题。但是，从我国当前电气自动化设备的应用现状来看，其还存在着比较突出的非线性问题，这就给无功补偿技术提供了很大的发展空间。例如，最近发展起来的有源滤波器，就推动了无功补偿技术的发展。这也在程度上说明了无功补偿技术还将具有较大的发展空间，相信通过技术人员和研发人员的不懈努力，其发展速度还将获得大幅提升。

综上所述，对于无功补偿技术而言，其最大优势在于能够在电气自动化设备运行的过程中降低电能损耗，使电路始终处于高效运行的状态下。在供电过程中，通过无功补偿技术可以使电力用户的利益得到保障，提高供电企业的服务质量与经济效益。因此，有必要针对无功补偿技术的应用方法进行持续不断的研究，使其发挥出更大的作用价值。