電氣自動化中無功補償技術及其應用探究

國家電投集團江西電力有限公司高新清潔能源分公司 周 浩 劉勇波

近些年國內對于電能的需求越來越大，對于電力系統的相關穩定性和有效性提出了更高的要求。在現代化的生活中，電力是人們在日常生活中的主要能源，可以被使用于生產和生活及公共照明等諸多方面，電力系統對于現代社會的重要性是不可替代的。在電力系統中，有關輸電設備是要一個不可替代的重要組成部分，這些設備將電力源源不斷的輸送到全國各地，并實現電力的科學性的分配，最終實現電力的最高效使用。

在這種情況下，傳統的無功傳輸方式將會產生很多問題，包括整個輸電設備的總容量下降，無法達到更好的傳輸和電力輸送，同時這種輸送方式也會造成在實際的傳輸方式下損失大量的電能，從而影響電能在輸送上的經濟型和有效性，最終導致電力企業的經濟效益出現大幅度下降，并對企業的整體經濟效益產生不必要的影響。

無功功率補償也被叫做無功補償，目前在電力系統中已得到了廣泛的應用，其主要目標是降低輸電線路及變壓器上的電能損耗，逐步提高電網的實際運載能力和電網的總體環境品質。目前，無功功率補償在電網中得到了越來越多的使用和電氣系統等各個方面，隨著電力電子技術的發展，電力電子技術的研究也日益受到人們的重視。電壓調節與無功補償技術的運用，不僅是改善電網運行的最優方法，而且越來越受到人們的重視。本文從無功補償技術在電力系統中的應用現狀出發，對無功補償及電工電子進行了研究，并對其在電力系統中的應用進行了探討。

1 無功補償的相關概述

1.1 電氣自動化中應用無功補償技術的必要性

目前國內在電控行業實行的電網運營方式有高壓線、中壓電網、低電壓電網。除了中壓網，高壓電網和低壓電網均有不穩定因素，因此如何保證電網和低壓電網的穩定運行是電力系統的一個重要問題。采用了無功補償技術，保證了高壓電網的穩定性，采用了無功補償技術，提高了電網的穩定性。無功功率補償技術是指在電網的運營中降低電網的損失，提高電網的能源利用率，從而提高電網的資源利用率，有效控制供配電系統所耗電壓。在電力自動化方面，采用無功補償技術能夠保持電力系統的穩定運行，并在一定程度上減少了電力系統中的故障，避免了系統損壞，提高了供電和供電的品質。

1.2 無功補償的工作原理

無功補償也被叫做無功率補償，其主要的目的就是為了保證建立系統與荷端電壓的正常運行，其需要在網內和負荷端進行無功電源的設置。在電力系統中，通常將電網的電能分成兩大類，即有無功率的區別[1]。本文主要闡述的就是無功功率，主要原理是電能的消耗，并將電能有機轉化為領域中形式的能源，這種能源可以用作電力系統在工作中所必需的，并能夠在電力系統中與有關的電力進行定期轉換。在到電力系統中，除了發電機是無功功率電源之外，線路的電容在某種程度上也是會產生無功功率的。上面所講的無功電源在不能有效滿足電網無功功率的相關要求時，就需使用到無功補償的相關設備來彌補無功功率不足的相關問題。

1.3 無功補償產生的作用

一是有效提升功率的因數。在實際安裝這一設備時，傳輸的無功功率會有所減少，在傳輸的有功功率不發生改變的前提之下，提升功率的因數[2]。

二是可以改善電壓的整體質量。當高壓線路的電感電抗比電阻大的非常多時，線路的電壓就會受到一定的損失，這全部都和線路的傳輸和無功負荷有較大關聯。只有這樣，才能有效地減小電網中的無功，從而提高電網的供電品質、減小系統的損失。

三是能降低電能消耗。有關技術人員能夠通過增加電源并減少總體功耗來減少與之有關的功耗，這取決于線路和負荷。

四是可以充分延長電氣設備的的實際使用年限，使得原有的或者接近的或者已經達到飽和的狀態之下的變壓器和開光等負荷下降，這樣可以讓機器的溫度變低，從而提升設備的實際使用年限。

2 電氣自動化技術概述

2.1 應用現狀

普遍來講，距離比較遠或者容量比較大的電能傳輸都會選擇高壓直流的輸電技術，和交流傳輸電能的方法相比較，高壓直流的輸電技術是有著更好的經濟效益，同時也有著成本比較低、損耗比較低等優勢。而在超高壓的電能輸送的過程中，其優勢最大的就是電氣自動化技術，是高效和穩定的開關技術，可以有效提升電網的實際傳輸能力。電氣自動化技術在實際的電力系統中的應用是非常常見的，是有著非常廣闊發展空間的。而在這種情況下最大的優點就是電力自動化，它是一種高效、穩定的切換技術，能夠有效地提高電力系統的傳輸容量。

2.2 技術優勢

電力自動化技術在電力的實際應用中具有明顯的優越性，它能提高整個電力技術體系的綜合適用性和提高員工的綜合工作能力。在國內的整體經濟水平不斷提升的今天，每一個行業的運行都是少不了電力系統的支持的，對于電能的應用效率，也越來越高[3]。在這樣的大環境中，對于電力系統的穩定性和安全性及使用效率也提出了全新的要求，電氣自動化技術在電力設備中的應用，可以更好的保證各種各樣的電器設備的工作，并減少相關安全事故的發生。此外，電氣自動化技術也可以取代部分的人工操作，以減少人為因素在實際操作中所帶來的諸多損失，以顯著的提升實際的工作質量和工作效率，這對于促進電能的健康可持續發展有著非常重要的意義。

2.3 電力系統中的使用

在計算機技術不斷發展和進步的大環境中，不斷的有更多新技術和新材料被越來越多的人所發明和創造，電氣自動化技術就是一種全新的控制技術，其自身的諸多優點使得其在電力系統的使用中得到了廣泛的認可。電氣自動化技術現階段在電力系統中的使用主要體現在以下兩個方面[4]。

自動控制。一般電力系統主要是由自動發電、電壓和穩定三種基本功能所組成的，尤其是在電氣自動化的技術中，還有一些會導致電源和電源的轉換。在技術開發的基礎上，開發出了包括補償器和并聯式電容的開斷切換等。這對于電力系統的意義也是非常重大的，其實際應用讓電力系統的自動控制變得更加全面、高效和穩健。

發電環節。電力系統的產生與很多的設備息息相關，所以在使用過程中，這些裝置的使用情況會對發電的效果和品質產生很大的影響，對電力生產的產生和品質有很大的影響。

3 無功補償自動控制技術的應用

隨著電力系統的不斷完善，電力系統的運行也越來越完善，電力系統的動態無功補償和電網的諧波處理也越來越重要。針對電網中存在的各種問題，采用常規的靜態無功補償方法無法達到對電網的穩定控制，必須采用動態無功技術來進行有效的控制。本文將無功功率的補償技術與負序相結合，嘗試找到電力系統中的無功功率，為了保證電網的安全穩定運行，采用了一種綜合的電網諧波補償方法。

3.1 機械接觸器的使用

在電力系統的電網運行中，無功補償的自動控制設備可以起到自動化的控制開關的功能，其一般是利用并聯的電容器的開發接觸和開關的方式來實現的，因此在無功補償自動控制的設備進行補償時，前期的電壓值是會處于水平較低的狀態中，而在合閘后是會出現電壓值大幅度加大的基礎上，是非常容易出現電容器涌流現象的，進而發生電壓大幅度下降的現象而導致短路，嚴重的還會造成實際供電區域中的大面積停電情況。基于此種現象，使用電氣自動化技術可以建立一個專用的電容設備的接觸方式，并利用機械接觸器的開關來強化限流電阻，進而有效控制電容器的涌流現象，因此機械接觸器的實際應用是可以提升限流電阻，并有效降低能源的消耗。

3.2 無觸點晶閘管的應壓

在電力網絡中，無接觸式可控硅片是一種固體保護裝置，它可以在零伏的電網中，通過可控硅的作用達到在零電流下的自動關機，從而防止發電機的接觸部被燒焦和粘合的情況。同時，采用無接觸式可控硅取代常規的保護措施，實現了在電力自動化技術中實現無功自動補償的自動控制。當電源的電壓為0，可以通過可控硅片上的電流為0的情況下，采用無接觸式的可控硅片來達到關斷的目的，從而提高電容的使用壽命，保證器件的工作效率。但在實踐中無接觸式可控硅片有其缺點，比如在實際操作中，可控硅會在接通以后出現0.7V的結壓下降，從而對電容的工作造成很大的沖擊，所以需要有專門的技術人才對其進行研究和改進。

3.3 復合開關的應用

電氣自動化技術中的無功補償的自動控制之所以使用復合的開關，主要是可以有效保證可控硅的開關和交流接觸器之間能夠實現并聯，進而能夠在電流過零的時候，促使可控硅的開關可以在第一時間斷開。在這樣的基礎上就可以有效的保證可控硅能夠更加有效的控制電氣的涌流，且可以起到保護電網系統的作用。但是在實際的使用過程中發現，在電網的涌流作用之下，復合開關會出現有些時候沒有辦法自動控制開關的現象，因此為了在無功補償自動控制之中更好的實現復合開關的相關功能，是需要優化復合開關的，并在單相分補和三相共補中合理的使用復合開關。

其次，在低壓的無功補償過程中，如果電力系統的三相負載中間不平衡，是需要利用單相的分補的符合開關的，以保障電力系統的電路無功補償能夠達到預期的效果和作用。

3.4 電路仿真的應用分析

在電氣自動化技術之下的無功補償自動控制中使用電路的仿真，其主要是基于相關計算機技術進行輔助和仿真的分析，通過使用相關計算機就可以更加合理搭建一個電路系統，并利用相關行之有效的措施，指導相關仿真系統的運行比較完善之后，再進行相關工作的具體開展，可以有效保證電力系統的自動控制效果得到切實提升，并盡最大可能的降低電能在運輸線路上的損耗。

3.5 無功補償裝置中靜止無功補償裝置

在無功功率補償設備中，靜態補償設備的研制與開發具有重要意義。這種基本功能就是要更好地處理與之配套的功率電容器及相應的調照儀存在的一些問題。通過對靜態無功補償器與同步調相機的對比，可以看出靜態無功補償器具有許多優點，最大的優點在于靜態無功補償器在工作時不會出現太大的影像，并且總體上的工作效率也要比同步調速器更高。

電力電子學的發展也是在發展的過程中出現了很多新的技術，這些技術都被開發了起來，并且越來越多的出現在了靜態的無功功率補償裝置上。靜態的無功補償裝置雖然有很多的優點，但是也有一些缺點，靜態的無功補償裝置的維護費用并不高、但總的費用卻很高，所以這種靜態的無功補償裝置會大大的提高電力系統的基礎費用，這種情況并不能保證電網的正常運轉。

4 結語

隨著社會經濟的快速發展，電力資源在國民經濟中的作用日益突出，電力資源的重要性也日益顯現，電力資源也逐步向各行各業滲透。正是因為這樣，對于電力系統的整體穩定性和安全性及有效性也提出了更高的要求。而在電子器件和電子技術不斷普及的時代中，無功補償這一方式受到了電力企業的重點關注，各種各樣的電子器件在實際的電力生產中的應用，使得實際的補償方式變得更加的實惠和經濟，在控制上也更加的方便，而將電氣自動化的相關技術使用到無功補償的自動控制中，可以有效實現無功補償諸多優勢的最大化，最終達到真正意義上的無功補償。