探析電氣自動(dòng)化中無功補(bǔ)償技術(shù)要點(diǎn)

邊茂洲

（兗州東方機(jī)電有限公司，山東 濟(jì)寧 272000）

無功電源和有功電源具有一定的相似性，都是為電力體系發(fā)展提供幫助，減少損耗量，保證電網(wǎng)體系有效運(yùn)行。伴隨著電網(wǎng)存量增加，網(wǎng)絡(luò)電壓下降，功率因素降低，電氣設(shè)備的利用十分不理想。因此，在新形勢(shì)下，解決無功補(bǔ)償問題具有一定的價(jià)值。如何依托電氣自動(dòng)化理念，確保發(fā)揮無功補(bǔ)償技術(shù)的作用是值得相關(guān)人員重點(diǎn)研究的內(nèi)容。

1 無功補(bǔ)償闡述

在無功支持服務(wù)下或無功電壓控制服務(wù)下，進(jìn)行無功補(bǔ)償，利用發(fā)電機(jī)組無功補(bǔ)償裝置，將無功功率傳輸?shù)诫娋W(wǎng)內(nèi)部，保證系統(tǒng)運(yùn)行，將電壓波動(dòng)范圍控制在一定范圍。電力體系出現(xiàn)故障給予無功支持，可減少損失。在電力體系中，增加電壓和用電設(shè)備吸收無功功率有一定聯(lián)系。如果在標(biāo)準(zhǔn)電壓數(shù)值周圍，無功功率數(shù)值與電壓值變化同步[1]。此外，系統(tǒng)中負(fù)荷電壓降低，利用無功功率補(bǔ)償方式可確保系統(tǒng)良好。在電力體系的運(yùn)行中，無功電壓調(diào)控發(fā)揮著關(guān)鍵作用，不僅可以降低電網(wǎng)功率損失，還能提升傳輸速度，確保供電系統(tǒng)良好運(yùn)行，提高產(chǎn)業(yè)效益。

當(dāng)前，中國加大了電網(wǎng)建設(shè)，基于無功補(bǔ)償技術(shù)的研究愈發(fā)深入。要想提高無功補(bǔ)償功率，需要開展濾波通路建設(shè)過程、消除諧波過程與降低負(fù)荷過程等。運(yùn)用無功補(bǔ)償技術(shù)，選取的無功功率基本上是基波牽引下出現(xiàn)的負(fù)荷功率。第一種形式是真空斷路投切電容器，這種電容器具備一定優(yōu)勢(shì)，如投入資金少、靈活；但也存在不足，如設(shè)備電壓指標(biāo)高，運(yùn)用頻繁可能會(huì)造成設(shè)備線路損毀，基于這樣的情況，不能時(shí)常開展投切作業(yè)。第二種形式是可控飽和電抗器，其改變了體系回路電源，處于并聯(lián)條件下的濾波器可抵除無功功率電流，讓系統(tǒng)運(yùn)作平衡化；設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間使用可能出現(xiàn)諧波和持續(xù)化噪聲。無功補(bǔ)償為電網(wǎng)輸出功率，包含2方面內(nèi)容：一種是有功功率，這種功率將電能轉(zhuǎn)為機(jī)械能與熱能，利用這部分能作功，這部分功率叫做有功功率；另一種是無功功率，將電能轉(zhuǎn)換為其他形式的能，這種能在電氣設(shè)備中是作功的重要條件，這種能在電網(wǎng)中和電能相轉(zhuǎn)換，為無功功率，如電容器建立電場(chǎng)所占用的電能。

2 無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的價(jià)值

無功補(bǔ)償技術(shù)具備較多的應(yīng)用價(jià)值，在電氣自動(dòng)化技術(shù)中具有有效應(yīng)用，具體表現(xiàn)在以下幾方面內(nèi)容中：①提升電壓質(zhì)量。電壓在實(shí)際利用中會(huì)出現(xiàn)損耗，電壓損耗低則電壓質(zhì)量高，設(shè)備運(yùn)行中，電氣設(shè)備是否運(yùn)行影響著電壓質(zhì)量。在電氣自動(dòng)化領(lǐng)域中，無功補(bǔ)償技術(shù)控制電路輸送無功功率，確保電壓損耗控制在一定范疇內(nèi)，降低能量損耗，滿足電氣設(shè)備運(yùn)行的實(shí)際需求。②減少資金投入。無功補(bǔ)償技術(shù)對(duì)無功功率起到了控制性作用，強(qiáng)化電力功率，減少了資金投入；除此之外，提高電壓器運(yùn)轉(zhuǎn)功率，對(duì)運(yùn)行設(shè)備的要求也降低了，節(jié)省了在輸變電設(shè)備的資金投入。因此無功補(bǔ)償輸具有良好的應(yīng)用，可減少企業(yè)投入成本，提升經(jīng)濟(jì)效益。③確保電路輸送電力。電力輸送無功率時(shí)，如果為有功功率，功率因素和傳輸電力功率為反比狀態(tài)，可以利用無功補(bǔ)償技術(shù)提升電路功率因數(shù)；電氣設(shè)備運(yùn)行過程中，功率不斷減少，利用無功補(bǔ)償技術(shù)可以降低電路運(yùn)行負(fù)荷，提升電路功率運(yùn)輸效率。

3 無功補(bǔ)償技術(shù)特征

3.1 無功服務(wù)費(fèi)用具備復(fù)雜性

無功補(bǔ)償技術(shù)的無功服務(wù)從服務(wù)費(fèi)用計(jì)算角度分析，具有一定的差異性。有功供電服務(wù)費(fèi)用以開發(fā)費(fèi)用為核心，無功服務(wù)費(fèi)用以無功補(bǔ)償設(shè)備和系統(tǒng)建設(shè)投資費(fèi)用為基準(zhǔn)，計(jì)費(fèi)過程較復(fù)雜。

3.2 功率補(bǔ)償具有多種途徑

有功功率來源以發(fā)電機(jī)組設(shè)備為主，產(chǎn)生途徑單一。但無功功率具有多種補(bǔ)償途徑，可以通過改造發(fā)現(xiàn)機(jī)組或利用線路改造進(jìn)行無功補(bǔ)償，確保無功補(bǔ)償器和跳相機(jī)設(shè)備作用的發(fā)揮，實(shí)現(xiàn)無功功率補(bǔ)償。

3.3 補(bǔ)償范圍具備地域化特點(diǎn)

無功補(bǔ)償技術(shù)中，部分因素影響作用發(fā)揮。這是因?yàn)檫h(yuǎn)距離無功功率補(bǔ)償會(huì)導(dǎo)致供、受雙方電壓差較大，無功功率補(bǔ)償不能獲得良好效果，更為嚴(yán)重的是導(dǎo)致新功率損耗。基于這樣的情況，依據(jù)電力供應(yīng)具體情況，劃分補(bǔ)償范圍區(qū)域，以就地補(bǔ)償為基準(zhǔn)，集中補(bǔ)償為輔助，確保無功服務(wù)的水平。

3.4 追求無損補(bǔ)償效果

在電網(wǎng)設(shè)備和電力裝置中，電磁感應(yīng)是主要原理。無功補(bǔ)償技術(shù)以無損補(bǔ)償效果為主，對(duì)電磁感應(yīng)原理而言，應(yīng)確保電磁周期內(nèi)電力機(jī)械裝置吸入功率與釋放功率具有一致性，降低功率損耗的出現(xiàn)[1]。感性無功功率補(bǔ)償技術(shù)是確保無功補(bǔ)償?shù)挠行?duì)策。

4 電氣自動(dòng)化利用無功補(bǔ)償技術(shù)面臨的現(xiàn)狀

當(dāng)前，經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度加快，電網(wǎng)建設(shè)得到較好發(fā)展，人們對(duì)無功補(bǔ)償技術(shù)的研究愈發(fā)深入。要想確保功率因數(shù)不斷提高，需要落實(shí)濾波通路構(gòu)建，減少負(fù)荷工作，確保功率因數(shù)增加。

4.1 真空斷路投切電容器

真空斷路投切電容器具備多種價(jià)值，如投入少、靈活；但也具有一些缺點(diǎn)，如過高的電壓在實(shí)際中引發(fā)設(shè)備線路損毀。基于這樣的情況，在實(shí)際利用中不能頻繁投切，正確利用從而延長(zhǎng)壽命。

4.2 可控飽和電抗器

可控飽和電抗器是一種普遍的設(shè)備，它可以有效調(diào)節(jié)電抗飽和程度，全面改變系統(tǒng)回路。在并聯(lián)狀態(tài)下濾波器可以抵消過多無功功率，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)平衡。電氣自動(dòng)化中利用這種設(shè)備也存在一定缺點(diǎn)，如出現(xiàn)諧波、噪聲等。

4.3 需完善技術(shù)創(chuàng)新

當(dāng)前部分技術(shù)在設(shè)備中運(yùn)用良好，如在高鐵中出現(xiàn)電氣自動(dòng)化理論，在供電所中也有相關(guān)方案探究。無功補(bǔ)償利用相關(guān)先進(jìn)化模式和信息科技，解決了技術(shù)問題。中國對(duì)電氣自動(dòng)化理論的研究較晚，技術(shù)應(yīng)用操作不成熟。因此在發(fā)展中應(yīng)不斷完善技術(shù)，豐富理論知識(shí)，加強(qiáng)監(jiān)督管理，加大創(chuàng)新，加快電氣自動(dòng)化發(fā)展，提高電氣自動(dòng)化工作效率。

4.4 電氣自動(dòng)化發(fā)展仍需完善

當(dāng)前電氣發(fā)展模式趨向自動(dòng)化，科技含量較高，對(duì)人員具有較高技術(shù)要求。在電氣自動(dòng)化行業(yè)中，有效運(yùn)用新型設(shè)備，對(duì)電氣自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展具有推動(dòng)作用。在具體應(yīng)用中，預(yù)期水平和工作效率存在差距[2]。技術(shù)人員應(yīng)深入探究無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化行業(yè)中的作用，制定有效的研究方法，完善行業(yè)監(jiān)管機(jī)制，加快行業(yè)發(fā)展，健全工作體系。

5 電氣自動(dòng)化無功補(bǔ)償技術(shù)利用

5.1 對(duì)回路電路的無功補(bǔ)償

回路電路中存在回路電流、電能損耗。因此，回路電路的無功補(bǔ)償可減少電能損耗。補(bǔ)償方式主要以過濾波器原理為核心，確?；芈冯娐窡o功補(bǔ)償。在電源中，濾波器為濾波電路，由電阻、電容和電感3部分構(gòu)成。濾除電路指定頻點(diǎn)，獲得特定頻率電源信號(hào)。安裝濾波器，調(diào)整濾波器頻率范圍，電容電流和回流電路感性電流抵消，回路電流平穩(wěn)。當(dāng)電流運(yùn)行為平穩(wěn)狀態(tài)，和濾波器串聯(lián)，減少電壓，保證回流電路無功補(bǔ)償。

5.2 在電容器中真空斷路器的利用

深入研究無功補(bǔ)償技術(shù)不難發(fā)現(xiàn)，這種技術(shù)在元器件中具有良好應(yīng)用。真空斷路器是關(guān)鍵元器件，具備一定優(yōu)勢(shì)，例如操作具備便捷性、經(jīng)濟(jì)成本低等；但也有缺陷，如容器與閘會(huì)出現(xiàn)電壓，長(zhǎng)期受電壓影響會(huì)影響電容器壽命。要想有效解決此問題，需要關(guān)注無功補(bǔ)償，利用這種技術(shù)改造元器件，利于提高元器件性能提高利用率[2]。除此之外，利用無功補(bǔ)償技術(shù)可減少電氣自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)營(yíng)成本，確保經(jīng)濟(jì)效益提升。

5.3 故障診斷中的利用

系統(tǒng)故障診斷裝置中應(yīng)用智能無功補(bǔ)償技術(shù)，可及時(shí)檢修故障，提升故障診斷效率。變壓器在系統(tǒng)運(yùn)作中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在電氣工程自動(dòng)化中應(yīng)用智能無功補(bǔ)償技術(shù)，可減少系統(tǒng)誤差，確保自動(dòng)化無人操作，實(shí)現(xiàn)高效診斷故障。首先，觀察變壓器所滲出的油，分析變壓器故障原因，實(shí)現(xiàn)故障定位。其次，利用智能無功補(bǔ)償技術(shù)全面檢修電氣系統(tǒng)故障，提升運(yùn)行效率，降低損失。受科學(xué)技術(shù)影響，伴隨智能技術(shù)的發(fā)展，變壓器與開關(guān)等設(shè)備得到較好利用，不僅利于故障解決，還能提升系統(tǒng)安全性。

5.4 智能補(bǔ)償投切開關(guān)

隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，電能設(shè)備愈發(fā)增多，人們對(duì)電力需求與日俱增。以往的電網(wǎng)配置不能順應(yīng)時(shí)代建設(shè)發(fā)展，基于這樣的情況，應(yīng)用電氣工程自動(dòng)化，以機(jī)電一體化為核心，實(shí)現(xiàn)電力資源的合理分配，確保功率效果作用的發(fā)揮。以智能真空開關(guān)為基準(zhǔn)，利用低壓真空滅弧室與永磁操作，確保電網(wǎng)利用壽命的延長(zhǎng)，提升系統(tǒng)運(yùn)作的可靠性。在自動(dòng)化無功補(bǔ)償中包含較多內(nèi)容，如在真空斷路器作用下，利用投切電容器方式，減少設(shè)備串聯(lián)產(chǎn)生的諧波，減少運(yùn)作成本，合理設(shè)置濾波器，提升電容器技能調(diào)控水平。自動(dòng)化無功補(bǔ)償技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，利于用電效率的提升，提高管理水平，確保濾波器與變壓器組合提升電壓調(diào)解能力。

5.5 在電氣自動(dòng)化中的實(shí)際應(yīng)用

在了解無功補(bǔ)償技術(shù)的價(jià)值作用，確保電氣自動(dòng)化系統(tǒng)得到最佳補(bǔ)償量的基準(zhǔn)上，依據(jù)具體情況降低無功功率實(shí)際損耗。加大管理電網(wǎng)設(shè)備，確保技術(shù)全面落實(shí)。依據(jù)工作流程和監(jiān)管體系而實(shí)現(xiàn)，確保該技術(shù)有效發(fā)揮，提高電能應(yīng)用率。

5.6 電容器和固定濾波的結(jié)合

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中電容器與固定濾波結(jié)合，完成智能無功補(bǔ)償，將兩者相聯(lián)的目的是為了全面調(diào)整電壓消耗。但在具體推行措施前，工作人員以電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行情況為基準(zhǔn)，全方位掌握電流電壓量值數(shù)。針對(duì)這樣的情況，做好調(diào)整計(jì)劃，如設(shè)置電力系統(tǒng)變壓器母線。這樣設(shè)置是為了改變功率消耗狀態(tài)，最終實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償效果。調(diào)查表明，靜壓管可完成智能無功補(bǔ)償，提高電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行功能。當(dāng)前形勢(shì)下，縱觀中國智能無功補(bǔ)償技術(shù)客觀成績(jī)，這種技術(shù)方法并不能得到全面應(yīng)用，正在處于測(cè)試階段。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)利用智能無功補(bǔ)償技術(shù)，存在無功電流轉(zhuǎn)向高壓變電站，經(jīng)由相關(guān)輸電線路，確保將電能輸送到低壓變電站，電力能源實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。假如無功補(bǔ)償技術(shù)配置缺乏科學(xué)化，會(huì)造成無功功率轉(zhuǎn)向配電網(wǎng)倒送情況，導(dǎo)致電力能源損耗[3]。反之，全面優(yōu)化該技術(shù)則能加快電力行業(yè)快速化發(fā)展。

5.7 電力負(fù)荷功率因數(shù)

電力系統(tǒng)中，電力負(fù)荷功率因數(shù)是一種極為關(guān)鍵的數(shù)據(jù)，它可以對(duì)電力系統(tǒng)電氣設(shè)備功率系數(shù)加以衡量。例如電力系統(tǒng)中如果電路交變磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換較大，會(huì)損耗電力資源，從而功率因數(shù)不斷變低。全面控制功率因數(shù)，確保功率因數(shù)保持最佳狀態(tài)，可以降低電力損耗，提升電力系統(tǒng)無功率傳送效率，發(fā)揮電壓質(zhì)量，降低電力損耗。

6 電氣自動(dòng)化中無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用方向

6.1 關(guān)注配電網(wǎng)電能消耗

電氣自動(dòng)化中應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)，需要關(guān)注無功補(bǔ)償電流線路中的電能消耗及功率因數(shù)低等情況。安裝無功補(bǔ)償技術(shù)裝置，可以降低負(fù)荷無功功率，提升功率因數(shù)，減少實(shí)際利用資金。

6.2 加大用戶管理

社會(huì)生產(chǎn)、生活等各個(gè)領(lǐng)域，電力資源都有非常直觀的應(yīng)用，發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。作為供電企業(yè)，務(wù)必要穩(wěn)定供電過程。因?yàn)榻涣麟娐穬?nèi)的電抗器參與之后，會(huì)有電源能量交換現(xiàn)象產(chǎn)生，即無功功率，盡管不會(huì)帶來實(shí)質(zhì)性的電能耗損，卻會(huì)降低電網(wǎng)供電效率[4]?；谶@樣的情況，建議供電企業(yè)在變壓器設(shè)計(jì)階段，采用無功補(bǔ)償技術(shù)補(bǔ)償電力用戶，維護(hù)電力用戶的切身利益。計(jì)算無功補(bǔ)償容量，可采用以下2種方法：①按照變壓器容量可實(shí)施估算。一般補(bǔ)償容量是變壓器容量的30%左右，如果變壓器容量是1 000 kVA，那么無功補(bǔ)償量是300 kVar。如果變壓器容量是1 500 kVA，那么無功補(bǔ)償量則是500 kVar。②可以直接在無功補(bǔ)償容量計(jì)算系數(shù)表中獲取數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。系數(shù)表中有非常詳細(xì)的有功功率需補(bǔ)償數(shù)據(jù)，若設(shè)備負(fù)載有功功率以P為代表，那么在運(yùn)行狀態(tài)下的功率因數(shù)、需補(bǔ)償目標(biāo)功率因數(shù)可以分別用cosΦ1、cosΦ2表示。如果功率數(shù)值是1 200 kW，運(yùn)行功率因數(shù)是0.56，補(bǔ)償功率因數(shù)是0.6，在無功補(bǔ)償容量計(jì)算系數(shù)表中便可以得到補(bǔ)償容量系數(shù)，隨之計(jì)算實(shí)際補(bǔ)償容量，以此來維護(hù)電力用戶權(quán)益。另外，作為施工單位利用無功補(bǔ)償技術(shù)時(shí)，需要關(guān)注用戶側(cè)無功補(bǔ)償管理，加大宣傳節(jié)能降耗，確保用戶意識(shí)到利用無功補(bǔ)償技術(shù)能降低由于內(nèi)部傳輸導(dǎo)致的有功功率虧損[5]。伴隨電氣科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，無功補(bǔ)償技術(shù)得到了有效利用，這部分無功補(bǔ)償裝置能滿足施工現(xiàn)場(chǎng)需求，確保系統(tǒng)無功補(bǔ)償。

6.3 加大宣傳管理

伴隨科學(xué)技術(shù)的快速化發(fā)展，在電氣自動(dòng)化中，無功補(bǔ)償技術(shù)具有良好的應(yīng)用范圍。新形勢(shì)背景下，作為工作人員應(yīng)全面推廣無功補(bǔ)償技術(shù)，宣傳技術(shù)優(yōu)勢(shì)，讓更多人對(duì)其具有清晰認(rèn)識(shí)，掌握無功補(bǔ)償技術(shù)的利用價(jià)值。利用無功補(bǔ)償技術(shù)不僅能節(jié)省用電，還能提高用電效率，降低對(duì)電力資源的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)客戶全面化管理。

7 無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)

電氣自動(dòng)化發(fā)展進(jìn)程中，無功補(bǔ)償技術(shù)水平得到了顯著提升，電氣自動(dòng)化的運(yùn)用，解決了電氣自動(dòng)化設(shè)備因?yàn)閱蜗嚯娏恳?fù)荷導(dǎo)致的問題?，F(xiàn)階段中國在電氣自動(dòng)化設(shè)備實(shí)際應(yīng)用方面，仍然需要解決非線性問題，從而為無功補(bǔ)償技術(shù)明確了發(fā)展方向。比如源濾波器是無功補(bǔ)償技術(shù)非常重要的發(fā)展助推力，通過該設(shè)備也了解到無功補(bǔ)償技術(shù)有非常可觀的發(fā)展前景[6]。技術(shù)與研發(fā)人員的不懈努力還會(huì)進(jìn)一步提升其發(fā)展速度。

綜合上述分析，無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，主要表現(xiàn)在電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行期間，有效減少電能損耗，促使電路一直處于高效運(yùn)行狀態(tài)。供電期間運(yùn)用無功補(bǔ)償技術(shù)，也有助于維護(hù)電力用戶切身權(quán)益，保證供電質(zhì)量的同時(shí)提高供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。由此可見，無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用方法及策略還需要進(jìn)行深入研究，才能夠最大程度地發(fā)揮出其實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

8 結(jié)束語

總而言之，無功補(bǔ)償技術(shù)最為主要的價(jià)值是減少電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行中的電能損耗，確保電路良好運(yùn)行。供電時(shí)利用無功補(bǔ)償技術(shù)，可以保障電力用戶利益，提升供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益[6]。新形勢(shì)下需要深入分析無功補(bǔ)償技術(shù)，讓其發(fā)揮一定的作用。