无功补偿技术在电气自动化中的应用探讨

2021-07-07周晓麟兰位龙徐拥华

电子测试 2021年7期

周晓麟，兰位龙，徐拥华

（国网衢州供电公司，浙江衢州，324000）

0 引言

工业的发展为工业技术的应用和发展注入了原动力，当然，也可以将行业和技术的发展看作是同一个问题的两个方面，双方在不断发展，也在相互促进，推进相关研究工作很有必要。无功补偿技术作为电气自动化技术中的一项关键组成，事关工业生产的质量和效率，因此及时推进相关探析工作很有必要，对于提高行业的资源利用效率，促进行业的升级和转型都有着重要意义。

1 无功补偿技术的概述

无功补偿技术实际上就是无功功率补偿技术，在运转的过程中能将电能转换为热能，机械能等能源形式，同时消耗的资源总量也比较小，还能实现电压质量的提高和对电网负荷功率的科学调节。从长远的眼光来看，对于优化行业资源结构有很大帮助。在电气自动化技术中的应用也是如此，对该技术进行利用，能够提高相关设备的使用效率，同时也能提高一些电气设备的运转稳定性，营造一个较为良好的外部环境。对于提高行业的经济效益也有巨大帮助。无功补偿技术在不同行业中的具体应用表现趋于多样化，不仅得益于其优异的生产能力，同时也得益于其较高的适应性。

2 无功补偿技术的特点

作为一种工业生产中的代表性技术，无功补偿技术具有一定特性，对这些特性进行把握，也能有序推进技术的实际利用。其特点可细分为以下几点：

（1）分散性

该特点主要体现在电压的控制中。有功平衡一般是电力系统的频率控制方式，无功平衡主要用于对电压的控制。但是由于具体的电力需求存在一定差异，因此想要实现对这些电力需求的有效把握也有一定难度，这时需要采用分别控制的方式，也就是分散控制，最终达到控制电压的目标。

（2）多样性

在不同的工业生产行业中，电能获取的方式也存在一定差异，发电机是主要的电能供应方，但是这种供应方式的适应性比较低，同时供给的电能量也比较小，很难满足行业发展的实际需求。对无功补偿技术进行利用，就有效改善了这种情况，调相机和无功补偿器（如图1所示）是核心部件。

图1 无功功率自动补偿器

（3）局限性

该特性主要体现在供电层面，不同地区的供电方式和供电量都存在一定差异，对这种特点进行把握也能促进相关技术的发展。负荷功率因数（如表1、2所示）的把握是其中的重点。如果想要在电能的远距离传送中实现对无功补偿技术的利用，就要对受电终端和发电端之间的电压差进行合理控制。但是这种情况容易导致电力能源的过度损耗，不利于行业资源的合理调度，因此在对该技术进行利用时，要尽量避免出现电能的远距离传输，如果一定要进行远距离传输，那么就要事先制定完善的应对策略。

表1 负荷功率因数表

表2 负荷功率因数表

3 电气自动化的发展概况

自动化技术本身就是新时代的产物，在节约资源和行业转型过程中发挥重要作用，电气自动化技术作为自动化技术的延伸更是如此。智能化是该技术的主要发展趋势。但是随着相关技术的进步，其复杂化程度也在不断提高，也就对工作人员的素质和专业技能有了更好的要求。为了提高该技术的利用效率，各种新型的专业技术设备层出不穷，这也是工作人员的一项挑战，只有不断顺应时代和行业的发展，增强自身的专业技能，才能实现对相关技术设备的有效利用。

但是结合技术的具体利用情况来看，相关技术还无法满足生产需求，因此促进相关技术的完善和优化很有必要。无功补偿技术作为电气自动化中的一项关键技术，有着很大的研究意义，对该技术进行利用，能够实现电气自动化技术的完善。但是受限于技术水平，我国对于无功补偿技术的研究起步时间较吃。积累的经验和教训也比较少，也在一定程度上阻碍了该技术的研究和应用。工作人员要发挥自身能动性，加强技术攻关，一方面从技术层面入手，另一方面也要从管理层面进行把握，为技术的更新增添活力。

4 在电气自动化中的代表性应用

该技术的具体应用表现较多，能够满足不同层面的生产需求，也促进很多行业逐渐向知识密集型产业转变，有着巨大的发展意义。主要有以下几项标志性应用。

4.1 回路电流中的应用

滤波器（如图2所示）调节磁能饱和度是主要的回路电流利用方式，能够对感应电流进行合理控制，从而为后期的无功补偿工作创造便利。笼统来说，在大多数情况下，滤波器中的电流和感应电流抵消时，一般能够实现电流平衡，再辅之以一定的变压器操作就能实现无功补偿。

图2 滤波器

4.2 用电客户无功补偿的应用

用户作为电力使用的主体，也是该技术应用中的重要载体，对该部分技术应用的研究，对于用电客户的无功补偿，可从以下方面把握：第一，就是在配电网中对该技术进行利用，能够缓解无功消耗问题，从而达到降低用电客户用电费用的目的；第二，就是对电机功率进行合理的调节，在必要时推进电费补偿工作，对功率因数和月电费之间的关系（如表3、4所示）进行把握，也能提高用电客户的用电体验。对该技术的利用一方面能够营造良好的行业外部形象，另一方面也能提高电力资源的利用效率。

表3 功率因数和月电费之间的关系表

表4 功率因数和月电费之间的关系表

4.3 在真空断路器中的应用

真空断路器也是电力设备中的一个核心组成，对电力行业的发展有着较大影响。对于优化断路器的内部结构，降低设计成本都有很大帮助，换个角度来看，也有利于行业的资源优化配置。无功补偿技术在真空断路器（如图3所示）中能够承担桥梁的作用，实现电流平衡，从而满足系统的具体要求。总的来看，对于降低能源的损耗也有很大帮助。

图3 户外真空断路器

5 在电气自动化中应用的现状

长期的发展和经验的积累，为技术的优化和完善创造了便利，但是电气自动化和无功补偿技术的复杂度都比较高，因此在应用的过程中难免还存在一些问题，对这些问题进行把握能够有效提高无功补偿技术的应用效率，同时也能为无功补偿技术自身的完善和优化创造条件。存在的问题可分为以下几项。

5.1 发展观念较为传统

科学的发展观念有利于行业的发展，同时也能为技术的发展创造理论基础，对无功补偿技术的应用和发展来说也是如此。但是行业对于无功补偿技术的认知还存在很大的局限，主要还是因为受到传统发展观念的影响。传统的发展观念适应性比较低，同时也很难接受全新的知识。因此，要将发展观念的转变，作为技术应用和行业发展中的观念，在发展观念的转变过程中，一方面要对过去的发展经验和教育进行积累，另一方面也要顺应行业和时代的发展趋势。

5.2 技术设备较为落后

专业的技术设备也是应用相关技术的关键，但是结合行业实际来看，技术设备较为落后，甚至一些技术设备还出现了损坏，显然不利于无功补偿技术的利用。如何才能实现无功补偿技术的充分利用？对技术设备及时更新很有必要。技术设备的更新，要考虑到多项因素，包括企业和行业的经济实力和具体需求。但是结合行业的实际情况来看，技术设备较为落后，甚至一些技术设备还出现了损坏，显然很不利于无功补偿技术的利用，如何才能实现无功补偿技术的充分利用，对技术设备及时更新很有必要。技术设备的更新，要考虑到多项因素，包括企业和行业的经济实力和具体需求，能够在最大程度上提高技术设备的适应性，对于实现技术设备的创新和技术应用也有很大帮助。

5.3 工作人员素质较低

工作人员作为技术应用和生产过程中的核心，是技术应用的载体，也是质量控制过程中的关键。但是结合我国电气自动化行业的距离生产工作来看，工作人员的素质比较低，很难掌握无功补偿技术等多种新型的生产技术，一方面是因为受到传统生产观念的影响，另一方面也是因为行业管理部门的重视程度比较低，因此要将工作人员的素质作为技术应用中的关键。

5.4 无功补偿容量配置不合理

科学高效的容量配置能够为无功补偿技术的应用创造有利内部条件，这也就对行业工作人员提出了较高的要求，工作人员要充分发挥自身的能动性结合行业的具体需求进行容量的合理配置，但是在实际的生产过程中容量配置不合理的情况较为常见，不仅影响了技术的应用，同时也影响了正常的生产工作，想要有效改善这种情况，需要管理部门和管理人员的共同努力。

6 在电气自动化中的应用策略

电气自动化技术在不同的发展阶段有着不同的代表性技术，但是其伴随时代的发展一直在不断进步，但是质量控制点比较多，如何才能提高该技术在电气自动化中的应用水平，成为诸多行业发中的重要契机，针对出现的实际问题，制定较为完善的应用策略显得尤为重要。可细分为以下几点。

6.1 提高用户意识

在大多数情况下顾念系统中的电流和电压有着一定的比例关系。我们可以将其看作为正弦波，如果电流和电压之间的线性相关关系被破坏转变成非线性电流，就可能会导致基波电流出现畸形的情况甚至还会产生一定的谐波，谐波的电流超过了限定范围，就可能会导致电缆出现燃烧的情况，不仅会增加不必要能源的损耗，同时也会增加一定的安全隐患的用户。作为用电的主体会对电力行业的发展产生重要的反作用，因此要让用户认识到谐波的危害，同时对无功补偿技术的相关优势进行了解，配合相关行业进行电力的使用。

6.2 培养专业的科研人才

专业的技能和知识素养是促进技术应用的关键，人才的重要性毋庸置疑。结合实际来看，该技术在应用层次上有了大幅提高，但是在很多技术层面还存在一些问题，因此培养专业的科研人才，对于技术的完善和优化有着重要意义，想要实现科研人才的培养，可以从以下几个方面入手，首先就是在国内加大培养专业人才的力度，利用相关的福利政策吸引人才其次，要向西方发达国家学习先进的经验和技术最后要定期组织可以人才的培养工作，提高人才培养工作的适应性，也能帮助人才适应时代和行业的发展潮流，不断为技术的升级和发展创造活力。

6.3 增加资金投入力度

充分的资金是人才培养工作，技术升级工作的重要物质基础。可以说技术的发展离不开资金，资金是技术发展的源动力，但是结合我国相关技术的发展情况来看，在资金投入力度上，还有很大的提升空间，资金投入力度的增大需要重视程度的提高。无功补偿技术的发展实际上也能为其他技术的进步提供科学合理的借鉴。虽然说已经取得了一定的研究成果，但是很多行业还缺乏对相关技术的了解和认识，只有不断提升重视程度，才能逐步提高资金的投入力度，资金投入也能为科研工作的推进创造条件，除了企业和行业之外，政府和国家也是资金投入的主体。

6.4 安装电容器进行分散补偿

对电容器（如图4所示）进行分散安装能促进无功分散补偿。这种分散方式是当前应用比较广泛的补偿方法，能够提高补偿工作的效率，同时也能减少不必要的资源损耗，最终达到优化用户用电体验的目的，但是这种分散补偿方式也存在一定的弊端，就是前期的投入比较大，主要体现在电容器的建设上。这种生产方式在建设前期就要制定完善的建设计划，同时还要交负相关部门进行审批，电容器和变压器的安装方式需要结合具体的需求而定。

图4 薄膜电容器

6.5 充分利用变电站

变电站也是推进无功补偿技术应用的重要载体，变电站能够通过对并联电容器（如图5所示）和静止补偿器的利用推进无功补偿，基本上这些设备都会安装在变电站的母线上，通过相关的电击模组进行协调控制。因此想要充分发挥变电站的积极作用，主要需要对该地的电压进行高效管理，最终达到降低运营成本和资源损耗的目标，伴随相关技术的更新和发展变电站的内部设施也在趋于复杂化，逐渐成为相关工作人员的一项挑战。工作人员要发挥自身的能动性，综合考虑多项因素，实现对变电站的有效利用。