试论电气自动化中的无功补偿技术
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摘要：随着社会主义市场经济的发展以及科学技术的进步，电气自动化技术的应用越来越广泛。但在现实生活中，有很多不利的因素影响着电力系统的正常运转。因此，在电气自动化应用的过程中，将无功补偿技术应用其中，不仅可以提升电气自动化技术的经济性与安全性，而且可以减少电力浪费现象的发生。
Abstract： With the development of the socialist market economy and the progress of science and technology， electrical automation technology has been widely applied. But in real life， there are a lot of negative factors affecting the normal operation of the power system. Therefore， in the application process， the application of reactive compensation technology not only can enhance the economic efficiency and security of the electrical automation technology， but also can reduce the occurrence of electricity wastage.
关键词：电气自动化；无功补偿技术；应用研究
Key words： electric automation；reactive power compensation technology；applied research
中图分类号：S972.7+4 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）34-0030-03
0 引言
随着时代的进步与社会经济的发展，我国电力事业逐步进入一个黄金发展的时期。电气自动化技术作为电力系统中的重要组成部分，在社会经济各个领域的发展过程中都起着重要地促进作用。但在现实的生产与生活中，电气自动化技术在应用过程中存在着一些问题与矛盾，严重影响着电力系统与企业的正常发展。本文将从电气自动化与无功补偿技术的角度才出发，对电气自动化中的无功补偿技术进行研究。
1 关于电气自动化技术的概述
电气自动化，是指涉及电气设备、电气技术、自动化设备的原理与分析方法、电力自动化技术的技术。它所涉及的科目包括：工程数学、电力基础、数字电子技术、C语言程序设计、电力电子技术、计算机文化基础、高等数学以及自动检测技术等。
2 关于无功补偿技术的研究
2.1 无功补偿的含义 无功补偿的含义，就是指在电子供电系统中起着提升电网功率因数的作用，它可以在很大程度上降低输送线路及供电变压器的损耗，提升供电系统的供电效率及改善供电环境。在小的电力系统中，无功补偿主要被用于调整三相不平衡电流，在大的供电系统中，无功补偿可以用于调整电网电压及提升电网的稳定性。
2.2 针对无功补偿的工作原理的研究 无功补偿的工作原理的主要表现是：电力系统的供电功率可以分为有功功率和无功功率两种，其中无功功率不能进行远距离的传输，为此对于一些下属用电和配电变压器的无功功率可以进行就地补偿。无功补偿是通过在供电系统中安装无功补偿装置的方式进行的，无功补偿设备可以与电路中的用电设备以及配电变压器等相互抵消无功功率，提高功率因数，以达到从整体上减少无功功率的目的。其主要是把容性功率负荷装置与感性功率负荷两者连接在同一电路，使能量可以在两种不同的负荷中间进行相互交换，从而使得容性负荷输出的无功功率补偿感性负荷需要的无功功率。
2.3 无功补偿技术的实现路径 无功补偿技术的实现路径主要包括以下四项内容：一是晶闸管调节的电抗器与固定滤波器的有效结合；二是电容器、固定滤波器以及电抗器调压技术的有效结合；三是可饱和的电抗器与固定的滤波器相结合；四是电抗器与固定电容器相结合形成单调谐滤波器。
3 针对电气自动化中无功补偿设计与装置的研究
3.1 无功补偿技术中有关设计的要求 无功补偿技术中设计的基本要求包括以下三个方面：
一是在以电力电容器为主要的无功补偿装置的时候，要坚持平衡原则作为设计的主要原则，一些高压的无功负荷需要通过高压电容器进行适当的补偿，而低压的无功负荷则需要低压的电容器对其进行补偿。二是在设计变压器数量、电动机选择以及相对容量的时候，要不断地降低电线线路的感抗，同时也可以通过空歇工作制的设备的选用与同步电动机联合，达到用电单位中自然功率的因素逐渐提升。三是35KV或者10KV的高压供电企业可以利用低压补偿的方式进行无功补偿，其中的高压测功率要安全符合供电企业的设计要求；四是可以采用并联电力的电容器来完成无功补偿装置设计的目标。
3.2 无功补偿技术中装置的研究 无功补偿技术中装置主要包括以下三个重要组成部分：
首先是为机械式投切电容器与晶闸管投切电容器主要内容的无功补偿装置，这项装置相对比较适合采石场碎石机等一些大功率的地方，具有很强的冲击性与经济性。这项装置不仅满足了负荷补偿的动态需求，而且又可以满足负荷补偿的静态需求。另外这项装置又可以在低成本的前提下，满足电气自动化对稳定与可靠的需求。其次是高压并联的电容器，这是一种运用机械开关对并联电容器进行科学投切的无功补偿设备。其中的原理就是通过高压并联电容器自动或者手动地对交流接触器或者控制器进行科学投切。在投切的过程中会产生很强的合闸电流，因此，在实践过程中，高压并联电容器不能过度频繁地进行投切操作。三是晶闸管投切电容器主要是通过自动控制技术来完成电网中无功电流的快速监测，并通过试验手段对其中的数据进行正确地判断与对比之后，将得出的结论信息通过晶闸管传输出去。接着利用晶闸管投切电容器的无功补偿装置来完成自动控制的操作。
4 针对如何选择电气自动化技术中无功补偿装置的探究
电气自动化技术在社会经济发展中的各个领域都有着不同程度上的应用，对社会经济的发展做出了突出的贡献。要在不同的领域中选择正确的无功补偿装置，是当前摆在人们面前一项重大而又艰巨的的任务。因此，要在选择的过程中，坚持实事求是、以人为本的原则，认真分析用电客户的负荷特征，然后再根据不同的用电负荷，选择正确的无功补偿装置。其方式包括以下三种：
首先是机械式投切电容器，它适合以连续工作制为核心的工业企业，这些类型企业的用电设备的运行周期很长，但用电的负荷相对平稳，无功负荷没有什么变化。这样就可以把它安装在低压的配电室中进行集中的无功补偿。比方说，冶金车间、化工车间、港口码头、电气化的铁路以及矿山等间歇性波动或者无功功率大的项目。其次是晶闸管投切电容器与机械式投切电容器，两者的联合使用，非常适用于大型的商场、高层的住宅区以及写字楼。因为这些建筑内拥有很多电梯、大功率电器以及单相的负荷，耗损的无功负荷很多。将这两种电容器结合使用，就可以在最大程度上满足建筑物对电力负荷的需求。比如说，拥有大量电脑的办公室、豪华酒店的电梯以及大型商场的照明设备与空调设备。三是晶闸管投切电容器，它主要适合拥有大量冲击性符负荷的电流，或者无功负荷瞬间变大的地方。它可以在最大程度上补偿损耗的无功负荷。比如说，金属加工车间，这些车间拥有大量的电焊机与冲击机床。
5 针对无功补偿技术在电气自动化应用中存在问题的研究
5.1 问题之一——无功补偿技术在电气自动化中应用中存在问题 无功补偿技术在电气自动化中应用中存在问题的主要表现包括以下两个方面：首先是很多企业在电气自动化技术与相关设备运行的过程中，没有科学合理地配置无功补偿的容量。有些变电站的无功补偿电容是整个机组的投切，完全没有办法按照负荷的实际变化需求来完成就地平衡的目标。在这种情况下，很容易出现高负荷时无功补偿的功率低，低负荷时无功倒送的状况。其次是在发电企业中有很多无功潮流不断地涌向高压的变电站，通过输电线路不断地输送到中压变电站与低压变电站，在这个过程中就很容易出现远距离运输无功潮流问题。
5.2 问题之二——无功补偿方式存在问题 无功补偿方式存在的问题包括以下四项内容：
首先是补偿方式问题：是当前很多电力部门或者用户对于无功补偿的出发点，只注重补偿功率的因素，没有从根本上立足于降低电气自动化系统的损耗问题。其次是谐波问题：饱和或者静止电容器都具有一定的抗谐波能力，但当谐波含量过大时，会对电容器的寿命产生不利影响，严重时甚至会造成电容器的过早损坏。同时由于电容器对谐波有很大程度上的放大作用，因而也使得电力系统的谐波干扰更为严重。三是电气自动化系统电压调节方式的补偿设备所潜在的问题：有一些无功补偿设备是跟据电力系统的电压来确定无功投切量的，这虽然在一定程度上有助于保证用户的电能质量，但对电力系统的安全运行而言却是非常不可取的。因为线路的电压水平是由电力系统的运行情况决定的，当线路电压的基准偏低或者偏高的时侯，电力系统实际的需求可能会和无功的投切量相差很大，从而出现无功过补或欠补的现象。四是无功倒送问题：无功倒送在电力系统中是不允许的，尤其是在电力系统负荷低谷的时侯，无功倒送会在很大程度上导致电力系统电压的偏高，产生大量的无功功率。
5.3 问题之三——专业人才方面存在问题 很多电力企业在电气自动化技术的应用发展过程中，缺少很多专业的技术人才。它的主要表现是：在现实的生产生活过程中，很多电力企业缺少拥有电气自动化与无功补偿技术等专业知识的人才。究其原因主要是因为很多电力企业在招聘人才的时候，没有设置统一的招聘标准，同时为了降低企业的生产成本与招聘成本，在招聘流程中简化了实践操作的步骤。
6 针对存在问题提出的解决措施研究
6.1 措施之一——无功补偿装置在设计与使用的过程中需要注意的问题 无功补偿装置在电气自动化的设计与使用过程中需要注意的问题包括：一是要选择适合电力系统运行的电力电容器，并且要正确无误地使用额定电压的电力电容器；二是在设计电力补偿电容器的过程中，要减少电力系统的谐波对电力补偿电容器所产生的不利影响，从而提升无功补偿装置的安全运行能力；三是要选择合适的补偿控制器以提升无功补偿装置的运行质量与水平。
6.2 措施之二——采取措施加强对用电用户的侧管理 要在实践中加强对用电用户的侧管理，需要做到以下两点：一是要在实际的生产与运用过程中，加强无功补偿技术的应用，使得客户明确强化无功补偿的应用，可以降低有功功率的损失，从而减少电费的花销；二是要利用各种宣传媒介加强对客户侧无功补偿方面的节能降耗与管理的宣传，在最大程度上让客户意识到无功补偿技术的重要性。
6.3 措施之三——采取措施提高工作人员的专业素质 要提升工作人员的专业素质，就要做到以下两点：一是要聘请相关专业人员在企业内部召开电气自动化技术与无功补偿技术相关知识的讲座与演讲等活动，鼓励全体员工积极参与，尽量在潜移默化中提升他们的专业技术能力与处理突发事件能力；二是在平时的工作过程中，要定期或者不定期地对工作人员进行无功补偿技术和电气自动化技术相关专业知识的培训工作，并适当地增加相应的实践机会，使得工作人员可以将学到的知识有效地应用到实践中去，努力提升他们的专业技术水平与能力。
7 结语
随着电气自动化技术与无功补偿技术的应用与发展，其在社会经济各个领域中所起到的积极作用变得越来越明显。但在实际的生产生活中，无功补偿技术在电气自动化中的应用与发展存在着一些问题与矛盾。从电气自动化与无功补偿技术以及相关装置的角度进行研究并找出相应的解决措施，是当前摆在人们面前的一项重大而又紧迫的任务。
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