探析电气自动化中无功补偿技术要点

2022-11-16边茂洲

科技与创新 2022年10期

边茂洲

（兖州东方机电有限公司，山东济宁 272000）

无功电源和有功电源具有一定的相似性，都是为电力体系发展提供帮助，减少损耗量，保证电网体系有效运行。伴随着电网存量增加，网络电压下降，功率因素降低，电气设备的利用十分不理想。因此，在新形势下，解决无功补偿问题具有一定的价值。如何依托电气自动化理念，确保发挥无功补偿技术的作用是值得相关人员重点研究的内容。

1 无功补偿阐述

在无功支持服务下或无功电压控制服务下，进行无功补偿，利用发电机组无功补偿装置，将无功功率传输到电网内部，保证系统运行，将电压波动范围控制在一定范围。电力体系出现故障给予无功支持，可减少损失。在电力体系中，增加电压和用电设备吸收无功功率有一定联系。如果在标准电压数值周围，无功功率数值与电压值变化同步[1]。此外，系统中负荷电压降低，利用无功功率补偿方式可确保系统良好。在电力体系的运行中，无功电压调控发挥着关键作用，不仅可以降低电网功率损失，还能提升传输速度，确保供电系统良好运行，提高产业效益。

当前，中国加大了电网建设，基于无功补偿技术的研究愈发深入。要想提高无功补偿功率，需要开展滤波通路建设过程、消除谐波过程与降低负荷过程等。运用无功补偿技术，选取的无功功率基本上是基波牵引下出现的负荷功率。第一种形式是真空断路投切电容器，这种电容器具备一定优势，如投入资金少、灵活；但也存在不足，如设备电压指标高，运用频繁可能会造成设备线路损毁，基于这样的情况，不能时常开展投切作业。第二种形式是可控饱和电抗器，其改变了体系回路电源，处于并联条件下的滤波器可抵除无功功率电流，让系统运作平衡化；设备长时间使用可能出现谐波和持续化噪声。无功补偿为电网输出功率，包含2方面内容：一种是有功功率，这种功率将电能转为机械能与热能，利用这部分能作功，这部分功率叫做有功功率；另一种是无功功率，将电能转换为其他形式的能，这种能在电气设备中是作功的重要条件，这种能在电网中和电能相转换，为无功功率，如电容器建立电场所占用的电能。

2 无功补偿技术在电气自动化中的价值

无功补偿技术具备较多的应用价值，在电气自动化技术中具有有效应用，具体表现在以下几方面内容中：①提升电压质量。电压在实际利用中会出现损耗，电压损耗低则电压质量高，设备运行中，电气设备是否运行影响着电压质量。在电气自动化领域中，无功补偿技术控制电路输送无功功率，确保电压损耗控制在一定范畴内，降低能量损耗，满足电气设备运行的实际需求。②减少资金投入。无功补偿技术对无功功率起到了控制性作用，强化电力功率，减少了资金投入；除此之外，提高电压器运转功率，对运行设备的要求也降低了，节省了在输变电设备的资金投入。因此无功补偿输具有良好的应用，可减少企业投入成本，提升经济效益。③确保电路输送电力。电力输送无功率时，如果为有功功率，功率因素和传输电力功率为反比状态，可以利用无功补偿技术提升电路功率因数；电气设备运行过程中，功率不断减少，利用无功补偿技术可以降低电路运行负荷，提升电路功率运输效率。

3 无功补偿技术特征

3.1 无功服务费用具备复杂性

无功补偿技术的无功服务从服务费用计算角度分析，具有一定的差异性。有功供电服务费用以开发费用为核心，无功服务费用以无功补偿设备和系统建设投资费用为基准，计费过程较复杂。

3.2 功率补偿具有多种途径

有功功率来源以发电机组设备为主，产生途径单一。但无功功率具有多种补偿途径，可以通过改造发现机组或利用线路改造进行无功补偿，确保无功补偿器和跳相机设备作用的发挥，实现无功功率补偿。

3.3 补偿范围具备地域化特点

无功补偿技术中，部分因素影响作用发挥。这是因为远距离无功功率补偿会导致供、受双方电压差较大，无功功率补偿不能获得良好效果，更为严重的是导致新功率损耗。基于这样的情况，依据电力供应具体情况，划分补偿范围区域，以就地补偿为基准，集中补偿为辅助，确保无功服务的水平。

3.4 追求无损补偿效果

在电网设备和电力装置中，电磁感应是主要原理。无功补偿技术以无损补偿效果为主，对电磁感应原理而言，应确保电磁周期内电力机械装置吸入功率与释放功率具有一致性，降低功率损耗的出现[1]。感性无功功率补偿技术是确保无功补偿的有效对策。

4 电气自动化利用无功补偿技术面临的现状

当前，经济发展速度加快，电网建设得到较好发展，人们对无功补偿技术的研究愈发深入。要想确保功率因数不断提高，需要落实滤波通路构建，减少负荷工作，确保功率因数增加。

4.1 真空断路投切电容器

真空断路投切电容器具备多种价值，如投入少、灵活；但也具有一些缺点，如过高的电压在实际中引发设备线路损毁。基于这样的情况，在实际利用中不能频繁投切，正确利用从而延长寿命。

4.2 可控饱和电抗器

可控饱和电抗器是一种普遍的设备，它可以有效调节电抗饱和程度，全面改变系统回路。在并联状态下滤波器可以抵消过多无功功率，实现系统平衡。电气自动化中利用这种设备也存在一定缺点，如出现谐波、噪声等。

4.3 需完善技术创新

当前部分技术在设备中运用良好，如在高铁中出现电气自动化理论，在供电所中也有相关方案探究。无功补偿利用相关先进化模式和信息科技，解决了技术问题。中国对电气自动化理论的研究较晚，技术应用操作不成熟。因此在发展中应不断完善技术，丰富理论知识，加强监督管理，加大创新，加快电气自动化发展，提高电气自动化工作效率。

4.4 电气自动化发展仍需完善

当前电气发展模式趋向自动化，科技含量较高，对人员具有较高技术要求。在电气自动化行业中，有效运用新型设备，对电气自动化行业的发展具有推动作用。在具体应用中，预期水平和工作效率存在差距[2]。技术人员应深入探究无功补偿技术在电气自动化行业中的作用，制定有效的研究方法，完善行业监管机制，加快行业发展，健全工作体系。

5 电气自动化无功补偿技术利用

5.1 对回路电路的无功补偿

回路电路中存在回路电流、电能损耗。因此，回路电路的无功补偿可减少电能损耗。补偿方式主要以过滤波器原理为核心，确保回路电路无功补偿。在电源中，滤波器为滤波电路，由电阻、电容和电感3部分构成。滤除电路指定频点，获得特定频率电源信号。安装滤波器，调整滤波器频率范围，电容电流和回流电路感性电流抵消，回路电流平稳。当电流运行为平稳状态，和滤波器串联，减少电压，保证回流电路无功补偿。

5.2 在电容器中真空断路器的利用

深入研究无功补偿技术不难发现，这种技术在元器件中具有良好应用。真空断路器是关键元器件，具备一定优势，例如操作具备便捷性、经济成本低等；但也有缺陷，如容器与闸会出现电压，长期受电压影响会影响电容器寿命。要想有效解决此问题，需要关注无功补偿，利用这种技术改造元器件，利于提高元器件性能提高利用率[2]。除此之外，利用无功补偿技术可减少电气自动化系统实际运营成本，确保经济效益提升。

5.3 故障诊断中的利用

系统故障诊断装置中应用智能无功补偿技术，可及时检修故障，提升故障诊断效率。变压器在系统运作中发挥着关键作用。在电气工程自动化中应用智能无功补偿技术，可减少系统误差，确保自动化无人操作，实现高效诊断故障。首先，观察变压器所渗出的油，分析变压器故障原因，实现故障定位。其次，利用智能无功补偿技术全面检修电气系统故障，提升运行效率，降低损失。受科学技术影响，伴随智能技术的发展，变压器与开关等设备得到较好利用，不仅利于故障解决，还能提升系统安全性。

5.4 智能补偿投切开关

随着科学技术发展，电能设备愈发增多，人们对电力需求与日俱增。以往的电网配置不能顺应时代建设发展，基于这样的情况，应用电气工程自动化，以机电一体化为核心，实现电力资源的合理分配，确保功率效果作用的发挥。以智能真空开关为基准，利用低压真空灭弧室与永磁操作，确保电网利用寿命的延长，提升系统运作的可靠性。在自动化无功补偿中包含较多内容，如在真空断路器作用下，利用投切电容器方式，减少设备串联产生的谐波，减少运作成本，合理设置滤波器，提升电容器技能调控水平。自动化无功补偿技术的实际应用，利于用电效率的提升，提高管理水平，确保滤波器与变压器组合提升电压调解能力。

5.5 在电气自动化中的实际应用

在了解无功补偿技术的价值作用，确保电气自动化系统得到最佳补偿量的基准上，依据具体情况降低无功功率实际损耗。加大管理电网设备，确保技术全面落实。依据工作流程和监管体系而实现，确保该技术有效发挥，提高电能应用率。

5.6 电容器和固定滤波的结合

电气自动化系统中电容器与固定滤波结合，完成智能无功补偿，将两者相联的目的是为了全面调整电压消耗。但在具体推行措施前，工作人员以电气自动化系统运行情况为基准，全方位掌握电流电压量值数。针对这样的情况，做好调整计划，如设置电力系统变压器母线。这样设置是为了改变功率消耗状态，最终实现无功补偿效果。调查表明，静压管可完成智能无功补偿，提高电气自动化设备运行功能。当前形势下，纵观中国智能无功补偿技术客观成绩，这种技术方法并不能得到全面应用，正在处于测试阶段。电气自动化系统利用智能无功补偿技术，存在无功电流转向高压变电站，经由相关输电线路，确保将电能输送到低压变电站，电力能源实现远距离传输。假如无功补偿技术配置缺乏科学化，会造成无功功率转向配电网倒送情况，导致电力能源损耗[3]。反之，全面优化该技术则能加快电力行业快速化发展。

5.7 电力负荷功率因数

电力系统中，电力负荷功率因数是一种极为关键的数据，它可以对电力系统电气设备功率系数加以衡量。例如电力系统中如果电路交变磁场转换较大，会损耗电力资源，从而功率因数不断变低。全面控制功率因数，确保功率因数保持最佳状态，可以降低电力损耗，提升电力系统无功率传送效率，发挥电压质量，降低电力损耗。

6 电气自动化中无功补偿技术的应用方向

6.1 关注配电网电能消耗

电气自动化中应用无功补偿技术，需要关注无功补偿电流线路中的电能消耗及功率因数低等情况。安装无功补偿技术装置，可以降低负荷无功功率，提升功率因数，减少实际利用资金。

6.2 加大用户管理

社会生产、生活等各个领域，电力资源都有非常直观的应用，发挥着关键性作用。作为供电企业，务必要稳定供电过程。因为交流电路内的电抗器参与之后，会有电源能量交换现象产生，即无功功率，尽管不会带来实质性的电能耗损，却会降低电网供电效率[4]。基于这样的情况，建议供电企业在变压器设计阶段，采用无功补偿技术补偿电力用户，维护电力用户的切身利益。计算无功补偿容量，可采用以下2种方法：①按照变压器容量可实施估算。一般补偿容量是变压器容量的30%左右，如果变压器容量是1 000 kVA，那么无功补偿量是300 kVar。如果变压器容量是1 500 kVA，那么无功补偿量则是500 kVar。②可以直接在无功补偿容量计算系数表中获取数值进行计算。系数表中有非常详细的有功功率需补偿数据，若设备负载有功功率以P为代表，那么在运行状态下的功率因数、需补偿目标功率因数可以分别用cosΦ1、cosΦ2表示。如果功率数值是1 200 kW，运行功率因数是0.56，补偿功率因数是0.6，在无功补偿容量计算系数表中便可以得到补偿容量系数，随之计算实际补偿容量，以此来维护电力用户权益。另外，作为施工单位利用无功补偿技术时，需要关注用户侧无功补偿管理，加大宣传节能降耗，确保用户意识到利用无功补偿技术能降低由于内部传输导致的有功功率亏损[5]。伴随电气科学技术的发展，无功补偿技术得到了有效利用，这部分无功补偿装置能满足施工现场需求，确保系统无功补偿。

6.3 加大宣传管理

伴随科学技术的快速化发展，在电气自动化中，无功补偿技术具有良好的应用范围。新形势背景下，作为工作人员应全面推广无功补偿技术，宣传技术优势，让更多人对其具有清晰认识，掌握无功补偿技术的利用价值。利用无功补偿技术不仅能节省用电，还能提高用电效率，降低对电力资源的浪费，实现客户全面化管理。

7 无功补偿技术应用发展趋势

电气自动化发展进程中，无功补偿技术水平得到了显著提升，电气自动化的运用，解决了电气自动化设备因为单相电力牵引负荷导致的问题。现阶段中国在电气自动化设备实际应用方面，仍然需要解决非线性问题，从而为无功补偿技术明确了发展方向。比如源滤波器是无功补偿技术非常重要的发展助推力，通过该设备也了解到无功补偿技术有非常可观的发展前景[6]。技术与研发人员的不懈努力还会进一步提升其发展速度。

综合上述分析，无功补偿技术在电气自动化领域的应用优势，主要表现在电气自动化设备运行期间，有效减少电能损耗，促使电路一直处于高效运行状态。供电期间运用无功补偿技术，也有助于维护电力用户切身权益，保证供电质量的同时提高供电企业经济效益。由此可见，无功补偿技术在电气自动化中的应用方法及策略还需要进行深入研究，才能够最大程度地发挥出其实际应用价值。