自动化控制系统中的无功补偿技术分析

自动化控制系统中的无功补偿技术分析

郭清晨

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摘要：为降低电气自动化控制系统的无功功率，提高电能的综合利用效率，则需要针对无功功率进行有效处置。为此，技术人员可科学运用无功补偿技术，合理提高系统运行的功率因子，有效控制电力系统的能耗，推动电网的节能降耗运行。

关键词：自动化控制；无功补偿

1 电气自动化控制中的无功补偿技术特点

电网系统进行电气自动化控制时，将产生一定的有功功率与无功功率。无功功率能够完成电能的合理转换，进而生成相应的热能与机械能。而无功功率的产生，主要是在感性与容性元件的电磁转化过程中形成，该部分的电能损耗，将直接影响到电网运行的经济性。为此则需要合理运用无功补偿技术，如分组补偿时，可在配电变压器的低压侧合理配置并联补偿电容器；如集中补偿时，可在高低压配电线路中科学配置并联电容器，充分发挥出无功补偿设备的运行价值，不断优化电网运行的功率因数，使得电网运行质量得到不断提升。

技术特点。通过对电气自动化控制的运行进行分析可知，其系统的无功功率主要源自异步电机、电源线、变压器等。为有效提升电网运行的效能，则可以合理运用无功补偿技术，使得电网系统的运行功率因数得到合理提升。一般情况下，在电网系统功率因数进行调整时，应当将其控制为0.95最为适宜，保证电能得到充分利用。为不断提升电气自动化控制的电压质量，可配置相关的电源装置、分流电容器等，持续改善功率因数，有效控制电网系统运行的无功功率，降低电气自动化控制中的电能损耗。

容量计算。电气自动化控制时，为充分发挥出无功补偿技术的应用优势，则需要对无功补偿容量进行精准计算。在其容量计算时，可采取以下两种方式。（1）基于电气自动化控制系统的变压器容量进行估算，一般情况下，无功补偿的容量约为变压器容量的30%。如某电力系统的变压器容量为1 000k Var时，则需要保证无功补偿容量达到300k Var，发挥出无功补偿技术的应用价值。（2）技术人员可查询“无功补偿容量计算系数表”，进而完成无功补偿容量的计算。因为，在系数表中详细界定了1k W有功功率对应的无功补偿容量。如相关的电气设备负载有功功率为P，电气设备运行阶段的功率因数为cosφ1，而设备对应的无功补偿功率因数为cosφ2。在无功补偿容量进行计算时，应当根据设备有功功率P的具体数值，开展科学有效的计算。在有功功率为1 000k W时，电气设备运行的功率因数为0.58，而无功补偿的功率因数为0.7。为使得电气设备的功率因数达到0.95左右，实现无功补偿的预期效果。技术人员在查阅系数表后，可得出补偿容量的系数为0.39。基于补偿容量的计算式，1 000×0.39=390k Var。

2 电气自动化控制中的无功补偿技术应用

机械开关投切电容器MSC无功补偿技术。通过对MSC无功补偿技术的应用进行分析可知，在系统运行时，主要通过机械开关的闭合控制，进而实现对电容器组的运行控制，该系统具备自身检测功能，可在电气自动化控制运行中发挥出相应的无功补偿作用。工作人员在对电容器组的开关进行控制时，可基于系统的自动化检测，进而了解到具体线路产生的无功公路，进而实现对交流接触器的合理调节，完成对相关运行线路的无功补偿。鉴于交流接触器触点运行的特殊性，无法基于检测结果进行快速反应，导致无功补偿存在一定的时滞性。同时，在频繁切换接触器时，很可能导致接触器的表面出现电弧，进而引发电器火灾，给电气自动化控制系统的安全运行造成巨大影响。本文认为，由于MSC无功补偿装置运行的特殊性，若电气自动化控制系统的负载相对较小、系统控制变动相对较少时，则可以考虑采取该种无功补偿装置。因为系统运行负载较高、变动频率频繁时，将对MSC无功补偿装置产生一定的损坏，诱发相关的电力事故。为避免上述问题的出现，在实际电网进行无功补偿时，应当进行科学评估，选择最为适合的无功补偿技术方案。

晶闸管投切电容器TSC无功补偿技术。TSC无功补偿系统中，在对电容器组控制时，为有效提升控制的精准性与安全性，可合理运用电力机械技术与微电脑控制技术，提升电容器的控制有效性。一般情况下，在控制电路处理时，主要采用可控硅，进而实现对系统无功功率的自由补偿。通过对该系统的运行进行分析可知，尽管系统的无功补偿响应速度相对较快，但由于系统缺少自动检测功能，一旦出现运行异常，无法及时对系统故障完成自动化诊断，可能会影响到无功补偿的整体效果。

晶闸管控制电抗器TCR无功补偿技术。鉴于电气自动化控制系统运行的特殊性，在对系统产生的无功功率进行补偿时，为达到预期功率因数的补偿目标，可合理运用TCR无功补偿技术。在该技术应用时，主要是设定一组与线路并联的电容器、电控器，并基于晶闸管的运行，实现对电控器的控制。为保证电抗器发挥出一定无功补偿作用，则需要将电抗器的容量与电容器保持一致。由于电抗器运行时，受控于晶闸管，使得电抗器的感性无功电流存在一定的变化。若工作人员关闭晶闸管后，电抗器没有电流通过，而在电容器组的运行喜爱，则可以达到该套补偿装置的最大功率因数补偿量。若工作人员在导通晶闸管后，电抗器产生的感性电流，将完成对电容器部分电流的抵消，使得无功补偿容量相对减少。由此可见，在TCR无功补偿装置运行时，晶闸管的导通角度越大，将使得电控器的电流增大，导致无功补偿量逐渐减少。在晶闸管处于全通的状态时，此时电抗器与电容器产生的电流全部抵消，使得TCR无功补偿的容量降为零。在TCR无功补偿系统运行时，若晶闸管的导通角处于90°以内时，此时电抗器的电流为非正弦波形，并携带一定的谐波成分。为实现对电气自动化控制系统的无功补偿目标，则需要对无功补偿装置设计方案进行合理优化，如固定电容器组进行设计时，可将其设计为滤波器形态，保证电容器组运行时，可对电流中的少量谐波进行有效过滤，保证电网系统整体运行的安全性与可靠性。

真空断路器投切技术。为实现电气自动化控制系统的无功补偿预期效果，可契合系统运行的特点，进而合理采用真空断路器投切技术。在该技术实际应用时，不需要设定相关的放电装置，主要是利用电容器组的运行，使得高压母线中的电压互感器完成电阻放电，进而使得电网运行的功率因数得到有效提升。在高压电网运行时，为避免电容器被击穿问题的出现，应当在电容器组配置时，合理设置熔断器，进而实现对电网系统运行的有效保护。电气自动化控制系统运行阶段，为避免电容器组与线路电感之间由于串联，进而产生一定的谐振现象，对电网的整体运行造成负面影响，工作人员则需要对合闸的频率进行灵活控制。通过对高压母线、高压线路、电力系统、配电线路等完成针对性的无功补偿，使得电力系统的功率因数得到有效提升，保证电能利用效率得到质的提升。

无涌流电容投切器。现代电气自动化控制系统运行时，为保证电力系统无功补偿的有效性，则需要保证无功补偿装置具有非常强的抗干扰性。为此，技术人员在选择无功补偿技术时，则可以灵活选用无涌流电容投切器，该设备运行时，能够有效抵抗冲击电流，保证电容器组整体运行的安全性与可靠性。基于该设备的合理运用，可避免装置开关发热、电弧问题的出现，最大程度降低无功补偿装置的运行隐患，为电力系统的整体安全稳定运行提供保障。

3 结语

本文以电气自动化控制为例，着重阐述了无功补偿技术应用的具体路径，旨在说明无功补偿技术应用的重要性与必要性。今后，在无功补偿技术应用时，技术人员应当契合实际工作开展的需求，灵活组合不同的无功补偿技术，充分发挥出无功补偿技术的应用潜在价值。

参考文献

[1] 卢业.电气自动化控制中无功补偿技术分析[J].科技创新与应用,2022,12(33):177-180.

[2] 李成军.智能无功补偿技术在电气自动化中的应用[J].集成电路应用,2020,37(03):100-101.