电气自动化控制中无功补偿技术运用研究

电气自动化控制中无功补偿技术运用研究

张建平,王立英,陈华,石守鑫

商丘国龙新材料有限公司 河南 商丘476000

摘要：本文以无功补偿技术作为研究出发点，在对该技术的重要作用与应用价值进行简要分析的基础上，深入分析并提出了无功补偿技术在电气自动化控制中的具体应用策略。目的是对无功补偿技术进行进一步推广，确保其正确效能在电气自动化控制中的充分发挥。

关键词：电气自动化控制；无功补偿技术；电气设备；应用方式

引言：随着时代的进步与经济水平的不断提高，我国的用电需求量逐渐呈现出逐年增长的趋势，为了满足群众的用电需求，供电企业正在扩大对电力系统与其设备的投入力度，而如何在此过程中利用无功补偿技术提高电气设备和相关线路的稳定性与安全性，成为了企业所关心的问题。

1电气自动化控制中无功补偿技术的重要价值

1.1有效减少成本使用

电气自动化控制近年来一直占据着电力企业生产经营的主要地位，因此电力企业也正在不断扩大这一方面的投资力度。随着无功补偿技术的推广与应用，相关电气设备在运作时产生的无功功率得到了有效的控制，不仅提高了无功功率因数，是使电气设备的电路功率得到了有效的转化，还能在一定程度上减少电力企业的投资成本。

不仅如此，技术人员在运用无功补偿技术对相关电气设备和输电线路进行管理和控制时，能将设备运转中的功率因数维持在平稳状态，既能确保无功补偿目标的实现，减少或避免设备或电路的损耗，又能减少电力企业的费用支出，确保电力企业的持续健康运转。

1.2电压质量的提升

由于我国人民生活水平的不断提高，对供电质量也提出了更高的要求，因此电气企业为了确保供电的稳定性，并在原有基础上进一步提高电压质量，必须要在其电气自动化控制中融入无功补偿技术。

电压质量的高低主要是通过电气设备在运转过程中的电压损耗情况来展现的。若电压损耗较多，则说明此时的电压质量较差；反之，若相关设备在运行过程中的电压损耗较少，则可说明此时的电压质量较高。而如果技术人员能合理利用无功补偿技术对电气设备及其电路进行有效控制，则可使电路内的无功功率从真正意义上实现转化，使其转化率得到提高。无功功率转化率的提高能有效降低设备运转过程中的电压损耗，从而确保电压质量的稳定。

1.3为电力系统的运行提供保障

电气自动化控制在运行过程中难免会受到主客观因素或不确定成分的影响，而这种消极影响是无法完全避免的，只能尽量采取一定的手段对其进行抑制。这里的主客观与不确定因素包括电力设备自身的运作损耗、设备负荷过大等问题。

无功补偿技术在电气自动化控制中的应用不仅能提升电力设备及其系统的工作效率，还能实现对输电网络的有效排布，为整个电力系统的运行提供一定的技术支撑与保障[1]。不仅如此，根据以往经验来看，电力企业在进行供电工作时，输电网络的功率因数比其他环节更易受到不利因素的影响，而这种影响又会进一步对电气设备变压器和整体输电网络造成损害，因此必须使用无功补偿技术对其进行合理控制，只有这样才能从根本上保护整个电力系统与电网的稳定性与有效性，为供电区群众提供源源不断的高质量电力。

2无功补偿技术在电气自动化控制中的具体应用

2.1配电线路中的无功补偿技术

无功补偿技术在配电线路中的具体应用原理是：技术人员利用该技术对分支线路无功消耗进行有效补偿，从而减少分支线路对输电主干线路的相关能源消耗，从真正意义上实现配电线路中分支线路的功率平衡。

在此过程中，无功补偿点应尽量选择配电线路中电力负荷较大的分支线路，并以实际情况为基础对目标线路进行补偿作业。除此之外，对于小型变压器或是其他小型分支来说，即便相应的补偿设备数量不满足整体需求，也能利用无功补偿技术对其进行有效补偿，但在此次补偿前应先明确相关变压器的无功损耗，并根据具体数值进行合理补偿，具体可从两方面进行补偿作业。

一方面，技术人员可利用无功补偿技术实现对输电网与供电系统的有效补偿，从而在极大程度上降低输电过程中的线路损耗，有利于节省电力企业在日常运转中的开支。另一方面，无功补偿技术的合理运用能使供电企业的供电效率达到国家的相关标准与要求。由于电气自动化控制系统中的电容组容量受供电区用户需求的影响而变化，因此技术人员应在无功补偿技术的基础上实现对电容器组的分组补偿。分组补偿又被称为多组分散式补偿，它的实现需要技术人员对电容器组进行细致划分，并将划分后的电容器组分别安装在供电车间的电力分配母线上。需要注意的是，这种补偿装置可以根据实际情况进行调整与更改，比如技术人员可在此过程上对相关系统或设备进行个别补偿，这样能实现电气自动化控制系统中的电容器组与电动机的同频运转，从而使电动机得到一定的补偿，减少了整个配电网络的无功损耗程度。

2.2真空断路器中的无功补偿技术

针对电气自动化控制系统汇中的真空断路器的无功补偿属于自动补偿，工作原理是通过电容器与FU熔断器的作用向目标高压线路及其母线进行无功补偿作业[2]

。高压线路的电力负荷大小会在此过程中不断变化，因此技术人员可对其进行实时监测，并利用电容器组来实现对高压线路及其母线的分闸控制，从而确保高压线路的电力负荷一直处于稳定状态。不仅如此，技术人员还可使用电压互感器的一次绕组进行放电，这样能为整个无功补偿工作起到不小的推动作用。

利用这种方式对真空断路器进行无功补偿作业，能有效减轻相关技术人员的工作负担，并且也不需要在电气自动化控制系统中额外增设放电设备，因此目前被多数电力企业所使用。但就目前情况来看，真空断路器还未完全实现对电路以及电容器组的精准控制，同时也无法避免串联谐振现象的出现与消极影响，因此技术人员还应针对这些问题采取相应措施进行有效完善。比如在使用无功补偿技术进对目标设备进行补偿时，可根据出现的具体问题加装辅助设备或使用新兴技术手段，包括合理使用串联电抗器、双动力驱动真空断路器等，这样能有效减少或避免电气设备故障情况的发生，使无功补偿技术的作用得到完全发挥，从而实现对真空断路器的动态补偿。

此外还需注意的是，在无功补偿作业之前，应先明确目标电气设备的正常运转状况，并以正常运转中产生的电压损耗量为基础进行无功补偿，当无功补偿量与目标设备的自身容量值相同时，就可认为此时的无功补偿达到了最大成效。有条件的企业还可在此环节利用远程操控技术实现对目标设备的远距离管理，推进电气自动化控制的进一步完善与升级，确保内部电气设备以及配电网络的高效安全运转。而远程自动化管控的完全实现还需对电气自动化控制系统增设电容投切开关，因此技术人员还应在这一方面继续深挖，尽快实现工作人员对电气设备的远程自动管控。

2.3自动化无功补偿控制模型

无功补偿技术在电气自动化控制系统中的有效实现离不开自动化无功补偿控制模型的帮助，这一模型主要由目标电气设备自带的电容器与无功补偿器两部分组成，技术人员能利用这一模型实现对目标电气设备的精准把控与有效补偿。

为了能使无功补偿作业顺利进行，无功补偿器会根据与其连接的目标电气设备的实际参数情况进行分析，并在此基础上自动生成两个数值，分别是无功补偿器的感性极限值与容性极限值，技术人员可根据这两个极限值的大小对补偿工作的全流程进行检测，从而使无功补偿器的高压连接点与低压连接点都能与目标电气设备进行有效连接，从而确保整个无功补偿作业的稳定性。

常用的无功补偿器有两种，分别是TCR晶闸管控制电抗器与TSC晶闸管投切电容器。这两类无功补偿器在具体使用过程中都可实现对目标电力设备以及相关电力系统的精准控制，从而在稳定电压的基础上对电力系统进行连续性的功率转换作业[3]。这种模型和装置又被称为静止同步补偿器，它在实际工作中的反应速度是传统补偿装置的3.5倍，其工作原理是以变换器技术作为主要支撑依据，通过技术人员的操作实现对目标设备无功功率的有效调节与赋值，因此也是较为先进的并联无功补偿装置。

不仅如此，利用该装置进行无功补偿作业还能有效降低工作中突发事件的消极影响。比如无功补偿作业在进行过程中发生意外故障时，技术人员反倒可以利用此时电压的迅速下降状况，通过该装置与无功补偿技术对内部响应电流的无功功率进行把控，使其一直保持在稳定状态，这样能暂时保持电力设备与电力自动化控制系统的运作稳定性，从而为技术人员的故障排查工作赢得一定的时间。

2.4同步电机

同步电机在电气自动化控制设备中的具体应用场景以电力调度为主，相关工作人员可利用无功补偿技术和同步电机对电气自动化控制系统进行具体作业，确保发电机与电动机的合理配置。

由于同步电机在电机转动过程中不会额外产生机械负载，因此技术人员可以用这一特性对目标设备中的励磁电流进行适当调整，而励磁电流数值的改变也会导致其无功功率的改变，从而在输电线路工作时达到无功补偿的目的。比如当输电线路或电气设备的功率因数过高时，技术人员就可以用这一原理来适当降低励磁电流，从而使设备在运转过程中产生的多余无功功率被有效利用或吸收；若其功率因数过低时，技术人员可适当调高励磁电流，确保无功补偿的顺利实现[4]。

与此同时，工作人员在利用同步电机与无功补偿技术进行具体作业时，应始终确保电气设备的无功功率因数维持在0.9-0.95之间，这样能有效避免因无功功率因数的不规律变化造成的输电线路无效损耗。不仅如此，容性无功与感性无功也会因励磁电流的变化而产生变化，过高的励磁电流会使二者相互抵消，而过低的励磁电流则无法满足二者的工作需要。

2.5电容器与固定滤波的有机结合

若能在电气自动化控制中实现电容器与固定滤波的有机结合，则会使整个电气设备的电压消耗得到大大减少，因此可利用无功补偿技术将二者的有机结合变为现实。

在具体操作前，技术人员应先对目前电气设备的自动化控制系统的运行情况进行调查与研究，然后在全面掌控电气设备的电流量与电压数量的基础上，制定具有针对性地实施计划，并对相关电气自动化控制系统增设变压器母线。变压器母线的加入能使现有的电力消耗功率得到改善，从而实现无功补偿。就目前情况来看，我国智能化电气自动化控制系统还处于发展阶段，因此该项技术的实施还需依靠静压管等相关装置的辅助。相关人员利用无功补偿技术对现有电气自动化控制系统进行调整，能在一定程度上确保无功电流分别向低压与高压变电站的有效输送，从而在实现电容器与固定滤波有机结合的同时确保电力能源远距离输送的安全性与稳定性，从而对整个电力运行系统起到积极的促进作用。

结束语：综上所述，无功补偿技术在电气自动化控制中的合理运用为电力企业的发展提供了强有力的技术支撑，不仅为相关企业的发展拓展了新的路径，同时也为整个行业的持续健康发展起到了不小的推动作用。因此相关人员应在现有技术基础上再次进行创新，充分发挥该技术的优势，不断提高供电企业的经济效益与社会效益。

参考文献：

[1]王晶.电工电子技术在无功补偿自动控制中的应用探讨[J].产业创新研究,2022(18):82-84.

[2]颜志婷.工厂供配电系统中关于无功补偿技术的研究[J].电气传动自动化,2022,44(04):48-51.

[3]国智博,陈锋,王彦昊,刘杰,马西奎.基于动态无功补偿技术的磁平衡式电流互感器设计[J].电工技术学报,2022,37(S1):217-224.

[4]李昊鹏.基于无功补偿技术的配电网低电压问题治理的研究[J].电工技术,2022(07):62-63+68.