無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣工程中的應(yīng)用分析

黃凌志 趙海鵠

摘要：隨著電氣技術(shù)的發(fā)展和推廣，電力自動(dòng)化技術(shù)及相關(guān)設(shè)備廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)。電氣技術(shù)和設(shè)備的運(yùn)用，使得大量的線性和非線性負(fù)載投入運(yùn)行，造成電氣線路的無功補(bǔ)償和諧波污染問題突出。為此，本文針對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化無功補(bǔ)償技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行一定程度的探討與研究，為電氣工程及其自動(dòng)化無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用和正常運(yùn)行電氣自動(dòng)化系統(tǒng)提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：無功補(bǔ)償技術(shù);電氣工程;應(yīng)用分析

前言：隨著社會(huì)的發(fā)展，電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)在市場(chǎng)上得到廣泛應(yīng)用。電氣工程包含了計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力電子技術(shù)、電機(jī)與電氣技術(shù)、高電壓絕緣技術(shù)、強(qiáng)電與弱電相結(jié)合技術(shù)、軟件與硬件相結(jié)合技術(shù)等。目前，我國仍屬于發(fā)展中國家，各行各業(yè)用電量呈現(xiàn)增長過程，電力的需求日益變大。因此對(duì)電氣設(shè)備的整體設(shè)計(jì)、日常運(yùn)營也要求甚高。無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用能保證電氣設(shè)備的正常運(yùn)營和達(dá)到企業(yè)控制成本的目標(biāo)。

無功補(bǔ)償技術(shù)主要是指利用電力自動(dòng)化技術(shù)特點(diǎn)，采用無功、負(fù)序、諧波等綜合補(bǔ)償方式，將電能損失減至最小化，同時(shí)也為電氣自動(dòng)化技術(shù)的正常運(yùn)行提供了一定的安全保護(hù)技術(shù)。將電氣自動(dòng)化技術(shù)融入現(xiàn)代化的生活是時(shí)代發(fā)展的必然趨勢(shì)。通過電氣工程的自動(dòng)化無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用于電力智能化領(lǐng)域，能夠提高電力線路的運(yùn)行質(zhì)量和改善資源利用率，并能保證供電系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。通過無功補(bǔ)償技術(shù)的合理應(yīng)用，降低了電氣設(shè)備損壞程度，降低了電力運(yùn)輸?shù)膿p耗，提高電力資源的使用效果，改善了供配電環(huán)境，促進(jìn)了我國電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展。無功補(bǔ)償技術(shù)還可以在工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)電一體化、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)改造等方面廣泛應(yīng)用。

一、電氣自動(dòng)化中應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)的意義

開發(fā)和設(shè)計(jì)電氣自動(dòng)化技術(shù)是為了最大限度地提高產(chǎn)品生產(chǎn)和電氣自動(dòng)化的效率。在保證基礎(chǔ)質(zhì)量的前提下，借助電氣自動(dòng)化技術(shù)可以在短時(shí)間內(nèi)完成大量的工作，并且還能夠通過自動(dòng)化管理和階梯式防損來規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。無功補(bǔ)償技術(shù)能夠使得系統(tǒng)供電的品質(zhì)與安全性得以最大限度改善，從而更加平衡整個(gè)系統(tǒng)的總電壓，并且通過選擇恰當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)器，使系統(tǒng)中整體輸電的能力得到了有效增強(qiáng)，將無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用到了電力自動(dòng)化控制系統(tǒng)之中，能夠防止因?yàn)樗a(chǎn)生的高次諧波原因，而導(dǎo)致用電器過熱的情況。無功補(bǔ)償技術(shù)也對(duì)改變電源負(fù)載的功率因數(shù)起著重要影響，針對(duì)那些供電設(shè)備中所需的電能存量效果也非常好。除此之外，無功補(bǔ)償技術(shù)對(duì)供電網(wǎng)絡(luò)的有功損耗現(xiàn)象，也可以在一定的程度上實(shí)現(xiàn)有效降低，通過合理的電流管理，使整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)的無功功率電流流動(dòng)也得到了合理的控制，也由此使得其在整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)中電流的穩(wěn)定性水平得到了提高，也由此極大地提高了電能的品質(zhì)。除此之外，還使得整個(gè)電力系統(tǒng)的抗干擾能力水平得到了顯著的提升。無功功率控制應(yīng)用于動(dòng)態(tài)無功功率補(bǔ)償裝置中，通過采用相應(yīng)的調(diào)節(jié)裝置，能夠提高其在電力系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)性能輸電線的傳輸能量與穩(wěn)定性，在靜止無功補(bǔ)償器上，無功補(bǔ)償技術(shù)也能夠改善電網(wǎng)的電壓波浪形，從而減少了高頻率諧波傳動(dòng)分量以及解決過負(fù)電流的問題。提高自動(dòng)化無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用，這樣我國才可以有效地提高企業(yè)的整體綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力，增強(qiáng)電氣企業(yè)在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)我們的相關(guān)企業(yè)長期、穩(wěn)定地健康發(fā)展。

二、電氣工程無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用分析

1、制定合理的無功補(bǔ)償方案

在制定方案的過程中，需要以電氣自動(dòng)化整體體系為基礎(chǔ)，以最小損失、最佳傳輸效率為基本原則，以降本增效、合理調(diào)峰的方式，提高自動(dòng)化的無功補(bǔ)償效益。針對(duì)當(dāng)前電網(wǎng)中運(yùn)輸設(shè)備的特性，必須將安裝儀器與無功補(bǔ)償技術(shù)結(jié)合使用，才能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)工作的安全，以及解決無功補(bǔ)償實(shí)行中所面臨的各種問題。與此同時(shí)制定方案應(yīng)借鑒國際先進(jìn)的企業(yè)管理技術(shù)與方法，如用并聯(lián)混合式有緣濾波技術(shù)可有效解決由于電力對(duì)牽引負(fù)載的不可控制的問題，這項(xiàng)技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中，也可做為協(xié)調(diào)的補(bǔ)充方法而出現(xiàn)。另外諧波電流注入式的無功補(bǔ)償技術(shù)在使用過程中不需要投入過多的成本，所以，經(jīng)濟(jì)性比較優(yōu)良，也有利于在低壓電網(wǎng)的應(yīng)用。

2、科學(xué)選擇智能補(bǔ)償?shù)耐肚虚_關(guān)

隨著電氣新科技的迅速發(fā)展，多種電力裝置應(yīng)運(yùn)誕生，隨著人們對(duì)于電能的需求量愈來愈高，傳統(tǒng)的供電裝置已不適應(yīng)現(xiàn)代設(shè)備的實(shí)際需要。因此，新科技提出了機(jī)電一體化理念，將傳統(tǒng)的電氣工程技術(shù)與智能化科技進(jìn)行了有效融合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電氣資源的靈活分配，從而達(dá)到了更加完善的電氣效益。在機(jī)電一體化改進(jìn)中，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者可選擇或配備高智能的投切開關(guān)，投切開關(guān)不但可以延長電網(wǎng)的壽命，還能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低了投資成本。另外，在自動(dòng)無功補(bǔ)償系統(tǒng)中還可以采用真空斷路器投切電容裝置的方法，能有效減少電容裝置與電子傳感設(shè)備在并聯(lián)過程中產(chǎn)生的諧波，進(jìn)而達(dá)到降低成本的效果。此外，設(shè)計(jì)人員還需要對(duì)濾波器和變壓器進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和匹配，以達(dá)到對(duì)各種電抗器的有效運(yùn)用與科學(xué)調(diào)節(jié)。

3、電力用戶無功補(bǔ)償方式

功率因數(shù)是電力系統(tǒng)經(jīng)常用到的因數(shù)，是衡量電氣設(shè)備功率高低的一個(gè)系數(shù)。電氣設(shè)備中為了提高功率因數(shù)，必須減少無功率。電力用戶無功補(bǔ)償方法主要有隨機(jī)補(bǔ)償、隨器補(bǔ)償和跟蹤補(bǔ)償。隨機(jī)補(bǔ)償是將低壓電容器組與電機(jī)并接，通過控制、保護(hù)，同時(shí)投切。隨機(jī)補(bǔ)償適用于補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)的無功消耗，以補(bǔ)勵(lì)磁無功為主。隨機(jī)補(bǔ)償優(yōu)點(diǎn)：用電設(shè)備運(yùn)行時(shí)，無功補(bǔ)償投入，用電設(shè)備停運(yùn)時(shí)，補(bǔ)償設(shè)備退出，不需要頻繁調(diào)整補(bǔ)償容量。隨器補(bǔ)償是將低壓電容器通過低壓保險(xiǎn)接在配電變壓器二次側(cè)，以補(bǔ)償配電變壓器空載無功補(bǔ)償。隨器補(bǔ)償配變?cè)谳p載或空載旁，能有效補(bǔ)償配變空載無功，是無功補(bǔ)償最有效的手段之一。隨器補(bǔ)償優(yōu)點(diǎn)：接線簡(jiǎn)單、維護(hù)管理方便，能有效補(bǔ)償配變空載無功，限制農(nóng)網(wǎng)無功基荷，降低無功，網(wǎng)損經(jīng)濟(jì)性好。跟蹤補(bǔ)償是指無功補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，將低壓電容器補(bǔ)償在大用戶0.4Kv母線上的補(bǔ)償方式。跟蹤補(bǔ)償適用于100KVA以上的專用配變用戶，可以替代隨機(jī)、隨器兩種補(bǔ)償方式。跟蹤補(bǔ)償優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行方式靈活，運(yùn)行維護(hù)工作量小，壽命長，運(yùn)行可靠。

三、結(jié)束語

無功補(bǔ)償技術(shù)通過多種途徑實(shí)現(xiàn)對(duì)無功功率的補(bǔ)償，有效降低的線路損耗，解決電氣自動(dòng)化系統(tǒng)非線性問題，能為供電公司和用戶提升電能效率和供電因數(shù)，將國家電網(wǎng)運(yùn)營中的能量損耗減至最少，從而切實(shí)保障了國家電網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定、高效經(jīng)濟(jì)的運(yùn)營，提高了供電系統(tǒng)的水平，推動(dòng)電氣自動(dòng)化的發(fā)展。所以，有關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)在結(jié)合實(shí)際需要的基礎(chǔ)上，更加嚴(yán)密地按照有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，科學(xué)地、合理地運(yùn)用無功補(bǔ)償技術(shù)，并研制更多功能強(qiáng)大的智能無功補(bǔ)償設(shè)備，從而充分發(fā)揮其應(yīng)有功能，以此來取得更加理想的電網(wǎng)工作效益。

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基金項(xiàng)目：中央財(cái)政林業(yè)科技推廣示范項(xiàng)目[2018]TG 21號(hào)

作者簡(jiǎn)介：黃凌志（1971—），男，廣西崇左市人，高級(jí)工程師，主要從事林業(yè)機(jī)械和農(nóng)村能源研究

通訊作者：趙海鵠（1977—），女，廣西田東縣人，高級(jí)工程師，主要從事林業(yè)研究

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