许 哲
(郑州工业应用技术学院,河南 新郑 451150)
在国家基础设施建设过程中,电网为日常生产和生活提供了必要帮助。近年来,基于现代工业水平的提升,电气工程取得了理想发展。然而存在的能耗问题却始终未得到解决,在一定程度上影响了资源节约型与环境友好型社会的建设与发展。电气工程应尽量避免发生电力资源浪费情况,只有这样,才能够加快此行业的发展速度。因此,深入研究并分析电气工程及其自动化无功补偿技术的应用十分有必要。
通过合理运用无功补偿技术,能够全面提高电网质量与安全性,使系统电压更稳定,并在对调节器科学配置的基础上提高了系统输电能力。在电气自动化系统中引入无功补偿技术,可预防由高次谐波引起的用电器温度过高现象。在电网负载功率因数提高方面,无用补偿技术的作用十分关键,特别是在降低用电设备电存量方面的作用效果显著[1]。基于不平衡三相负荷条件,无功补偿技术的应用可使三相视在功率处于平衡状态,进一步改善电力系统性能。此外,通过运用无功补偿技术,同样可降低电网有功损坏的发生率,增强电力系统无功功率流动控制效果,实现改善电能质量的目标,进一步优化系统抗干扰的能力。对于动态无功补偿装置,在引入无功补偿技术时,调节器的科学化配置能够明显改善电力系统输电线的动态化输电能力[2]。
无功补偿技术的基础是无功补偿理论。该技术可以在相同线路中并联感性功率负荷与有容性功率负荷装置,可以在电网中实现电能在两种负荷间的任意交换,并且为对方补偿所需的无功功率。在提高供电系统电网功率的基础上,控制供电设备与线路等的电能损耗,尽可能优化供电效率,可确保电网运行的安全性与稳定性。将并联补偿电容器应用于电网中,使得变压器的负载电压因受到影响而改变,为保证质量较高的负载电压,则要结合具体状况投入或者是切除电容器无功补偿。调整电容器投入时,一般通过cosφ0与cosφ代表投入电容器之前和投入电容器之后的变压器负载因数和负载侧功率的增加因数,通过U20和U2+分别达标投入电容器前后变压器负载电压以及电压增加数值,它们之间具有以下的关系:
其中,U2N与UX分别代表了变压器负载侧的额定电压和电源侧的运行电压。在变压器实际运行过程中用U1代表电压。当电容器切除的时候,若使用cosφ0与cosφ代表负载侧的功率与减少因数,那么U20和U2-则可以代表电容器切除状态下的负载侧电压数值和电压的减少数值,两者具有以下关系:
现阶段,计算无功服务的费用相对复杂且涉及内容十分广泛。长期以来,在计算有功服务的时候,主要是以费用作为对象完成计算,因而计算相对简单。但计算无功费用时需根据无功补偿设备与系统投资的实际费用加以计算,因项目复杂性较为明显,所以增加了无功服务费用计算的复杂程度[3]。以设备角度分析,有功功率补偿的主要来源是发电机组与设备,而无功功率补偿的主要来源相对较多,且会涉及诸多设备种类。通常情况下,无功补偿技术的应用可合理化地改造发电机组,对补偿设施加以补偿,同时也能够补偿线路配置。
在无功补偿的实际应用过程中了解到,该技术同样会受到部分条件约束,尤其是距离限制。若无功功率补偿的距离较远,则供电侧与受电侧的电压差值就会相对较大,增加了危险系数,进而产生严重损耗,在一定程度上影响了供电线路经济效果。为此,大部分区域开始引入就地补偿并辅之集中补偿,进而实现补偿目的[4]。在供电过程中,大部分设备间均借助电磁感应传输能量。无功补偿技术的应用目的是在传递电磁感应能量期间尽可能降低损耗,实现功率损耗的最小化。大部分区域开始引入感性无功功率达到无偿目标。通过合理运用无功补偿技术,能够使供电系统趋于稳定,并借助发电机组将无功功率输送至配电网中,以保证系统运行更加稳定。此补偿模式可吸收无功功率,在电力系统发生故障时尽可能规避发生中断,增强系统的安全水平。
在电气系统中,无功补偿技术的作用不容小觑。在系统运行期间,需开展电气输送工作,出现无功现象将直接增加电力损失。将无功补偿技术应用其中,可降低无功功率,一般借助控制电网功率实现这一目标。无功功率偏高,很容易增加电力系统内部设备损耗,进而产生不可估量的经济损失,甚至会影响电力供应,降低用户生活质量[5]。在无功补偿技术的作用下,电力系统负荷明显降低,无功功率也随之减少,一定程度上优化了电力利用率,以免在电路输送过程中资源损失过量。
目前,无功补偿技术始终存在系列问题有待解决,最主要的就是装置内的真空断路器。受技术条件约束,在断路器闭合状态下会形成高压而影响无功补偿装置,对电气自动化系统产生不利影响。与此同时,无功补偿装置的安装位置也会影响实际的工作效率和装置的使用时间。在国内部分电力系统中,补偿装置安装位置不合理的情况始终存在,在变电站周围安装补偿装置很容易改变电路内的电压,影响周边电路功率。一旦功率变化幅度明显,还会增加补偿装置的负荷,为补偿装置工作效果带来不利影响。
对于电气设备电路而言,能量转换一般可借助两种容性功率转换得以实现。若并容性负荷输出的是无功功率,那么可有效补偿感性负荷。通常情况下,电力系统内的设备会安装无功补偿设备,实现能耗下降和提升输出功率的目标。当前,我国电气自动化无功补偿实现方式主要集中在以下3个方面:集中补偿借助并联形式在高压输电线路与低压输电线路安装电容器;分组补偿将电容器安装于并联电路内的车架电平或变压器的低压一侧;单台电动机补偿在连接并联电容器与单台电动机的情况下实现补偿目的。
以上展开了对电气工程及其自动化和无功补偿技术的相关性研究与探讨。为彰显电气自动化系统的价值与作用,可将无功补偿技术应用其中,以下将通过多个方面探究该技术的具体应用,以供参考。
基于科技水平的提升,各种电能设备随之出现,而人们的电力需求量也随之增加,既有电网配置很难与现代设备需求相适应。为此,机电一体化理念应运而生,在融合电气工程和自动化技术的基础上,可灵活地分配电力资源,以全面增强供电的效果。在机电一体化设计的过程中,可使用智能真空开关。以低压真空灭弧室和永磁操作机构的联合应用为基础,延长电网使用寿命,优化系统可靠性能,而且可缩减成本,增强系统运行的安全性。除此之外,自动化无功补偿也要运用真空断路器实现电容器投切,以免电容设备和电感设备在串联时形成谐波,更好地节省成本。作为设计工作人员需要科学化地设计滤波器和变压器,合理化地调节电抗器。
分支线路对无功补偿技术的应用最重要的就是确定线路内的无功功率损耗量,并结合所需补偿容量合理选用分支线路和补偿方式,有效补偿电路功率[6]。通常情况下,确定分支线路无功损耗量的过程中,应与配电变压器相互配合并计算空载无功损耗,便于工作人员选择最佳补偿设备,以免发生线路补偿不足的问题。在优化补偿效果的过程中,则需根据此部分的电路时间或是电压的变化加以优化,进一步增强补偿效果。
为减少输电网线路损耗量,实现供电网络无功功率平衡,需集中补偿变电站。在集中补偿方面,需选择同步调相机、并联电容器以及静止补偿器等。变电站经集中补偿后,即可有效改善输电网与输电线路功率因数。此外,在集中补偿的过程中,需在变电站主干线路中安装所需设备。通过集中补偿,可使得变电站内部设备的安装、管理以及维护更加便利,但线路损耗效果始终差强人意。
在电气自动程序中应用无功补偿技术可自动调节电气工程及自动化程序容量,而且技术工作人员可有效融合无功补偿技术应用空间和各类电气工程的自动化程度。借助无功补偿技术实现电力传输过程中负电荷与低电荷间输电和变电的有效转化,提高电气自动化工程程序应用的有用功使用频率。通过运用综合性智能工艺,实现了电气工程自动化程序中无功补偿技术的作用与价值,也延长了程序的使用寿命,有利于更好地发挥电气化生产技术的效能。
滤波传输速率会影响电气自动化工程生产应用无功补偿的效果,确保滤波传输的稳定性,更有利于电气自动化工程中无功补偿应用的合理化。在电气自动化工程管理中,滤波控制的稳定同时会受联晶管与电抗器的作用,使得电抗器的电压与电阻更稳定,并且增强电流传输的强度,确保电气自动化工程所传输的无线电波更加稳定,保证无功补偿技术应用得更加合理[7]。
综上所述,基于科学技术水平的提升与国家综合国力的增强,技术工作人员的研究能力显著增强,加快了无功补偿技术的发展速度。对于电气自动化设备而言,其中所涉及的因素十分复杂,且各因素始终处于变化状态,因而研究无功补偿技术是必要的。将无功补偿技术应用于电气工程及其自动化中能够全面提升电力供应系统运行效率,降低电力资源损坏程度。为此,相关部门必须高度重视无功补偿的重要作用,合理运用电气自动化技术与管理模式,凸显无功补偿技术的价值。