电气自动化中无功补偿技术的应用

李卫东

（中海油东方石化有限责任公司，海南 三亚 572600）

0 引 言

无功补偿技术通过对电力负载功率变化进行相应调整，以降低电力线路耗损，提高电气设备应用效率。因此，探究电气自动化中无功补偿技术的有效应用，有助于人们正确认识无功补偿技术和灵活运用无功补偿技术。

1 无功补偿技术的简要概述

1.1 基本内涵

无功补偿技术在电气自动化中的运用，主要是利用滤波技术构建起谐波补偿体系，进而使负序得到相应降低。当前应用在电气自动化中的无功补偿技术类型众多，主要包括源滤波器、固定滤波器以及真空短路投切电容器等。其中，有源滤波器可对电力装置进行相应调控，进而形成满足电源基础需求且能有效抵制和谐波电流的负序电流；固定滤波器通过有效连接滤波器，能相应改善无功出力问题；真空短路投切电容器的无功补偿技术通过灵活调节开关通断，也有助于实现无功率滤波的稳定运行[1]。

1.2 重要作用

1.2.1 有助于提高功率因数

电气自动化中，运用无功补偿技术可在相同电路中实现容性与感性功率负荷装置的有效并联，从而使能量在这两种不同负荷中实现自由转换。运用无功补偿技术，可使供电水准始终维持在一定水平，并能控制电气设备能源损耗，实现资源与设备的充分利用，有助于控制电气管理成本，使功率因数得到明显提升。

1.2.2 提升系统的运行效率

基于电气自动化的应用设备在运行中均会面临功率受限的问题。例如，电力系统存在能源损耗的情况，电压和负荷会有所增加，进而影响电力系统设备的正常使用。电气自动化中，运用无功补偿技术将无功功率在电网中进行科学分布，有助于提升电力系统的整体运行成效，防治出现损耗现象。无功补偿技术的运用，可有效防止电力系统在供电状态下因电网功率因数较低而导致输电不稳定、变压器损耗较大的情况，使电力系统能快速、高效地完成电力输送。

2 无功补偿技术在电气自动化中的应用分析

2.1 应用于异步发电机

可使用实验分析的方式探究无功补偿技术在异步发电机中的应用过程。模拟操作实验中，实验人员选用的发电机和异步发电机分别为2.2kVA发电机和三组四极笼型异步发电机。图1为实验电路图。

图1 电路示意图

此次实验共使用11组补偿电容，其中只有第11组利用的补偿电容参数为500 V（AC）、50 Hz以及CBB60-2 μF，其他组利用的 补偿电容参数则统一为500 V（AC）、50 Hz以及CBB60-4 μF。具体操作中，实验人员通过对三相调压器进行有效调节，从而真实模拟电网电压的变化情况；对原本异步电动机的转速进行相应调整，使异步电动机可完成差异化功率的有效输出，确保整个无功补偿技术在异步电动机中的应用实验得以顺利进行。额定电压为100%的情况下，处于电动状态的异步电动机，在电机转速为1 490 r/min时，通过测量可知异步电动机表测量有功功率值为486 W，对应计算数值为489 W，两者误差为+0.61%；在电机转速为1 485 r/min时，通过测量可知异步电动机表测量有功功率值为745 W，对应计算数值为749 W，两者误差为+0.53%；在电机转速为1 479 r/min时，通过测量可知异步电动机表测量有功功率值为988 W，对应计算数值为992 W，两者误差为+0.40%。表1为额定电压不变的情况下处于发电状态的异步机有功功率数值统计表。

表1 基于发电状态的异步机有功功率数值统计表

分别结合基于发电状态和电动状态的异步发电机有功功率，对各运行点异步电动机补偿前的功率因数和补偿后的功率因数进行集中统计和统一管理，可有效帮助工作人员集约化、高效化地管理异步电动机在补偿前后的功率因数。根据相关实验结果可知，当额定电压为110%的情况下，电压系统中的异步发电机吸收电网无功功率的效果显著，此时励磁电流有所增加，使功率因数出现下降。受此影响，补偿电容器投入将会相应增加，进而使电压数值持续上升，加大了相应磁通密度。当磁通密度增加至一定高度后，电机容易出现严重的损耗问题，从而大大降低电机效率，使异步发电机无法拥有充足的发电量[2]。随着电网电压的逐渐提高，异步发电机的运行性能将会越来越低。需使用专门的高性能异步发电机，以保障整个电力系统的安全稳定运行。

2.2 应用于电力用户

现阶段，无功补偿技术在电力用户领域也得到了相应使用。运用在电力用户中的无功补偿机制多种多样，各补偿机制具备的优势也不尽相同。为使无功补偿技术的优势效用在电力用户中得到充分发挥，需相关工作人员立足电力用户实际情况，合理选用相应的补偿机制。例如，运用于电力用户的集中补偿机制中，工作人员通常会采用将电容器组集体安装于所有电力用户变电装置内部的方式，使变压器无功功率损失量得到有效控制，从而达到节点效益最大化的目标。无功补偿技术的运用使输电线路损失明显降低，在保障相应运行条件处于自动投切状态下，工作人员适时补充调节无功负荷，既满足了电力用户的用电需求，又获得了良好的节点效益。此外，可根据实际情况选择使用分组补偿机制。相关工作人员需要为电力用户合理分配电容器，依照组别深入分析处理配电线的具体工序和实际配比要求等，以构建分组补偿机制，从而使各组变压器无功补偿实现有效平衡。将上级线路无功功率降至最少，避免线路与变压器出现大量损耗，有助于实现电力系统的安全稳定运行。运用于电力用户的个别补偿机制中，工作人员主要通过并联电力用户的具体用电设备以及电容器，从而及时补偿各电气设备的无功功率负载[3]。因单次补偿属于无功补偿，单独一台电力设备电容基本和电机输入与输出状态相同，故而能够实现对电机无功损耗的及时补偿。通常在大型或中型的异步电机中比较适合使用个别补偿机制。

2.3 应用于配电线路

将无功补偿技术运用于配电线路中，有助于电气自动化获得更高的运行性能和运行成效，实现分支线路的有效无功补偿。配电线路中运用无功补偿技术时，需借助配电变压器详细分析分支线路的具体无功损耗情况，全面了解无功损耗具体应用结构，以确定具体补偿容量，使工作人员可选择适宜的分支线路。补偿设备正常运行状态下，配电线路将处于欠补偿状态，相关工作人员应根据时间节点和具体电压变化情况科学判定电容器投入过程和具体用量等，从而有效实现全面最优补偿。

3 结 论

目前，无功补偿技术有效应用于配电线路、电力用户及异步电机等，极大地提高了电气自动化的运行性能和运行效果。因此，需加大对无功补偿技术的研发力度，进一步拓宽无功补偿技术在电力自动化中的应用范围，进而使我国真正实现电力自动化的可持续发展。