無功補償技術在電氣自動化中的應用及其研究

張瑞

【摘 要】目前，電氣自動化在實際發展過程中仍有很多不足之處。輸電線路發生相對嚴重的損失，電力設備經常受損等對我國電力事業的發展產生不可忽視的影響。但是，通過應用無功補償技術，您可以持續優化電氣自動化設備的自我性能，從而在正常電源的基礎上在一定程度上提高電力系統的安全性。鑒于此，本文對無功補償技術在電氣自動化中的應用及其研究進行了分析，以供參考。

【關鍵詞】無功補償技術;電氣自動化;應用;研究

引言

無功補償技術在實際的應用過程當中擁有傳統技術所不具備的技術優勢，工作人員對于電網方面的技術管理、技術與電網工作的實際應用都影響著無功補償技術在電氣自動化當中的實際應用，通過一系列的分析，對相應的措施進行探究，能夠提高無功補償技術在實際當中的應用效率。

1無功補償的內容及裝置選擇

1.1無功補償技術的內容概述

電氣自動化的發展是以發展中的發電產業為基礎的，電氣自動化的正常運作可以說是一個離不開電的產業。但是電力是自動化的，但電力資源損失嚴重的現象，無功補償技術在這種背景下發生。一種將電容器等無功電力的電力變成工業生產所需的機器或熱量的方法。無功補償技術可顯著提高發電電壓的質量，改變系統范圍的功率，從而減少因船上過多而造成的功耗損失。尤其是無功補償技術具有以下性能：第一點是，您可以自動控制整個系統的電壓，更改輸出功率，從而確保整個電路系統的穩定性和可靠性。第二點是，您可以保護電容器等設備，防止諧波的作用導致過熱，從而減少對設備的損害作用。第三點是可以大大節約成本，減少能源損失。一般來說，無功補償技術主要包括以下方面：第一個方面是電力因素對電力負荷的分析，電力自動化的迅速發展使電網和變壓器設備密不可分。大多數電力使用企業都想減少傳輸的損耗電力，從而降低無功電力所占的比重，提高有效電力。

1.2無功補償裝置選擇

在實際的工作中，需要對用戶的具體用電負荷特性進行分析討論，并以不同的用電負荷為基礎選擇不同的無功補償裝置（圖 1）。

（1）以持續工作制為主的工業企業使用機械切換容器（MSC）設備比較合適，其中長期運行的只有最主要的電氣設備。此時，電氣負荷特性相對穩定，無功負荷的變化也最小化。MSC裝置必須安裝在低壓配電室中，以便集中補償。（2）適用于具有大量沖擊負載、容量和電流瞬時變化的TSC設備，上述幾種情況如果采取 MSC 無功補償裝置。在這幾種情況下，使用MSC無功補償裝置會導致電容器無法正常工作的問題，從而使燃燒交流接觸器或完成電容器損壞變得更加容易。使用TSC（控制器交換機容器，晶閘管開關電容器）無功補償裝置可獲得更好的補償結果。（3）大型購物中心、高層住宅區、寫字樓等電氣設備可以通過MSC+TSC混合補償方法有效地補償這些負荷，該補償方法涵蓋空調、電梯等電力負荷和許多單相負荷。在電源上配置無功補償裝置不僅可以提高功率因數和電氣設備的有效效率，還可以有效地降低負載無功耗。MSC+TSC混合補償方法適用于電子電源技術的開發，將靜止同步并行有源濾波器和補償器相結合，可獲得更好的質量和效果。

2電氣自動化的發展現狀

2.1自動化水平偏低，生產效率不高

電氣工程及其自動化憑借安全可靠、快速、高效等獨特優勢被廣泛運用于各個領域中。在實際應用過程當中，不僅提高了工業生產的速度和效率，為企業創造利益最大化，還在一定程度上提高了企業的市場競爭力。現代企業的發展，其生產效率直接影響企業的經濟效益，因為電氣工程及其自動化在不同行業中所扮演的角色和所起作用不同，其水平也存在差異性。中國的部分企業，因為企業本身所具備的設備老舊和落后，其掌握的電氣工程及自動化水平也相對偏低，所以，不管是設備還是技術都不具備優勢，也就導致企業無法充分發揮電氣工程及其自動化高效的性能，造成企業無法獲得較大的經濟效益，無法在激烈的市場競爭中存活下來，也影響了電網系統的安全運行，加上各種其他因素的影響，電氣工程及自動化水平也得不到創新和發展，因此，在企業未來的發展中，如果不具備先進的電氣工程及其自動化技術以及設備，就無法在激烈的市場競爭中存活，即使暫時存活，也無法給企業帶來長遠的發展。

2.2能源消耗量較大，效益不高

除了自動化水平偏低效率低下之外，電氣工程及自動化建設和發展中存在能源消耗量較大、效益低的問題，特別是在工業生產過程中，其應用是工業生產順利開展的前提條件，同時也是整個過程的核心環節。現階段，電氣化設備已經被廣泛運用到現代工業生產中，很大程度上使得企業的生產效率和質量都得到很大的提升，但是能源消耗量大、效益不高等問題始終存在。21世紀的中國提倡可持續發展，節能降耗，以緩解能源急劇消耗的問題。

3電氣自動化應用無功補償技術存在的意義

3.1能夠對功率因素進行加強

對于無功補償技術而言，對能源消耗進行有效降低的主要原因就是將容性以及感性功率符合裝置等在同一電路中進行并聯，母的可以在兩個負載下正確轉換能量。在此階段，無功補償技術本身的具體作用基于電源水平完全不下降，不僅有助于節約能源，還有助于節約電氣設備能源，并在一定程度上提高資源和相關設備的利用率。也可以以節約成本為基礎，避免不必要的浪費。目前，我國的電氣自動化是通過合理使用無功補償裝置來提高電氣系統效率的比較明顯的加強，在發展過程中也進一步促進了其速度。

3.2對電力系統在運行中的效率進行保證

應用電氣自動化后，如果使用不同的設備，在操作過程中的功率可能會受到更多條件的限制。例如，如果可能會出現電力系統的能量損失或增加等條件，并且無法有效地改善初始時間，則電力系統設備的使用年限將大大縮短。對于無功補償技術，在工作時提高電力系統的效率，同時促進電網中無功功率的合理分布，從而進一步加強電氣系統科學的有效運行。盡可能避免不必要的損失問題。另外，在供電過程中，電量相對較少的話，變壓器會丟失，但應用無功補償技術可以積極改善這一點，基于提高輸電穩定性，在輸電過程中提高效率。

4電氣自動化中無功補償技術應用要求

4.1合理選擇變壓器與電動機

在電氣自動化中應用無功補償技術的關鍵是確定變壓器的數量、容量和電動機類型，為實現無功補償功能的優點提供條件。根據實際情況對比選擇確定選定的變壓器和電動機可有效減少電路減熱，并有效地將無功補償技術應用于電氣自動化系統。即使實際工藝條件與初始設計不符，同步電動機和間歇性操作設備的應用也可以提高電力系統的自然功率因數。

4.2確定電容器應用標準

電氣自動化系統的自然功率因數提高后，如果工藝和設計之間仍然存在差異，為了確保正常的生產操作，必須選擇相應的無功補償裝置處理。一般來說，您可以選擇基于并行的電容器，設備低壓電源功率因數不應超過0.85，高壓電源電壓應確定為10kv。確定電容器的使用標準，最大限度地控制實際工作損失，并保持較高的傳輸效率。選擇低壓電容器實現系統低壓無功負載，并通過使用高壓電壓器補償系統高壓無功電荷提高無功補償技術應用的公平性。

5無功補償技術在電氣自動化中的應用初探

5.1在異步發電機中運用無功補償技術

在異步發電機的應用過程中，我們可以運用試驗的方法來分析在使用異步發電機時無功補償技術的運行過程。首先，選擇2.2kVA的發電機和三組四極籠型的異步發電機，具體試驗的電路見圖2。

本次試驗中主要采用了11組的補償電容，除第11組補償電容為500V（AC）、50Hz以及 CBB60-2μF之外，其余均為500V（AC）、50Hz和CBB60-4μF參數。實驗分別調整3組電壓調節器和異步電動機的速度，以確保異步電動機的差別化功率輸出和無功補償技術的應用，并進行相應的數據測量。在額定電壓為100%且不變的情況下測量的測試數據如表1所示。

通過上述測試和測量數據，無功補償技術可以得出結論，結合發電狀態下感應電動機的有效功率，在補償每個工作狀態下的感應電動機之前和之后集中和集成管理功率因數，感應電動機補償之前和之后的功率因數準確性，以及高效的預測和管理，從而確保整個電氣運行系統的穩定安全運行。

5.2對電力用戶的無功補償

無功補償技術在電氣設備中的應用可以通過三種方式對電氣設備用戶執行無功補償：個人補償、數據包補償和集中補償。個人補償是，在對電氣設備的補償過程中，可以將電容器和電氣設備串聯起來，以達到補償目的。個別補償主要適用于一些小型異步電動機，小型異步電動機電壓的補償方法和控制方法更加復雜，因此同時應用于應用程序和大型中型異步電動機可以獲得非常好的補償效果，從而有效地保證電動機和電容器的同時工作，從而進一步減少配電網絡中的電能損耗。

5.3在電氣自動化固定濾波器和晶閘調節器中的有效應用

電氣設備系統在正常運行過程中，電路的逆向分流晶閘管和反應堆排成一行，在此過程中，可以利用無功補償技術和相應的電流合理抵消和處理固定過濾器的剩余容量。這樣不僅可以確保電氣系統的平衡，還可以控制電氣系統的功率因數，以滿足電氣自動化的應用需求。短時間內無功補償技術必須與電氣系統有效結合，才能控制電路電壓并實現對系統的補償效果，從而減少電路電壓損失，提高電氣系統操作的經濟效率，并確保其操作的安全性和可靠性。

5.4配電線路應用

電力配電線路無功補償技術的應用分析需要確定科學設計補償點，以確定電容器的重要作用，并確保補償點數設置的合理性。它還充分利用數據包交換的應用方法，以避免復雜的控制方法，尤其是容量補償過高所帶來的補償問題。線路補償方法可選設計，想線路與公用變提供必要無功，、低建筑成本、高短期回收效率以及負載低和功率因數低的長線路。城市電力用戶基本上是單相負載，系統中用戶之間的負載大小和電力使用時間存在顯著差異，導致電流不平衡，無法有效預測，從而導致電網系統長期不平衡地運行。并且受不平衡電流的影響，系統變壓器鐵和銅損失也會增加，如果不能采取適當的措施，電場費的正常運行會受到威脅，從而影響三相電壓的平衡。因此，可以應用無功補償技術，不僅調節線，還調節有效電流，確保3相功率因數校正為1，維持三相電流的平衡。。

5.5合理調控信號傳輸節點

隨著科學技術的不斷進步，在控制的過程當中工作人員可以控制相應的網絡節點來控制設備當中的運行程序，從而促使智能化設備在運行過程當中的順利，促使電氣自動化應用過程當中的效率進一步提升。相關的工作人員在工作的過程當中應當不斷地對相應設備和技術軟件進行定期的更新和設定。同時技術人員應當不斷提升網絡的傳輸速率，加強信息資料在傳輸過程當中的保密性，有效的控制信息資料的傳輸路徑，控制信息傳輸數量與質量，減少網絡當中資料遭受破壞的風險。電氣自動化在應用的過程當中會促使無功補償技術的進一步提升，加強各個節點之間的有效轉化，高效的運行各項軟件當中的程序，從而有效地調節網絡當中的信號傳輸節點，精準的調控自動化程度當中的運行，增強電氣自動化當中的智能化程度和現代化程度，不斷地滿足人們日益增長的需求。

6無功補償技術現狀與應對策略

無功補償技術提高了電路的質量，但也有急需解決的缺點。首先，設備運行時會產生系統高潮，影響無功補償裝置，損壞電氣設備，改善維護成本，從而加重電氣行業的經濟負擔。同時，它會損壞系統本身產生的諧波設備，從而提高企業的運營成本。第二，無功補償技術剛在我國開始，一些電工不太清楚這項技術的重要性，因此不足以推進。與此同時，電氣行業在輸電時電壓下降會破壞設備和布線。最后，無功補償技術的應用應繼續完善探索，如下：①要多做宣傳努力。我國目前的研發水平不斷提高，各種新技術、新費用、新概念層出不窮，導致各部門、行業緊張，電氣行業對無功補償技術的理解不足。為了保證無功補償技術的應用和普及，有關部門要開展技術宣傳活動，建立完善的宣傳機制，積極在生產中使用新技術，認識到電工無功補償技術的重要性，不斷改進無功補償技術，提升我國電力產業的質量。②加強相關人士培訓。無功補償技術是當前的新技術手段，對我國電力行業相關人士的技術水平提出了高度要求。技術人員是電力產業運營的根本，技術人員的水平直接決定著我們電氣工程的質量。因此，電氣行業必須提高自己的責任感，定期培訓技術人員，熟悉無功補償技術的概念和技術，并靈活地將其用于工作。技術知識培訓，以及提高工作人員的風險防護能力、設置應急措施、預測風險和設置合理的應急計劃，以及確保電氣自動化的安全性。

結束語

無功補償技術在電氣自動化中的應用，能夠進一步提高系統運營穩定性，支持生產和管理效率的提高。從實際情況開始，總結無功補償技術的特點，確定其應用方向，努力提高功率因數，確保電力系統運行效率，減少電氣設備運行錯誤，并為高效生產提供可靠的保證。

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（作者單位：甘肅機電職業技術學院）