电气自动化控制中无功补偿技术分析

卢 业

（阳江技师学院，广东 阳江 529500）

电力是与人们生产生活密不可分的资源条件，在电力发展过程中伴随着信息技术革命，电气自动化控制已经逐渐成为电力系统发展的主流。电气自动化控制给予了电力系统新的管理和控制条件，同时也让电力系统得以更加高效率运转，但提升电力系统供电能力仍是其发展的重点。现阶段电气自动化控制中阻抗问题、功率问题都是迫切需要解决处理的内容，无功补偿技术的应用从技术层面为上述问题的解决提供了更加合理的方案。无功补偿技术作为一种利用无功补偿装置对电网电容进行一定控制，从而调节无功功率的技术手段，能够在电力系统运行中控制电网输出功率，提升电力资源利用率，减少输电线路损耗问题[1]。在具体分析电气自动化控制中无功补偿技术时，还需要详细了解其技术内容、实现途径、应用状况及发展前景等具体情况，更加科学地对无功补偿技术进行利用，提升电力系统的质量。

1 无功补偿技术

1.1 无功补偿概况

无功补偿又称无功率补偿，是电力供电系统中提高电网功率因数的一种技术手段。无功补偿的技术原理（如图1所示）与有功功率和无功功率对电网输出功率的影响有关，将电能直接转化为机械能、热能等功率为有功功率，而同时不消耗电能只是转化为另一种形式能量的为无功功率，无功功率增加会在一定程度上降低电网输出功率，反之则可以提升电网输出功率，为此在不改变原有电力设备的情况下，利用无功补偿装置对其进行补偿，能够有效增加电网输出功率，从而更好地利用电力资源。无功补偿技术的应用不仅在提高电网供电效率上具有良好的作用，通过供电效率的改善，供电变压器对于输电线路的损耗也得到了降低，供电环境得以改善，为电力系统的发展提供了良好的条件。无功补偿技术让电力系统的供电效率得到了进一步提升，通常在其技术使用中需要用到各类的无功补偿装置为电路系统提供补偿，而在无功补偿装置的种类选择上也需要结合实际情况做到合理规划，选择得当会减少电网损耗，提高供电质量，反之则可能造成电压波动、谐波增加等问题，影响供电质量[2]。

图1 低压无功补偿电路工作原理

1.2 无功补偿的实现途径

无功补偿技术在供电系统中具有广泛的应用，目前比较常用的无功补偿方式有2种。一种是利用电抗器与电容器结合实现无功补偿，这是无功补偿技术中比较基础且实用的补偿方式，通过安装电抗器与电容器从而对电路系统进行优化，实现有效的无功补偿，但由于不同类别的电容器与电抗器在性能特点上的差异，为了确保安装运行的有效性，需要系统安装人员做好安装前检查，确保设备的可靠性。另一种是利用真空断路器实现无功补偿，真空断路器进行无功补偿应用中投入资金较少，操作简便快捷，应用范围较广，同样是能够提升电网功率的有效途径，在实际应用中由于真空断路器合闸时产生的高强度电压可能影响系统稳定性，因此，也需要格外重视其操作安全规范的管控，杜绝安全隐患，保证供电质量[3]。

2 电气自动化控制中无功补偿技术的应用

2.1 电力负荷功率因数

无功补偿技术在电气自动化控制中电力负荷功率因数调整中具有良好的应用。电力系统的功率因数是衡量电气设备效率的重要系数，在实际工作中，电路的有功功率和无功功率会对电力负荷造成影响，若无功功率用于变磁场转化较大，则功率因数降低，电力线路损耗增加。在电气自动化中运用无功补偿技术首先可用于其电力负荷功率因数的调整，通过接入无功补偿装置，在电气自动化系统内保证其功率因数最大化，有效降低线路损耗，同时提升有功功率量，保证供电设备运行的质量。利用先进的无功补偿装置以及科学系统的并联方式，让无功补偿技术能够在电力负荷功率因数控制中发挥良好的作用（表1），可以让电气自动化的运行效率和稳定性得以进一步提升[4]。

表1 配电变压器功率因数

2.2 无功补偿装置应用

无功补偿技术可通过真空断路投切电容器、可控饱和电抗器等装置（图2）的应用，在电气自动化控制中提供良好的补偿作用，从而提升电力系统的供电质量。真空断路投切电容器是无功补偿技术中比较常用的装置，具有使用方便灵活、投入少等优点，但在应用中容易受到高压因素影响其稳定性，或使用中出现设备线路损毁等问题，因此在具体选择型号和设备使用中都需要进行有效管控。可控饱和电抗器也是比较普遍的无功补偿装置，通过对电抗饱和程度进行调节，进而改变系统回路电源，在并联状态下利用滤波器对无功功率进行补偿，从而实现系统平衡。可控饱和电抗器是现阶段无功补偿技术在电气自动化控制中应用价值较高的设备类型，能够长期用于电气自动化中，但在使用中也需要进行谐波与噪声问题的防控[5]。

图2 常见无功补偿装置

2.3 电力用户无功补偿

无功补偿技术在电气自动化控制中可以为电力用户提供无功补偿。电力用户是供电系统的主要服务对象，在其供电过程中引入无功补偿技术能够保证其用电质量与稳定性的提升。无功补偿在电力用户中应用，能够通过技术手段，让无功补偿技术支持下的供电系统电力功率因数满足国家规定要求，在不更换基础设备的前提下提升供电质量，并且获得电费补偿，能够为普通电力用户的用电消费提供一定帮助。另一方面，无功补偿技术的应用有效减少了供电线路中电流损耗，最大化降低了无功消耗，有助于降低线损，对电网的运行压力等也具有良好的作用，保证了电力用户的用电安全性[6]。无功补偿在电力用户的供电中应用，能够让电气自动化可以在更加安全高效的环境下完成供电环节，进一步发挥供电系统的良好作用。

2.4 配电线路无功补偿

无功补偿技术在电气自动化控制配电线路中具有良好的应用。无功补偿技术用于电气自动化控制配电线路中，主要通过电容器等装置的利用发挥无功补偿作用，通过电容器组对高压母线内电压互感器一次绕组电阻放电的充分利用，能够完成无功补偿，从而优化电网输出功率。配电线路中无功补偿的应用可以有效改善配电线路中的各项问题，在电气自动化控制中能够更加智能的对电路进行调节，保证供电效率的提升，并在一定程度上降低成本[7]。但配电线路无功补偿应用中也需要考虑到无功补偿电容器的防护工作，在电容器安装时为了防止高压击穿等风险，需要利用熔断器等条件对电容器进行短路保护，此外还应该注意合闸时电容器组可能产生的冲击涌流与串联谐振现象等，加强对设备的管理和控制，保证自动化控制配电线路无功补偿的有效。

3 电气自动化中无功补偿技术发展方向

3.1 引进先进技术及管理模式

电气自动化中无功补偿技术的应用需要重视引进先进技术和管理模式。无功补偿技术是改善电力系统供电效率的重要技术手段，能够极大地提升供电效率，在实际应用中无功补偿技术也在不断进步和发展，面对电气自动化中的阻抗问题及功率问题，无功补偿技术可以通过对电网电容进行一定控制，从而减少上述问题对电网造成的危害，而在具体的补偿技术应用中仍需要进行探索与研究。比如当前无功补偿技术中滤波器补偿使用时的问题，仍需要通过混合处理滤波器状态，进一步提升其利用率，从而有效地提升无功补偿的效率，优化供电功率。先进的管理模式对电气自动化中应用无功补偿技术也极为重要，在无功补偿设备和具体技术应用中，需要根据不同补偿设备的工作原理和类型进行分析，遵循电力系统操作的安全规范和质量控制原则，完成无功补偿的相关操作，避免由于操作原因导致安全事故，确保无功补偿的质量[8]。

3.2 合理改进技术方案

技术方案的改进对于电气自动化无功补偿技术应用来说也是比较关键的方向。现阶段应用的无功补偿技术在适用范围和应用情况中都存在一定局限性，想要更加高效地推动电气自动化发展，还需要注重无功补偿技术方案的改进，从宏观角度分析无功补偿技术对电气传输设备和电压的影响，制定合理方案保证在损耗最小的情况下，实现传输效果的最大化。除此以外，无功补偿技术方案还需要考虑到电力系统的成本控制及方案使用效率等内容，尽可能提升方案的实用性。比如目前电气自动化过程中，并联源滤波补偿方案的应用较为广泛，方案可以解决电力牵引负荷过高及补偿量过大的问题，从而保证无功补偿的合理利用，避免过度补偿或者补偿不足等情况[9]。再比如利用计算机监控电网补偿电容器方案的应用，通过计算机中SCADA系统采集配电网补偿所需的有效数据，利用SCADA功能监控补偿电容器，更加精准地控制电容器的投切。在后续无功补偿技术的应用中，随着电力系统发展和自动化控制水平的不断提升，其技术方案类型也需要不断改进，在传输效率、经济性等方面做出优化。

3.3 技术的创新与推广

技术创新与技术推广是电气自动化无功补偿技术应用的重要趋势。无功补偿技术在电力中已经得到广泛认可，越来越多的无功补偿装置及方案类型投入到了电力系统的构建当中，而无功补偿的技术创新和技术推广也应该随之发展。在无功补偿技术方面，虽然现阶段无功补偿技术在提供补偿中已经具有良好的表现，可以在原有设备条件上降低电路损耗，提高供电功率，但在实际应用中仍存在不足的方面，通过对现阶段无功补偿应用中问题的分析，了解电容器的使用情况，分析电网系统优化的具体条件等，能够帮助更好地提升技术的利用率，从而保证供电质量[10]。比如分散补偿电容器组的应用，可以通过减少主干汇流密度，降低降损效益，在配电网线路中根据其线路电压监测情况，将电容器分散在各支线上，位置位于支线长度的1/3～2/3，让安装点电压水平控制在电容器额定电压值的1.05倍，提升无功补偿的水平，促进电气自动化的合理发展。无功补偿技术的应用通过并联电容器实施无功补偿，补偿电网无功率损耗，有效提升了电力资源的利用率，在减少电流破坏、维持电网稳定等方面具有良好效果，对电气自动化的使用也具有重要作用，值得进行技术推广，而在技术推广中，应该结合其作用与价值，运用情景与应用效果等进行综合分析，提升推广力度，进一步促进电力企业的发展。

3.4 引进人才，培养人才

无论是电气自动化技术还是无功补偿技术，都需要有专业的电气人员参与研究和探讨，对于电力企业乃至电力系统的发展来说，人力资源都是极为重要的优势，电气自动化无功补偿技术在未来发展中也需要专业人才提供支撑和帮助。对于电力企业来说想要更加科学合理地利用无功补偿技术，需要注重人才引进，积极吸取电气自动化专业的人才，填补企业内部的人员空缺。此外，关注企业内人才的培养，在电气自动化与无功补偿技术方面展开系统的培训，对基本原理、安装操作和运行检修等各类内容进行专业培训，提高内部人才的素养和素质，更好地提升对电力系统中无功补偿技术的应用。引进人才和培养人才是电气自动化无功补偿技术中比较关键的内容，在实际应用中需要结合电力企业的运营情况，电力系统的发展状态等进行综合性人才的培养，让无功补偿技术能够更好地用于电网的运行当中。

4 结束语

在电气自动化控制领域，无功补偿技术的推广与应用具有极为重要的意义，一方面其可以为电路提供无功补偿，另一方面借助无功补偿的应用极大地改善了电力资源的利用效率，在电网稳定运行和供电质量提升中具有良好的作用。无功补偿技术是电气自动化控制中不可或缺的重要技术手段，通过电容器等组件的应用，帮助电力系统在现有基础上进一步提升电力功率，更好地解决了用电紧迫等问题。电气自动化控制中的无功补偿技术不仅通过技术手段为电力输送提供了良好的条件和保障，也能够进一步推动电力系统的发展。