电气自动化中无功补偿技术探析

袁宏普

（1.河钢股份有限公司承德分公司，河北 承德 067000；2.河北省钒钛工程技术研究中心，河北 承德 067000）

电网在人们的生活中越来越重要，随着存量的增加，对功率的要求也逐渐提高。无供电源与有功电源相似，可以为电力体系的电能、电压品质提供保障，使网络损耗量逐渐降低，确保电网体系安全稳定运行。在电力体系中，只有保证无功功率的平衡，才能确保电力系统稳定性，如果出现问题会导致体系的电压降低，使电力设备出现损坏，严重时会导致系统瓦解。随着电网存量的增大，网络中的电压逐渐下降，功率因素降低，电气设备的利用率下降，网络传输能力受到影响，损耗量不断加大。因此，解决网络补偿问题具有重要意义，可以提高网络降损节能水平。

1 无功补偿原理

无功补偿的原理通过无功支持服务或无功电压控制服务可以进行无功补偿，运用发电机组中的无功补偿装置，向电网内部逐渐输入无功功率，确保系统正常运行使电压的波动范围在标准允许区域之中，在电力体系发生故障后及时提供无功支持，防止影响进一步扩大。电力体系中增加的电压与各用电设备吸收的无功功率具有密切联系，在标准电压数值的附近，无功功率数值会随着电压值的变化而发生变化。如果系统中接入的负荷电压降低，就需要通过无功功率补偿的方式确保系统正常运行。无功电压调控是一种辅助性功能，能够为电力体系安全运行做出保障，是电能交易顺利开展的重要支持之一。不仅能够减少电网中的有功功率损失、提高传输的速度，还能为电能的品质提供保障，使供电系统安全稳定运行，提高产业的经济效益[1]。

2 无功补偿技术在电气自动化中的优势

目前由于无功补偿技术有着诸多优势，致使该技术在电气自动化领域得到有效应用，并且发挥着重要的作用，取得了显著性的应用成效。具体主要体现在以下方面内容：其一，提高电压质量。众所周知，在电压的具体使用过程中，在所难免会出现一定的损耗，并且电压的质量会随着消耗的增多而降低。反而言之，电压损耗越低、电压质量越高。在电气设备的实际运行过程中，能否充分保证电气设备安全稳定的运行，在很大程度上受到电压质量所影响。无功补偿技术在电气自动化领域的应用，能够有效的控制电路输送中的无功功率，最大限度将电压耗损控制在可控的范围内，减少能量方面的损耗。以此来满足电气设备运行所需，进而促进电气设备始终处于稳定的运行状态。其二，降低资金方面的投入。由于无功补偿技术有效的控制了无功功率，这在一定程度上合理优化了电力功率，有效的减少了资金方面的投入。此外，电压器的运转功率也会在该过程中得到显著提升，对运行过程中的设备要求也不断降低，这样就可以有效的控制和节省用于输变电设备的投入资金。因此无功补偿技术在电气设备中的应用可以有效降低企业的投入成本，使得企业经济效益得到全面提高。其三，加强电路的输送能力。在电力输送无功率的过程中，倘若其处于有功的情况下，此时功率因素以及其所传输的电力功率与实际运输功率呈反比，在这个过程中使用无功补偿技术可以大大提高电路的功率因数，这样电气设备实际运行中的功率就会不断降低，有效降低了电路运行的负荷，提高电路的功率运输效率[2]。

3 电气自动化中无功补偿技术应用

3.1 对回路电流进行无功补偿

由于电流本身具有连续性，所以，在回路电路当中必然存在回路电流，而电流也必然会产生一些电能损耗。因此，对回路电路进行无功补偿，可以有效降低电能损耗，其补偿方式主是要通过滤波器原理对回路电流进行无功补偿。电源中的滤波器是一种由电容、电感和电阻共同组成的滤波电路，通过它可以滤除电路中的指定频点，最终得到特定频率的电源信号。因此，通过在电路中安装滤波器，可以使滤波器频率范围得到优化调整，并且使滤波器中的电容电流与回流电路中的感性电流互相抵消，最终使回流电流保持在一种相对稳定的运行状态中，不再持续做功。在电路稳定运行状态下，还可以同时串联滤波器适量地降低电压，从而对回流电路进行无功补偿[3,4]。

3.2 真空断路器投入电容器中的应用

根据对无功补偿技术的研究发现，该技术主要运用于元器件当中。真空断路器作为重要的元器件，有着操作便捷、经济成本低等优势，但该技术也存在着诸多缺陷。当容器和闸的过程中，此时便会形成一种极高的电压，如果在长时间高压的影响，将会缩短电容器的使用寿命。在这种情况下，要想有效的解决这一问题，则需要注重发挥无功补偿技术的作用，运用该技术对元器件进行改造，不但有助于提高元器件的性能，更主要的是保证了其使用寿命。此外，无功补偿技术的有效运用，还能够使得电气自动化系统运营成本降低，实现经济效益的最大化。

3.3 故障诊断中的应用

系统故障诊断装置使用智能无功补偿技术，能有效地对故障信息进行及时的检修，提高故障的诊断效率。在电力工程运作中，变压器占据着关键地位，它是系统运作的重要部分，这就意味着在电气工程自动化应用中，使用智能无功补偿技术，能够将系统发生的概率降到最低，实现自动化无人操作，对故障进行以下的高效诊断：

（1）能对变压器渗出的油进行分析，进而找到变压器又发故障的原因，对故障进行准确定位。

（2）使用智能无功补偿技术还能够对电力系统产生的故障进行检修，提高运行效率，减少企业产生的经济损失。近年来，在科学技术的推动之下，智能技术实现全面发展不仅使用在变压器、开关，还是用在发动机等设备装，它能快速解决故障，提高系统的安全性能。

3.4 智能补偿投切开关

伴随着科学技术的快速发展，各类电能设备不断显现，人们对电力需求也日益剧增，传统电网配置无法满足现代化的建设需求，这时在电气工程自动化应用过程中需要以机电一体化为主，做好电力资源的灵活分配，充分发挥最大化的功率效果，这时可以选择安装智能真空开关，可以使用低压真空灭弧室和永磁操作，延长电网的使用寿命，还能够提高系统运作的可靠性。此外，不仅包括真空开关，自动化无功补偿还包括真空断路器能够有效地通过真空断路器投切电容器的方式，减少设备串联产生的谐波，降低运作成本，对滤波器和变压器进行科学设置，提高电容器的节能调控水平。自动化无功补偿技术在使用过程中，它不仅提高用电的效率和管理水平，还能够将滤波器和变压器进行组合，提高电压灵活调解能力，给人们的生产生活带来巨大的便利[5]。此外，它还能够对自动化无功补偿进行工作控制，依托传统的工作理念，提高系统的保护值和电压的调控，降低谐波产生的不良影响，创造更大的价值。

3.5 在电气自动化当中的应用

无功补偿技术在具体应用过程中，需要注重提升相关技术。但在电气自动化中的应用时，如若单纯依靠提升相关技术，则无法实现无功补偿技术的全面普及。基于当前这种情况下，相关部门要注重提高对该技术的重视度，要意识到无功补偿技术的重要性，在保证电气自动化系统获得最佳补偿量的基础上，还需要结合具体实际情况，缩减无功功率的损耗。此外，强化对电网设备管理，为了保证无功补偿技术得到科学落实，通常情况下主要依靠严格的工作流程及监管体系实现，最大限度发挥该技术的作用。不但有助于促进电能应用率得到全面提升，而且有效的保证了电气自动化系统的效益。

3.6 应用于电容器同固定滤波的结合

电容器和固定滤波的结合在为电气自动化系统实现智能无功补偿的过程中可以说是必然趋势，此二者结合是具有一定科学性的，其主要目的就是更加合理地对电压消耗进行调整。但是在推行该项措施的前期阶段，相关工作人员还是要根据电气自动化系统的实际运行情况，对电流电压量值以及能耗情况进行全面了解和分析，然后有针对性地做出调整计划，比如电力系统中变压器母线的设置等，通过这些设置来改变功率消耗状态，尽力达到无功补偿效果。有研究表明，利用静压管来进行智能无功补偿，可以更加可靠地保障电气自动化装备的运行功能。但是目前而言，我国的智能无功补偿技术虽然取得了很多成绩，但是该种技术方法还未能全面普及应用，仍然处于测试研究阶段。当在电气自动化系统中使用智能无功补偿技术时，会有大量的无功电流涌向高压变电站，然后再经由相应的输电线路将电能传送给低压变电站。但是该过程电力能源需要进行远距离传输，如果使用的无功补偿技术配置不合理，也会出现无功功率向配电网倒送的现象，反而造成更大的电力能源损耗。相反，如果该技术能够进一步得到优化改进，我国电力行业的发展水平必然能够迈入新的台阶。

4 无功补偿技术在电气自动化中的应用发展意见

4.1 重视配电网的电能消耗

在电气自动化中应用无功补偿技术，需要从根本上重视无功补偿负荷电流在通过线路和变压器时产生的电能消耗，在整个过程中功率因数变得越低，电线损失就变得越大。安装无功补偿技术装置，能够最大限度地减少负荷的无功功率消耗，从而提高功率因数，为电气自动化工作过程减少使用资金成本。

4.2 加强用户侧管理

当相关施工单位使用无功补偿技术时，应该注重加强用户侧无功补偿的管理，以及对节能降损的宣传力度，从根本上促使相关的用户能够认识到即使没有进行功率考核的小容量用户，积极的应用无功补偿技术也能够减少内部因传输和分配无功功率造成的有功功率亏损现象。随着电子科学技术的快速发展，社会大众将具有调节能力的无功补偿技术装置应用到各个领域的生产过程中，这些无功补偿装置能够很好地满足施工现场的需求，及时有效地对系统进行无功补偿。

4.3 输电方式中无功补偿的有效应用

正确选择和应用输电方式是确保无功补偿技术能正常发挥作用的前提条件，不合理的输电方式可能会导致能量的大量损失，供电单位通过由高到低的输电方式进行电力输送，输送距离较远，无功补偿技术不能发挥应有的效果导致传送失败。供电企业从整体出发，对技术设备系统进行有效的控制，在对技术进行运用时有效避免无功倒送的出现，让无功倒送能在无功控制器作用下有效的控制。让输电高中低一次输送防止因逆流而产生的不利影响，无功逆流现象的潜在危害加大了设备的折旧率，使得设备使用效率降低的同时还会带来能量的损失带来很大的经济影响，所以在进行输电时要控制好每个线路每个元件的正常运行[6,7]。

5 结语

综上所述，对于无功补偿技术而言，其最大优势在于能够在电气自动化设备运行的过程中降低电能损耗，使电路始终处于高效运行的状态下。在供电过程中，通过无功补偿技术可以使电力用户的利益得到保障，提高供电企业的服务质量与经济效益。因此，有必要针对无功补偿技术的应用方法进行持续不断的研究，使其发挥出更大的作用价值。