李衛(wèi)東

（中海油東方石化有限責(zé)任公司，海南 三亞 572600）

0 引 言

無功補(bǔ)償技術(shù)通過對(duì)電力負(fù)載功率變化進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，以降低電力線路耗損，提高電氣設(shè)備應(yīng)用效率。因此，探究電氣自動(dòng)化中無功補(bǔ)償技術(shù)的有效應(yīng)用，有助于人們正確認(rèn)識(shí)無功補(bǔ)償技術(shù)和靈活運(yùn)用無功補(bǔ)償技術(shù)。

1 無功補(bǔ)償技術(shù)的簡(jiǎn)要概述

1.1 基本內(nèi)涵

無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的運(yùn)用，主要是利用濾波技術(shù)構(gòu)建起諧波補(bǔ)償體系，進(jìn)而使負(fù)序得到相應(yīng)降低。當(dāng)前應(yīng)用在電氣自動(dòng)化中的無功補(bǔ)償技術(shù)類型眾多，主要包括源濾波器、固定濾波器以及真空短路投切電容器等。其中，有源濾波器可對(duì)電力裝置進(jìn)行相應(yīng)調(diào)控，進(jìn)而形成滿足電源基礎(chǔ)需求且能有效抵制和諧波電流的負(fù)序電流；固定濾波器通過有效連接濾波器，能相應(yīng)改善無功出力問題；真空短路投切電容器的無功補(bǔ)償技術(shù)通過靈活調(diào)節(jié)開關(guān)通斷，也有助于實(shí)現(xiàn)無功率濾波的穩(wěn)定運(yùn)行[1]。

1.2 重要作用

1.2.1 有助于提高功率因數(shù)

電氣自動(dòng)化中，運(yùn)用無功補(bǔ)償技術(shù)可在相同電路中實(shí)現(xiàn)容性與感性功率負(fù)荷裝置的有效并聯(lián)，從而使能量在這兩種不同負(fù)荷中實(shí)現(xiàn)自由轉(zhuǎn)換。運(yùn)用無功補(bǔ)償技術(shù)，可使供電水準(zhǔn)始終維持在一定水平，并能控制電氣設(shè)備能源損耗，實(shí)現(xiàn)資源與設(shè)備的充分利用，有助于控制電氣管理成本，使功率因數(shù)得到明顯提升。

1.2.2 提升系統(tǒng)的運(yùn)行效率

基于電氣自動(dòng)化的應(yīng)用設(shè)備在運(yùn)行中均會(huì)面臨功率受限的問題。例如，電力系統(tǒng)存在能源損耗的情況，電壓和負(fù)荷會(huì)有所增加，進(jìn)而影響電力系統(tǒng)設(shè)備的正常使用。電氣自動(dòng)化中，運(yùn)用無功補(bǔ)償技術(shù)將無功功率在電網(wǎng)中進(jìn)行科學(xué)分布，有助于提升電力系統(tǒng)的整體運(yùn)行成效，防治出現(xiàn)損耗現(xiàn)象。無功補(bǔ)償技術(shù)的運(yùn)用，可有效防止電力系統(tǒng)在供電狀態(tài)下因電網(wǎng)功率因數(shù)較低而導(dǎo)致輸電不穩(wěn)定、變壓器損耗較大的情況，使電力系統(tǒng)能快速、高效地完成電力輸送。

2 無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用分析

2.1 應(yīng)用于異步發(fā)電機(jī)

可使用實(shí)驗(yàn)分析的方式探究無功補(bǔ)償技術(shù)在異步發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用過程。模擬操作實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)人員選用的發(fā)電機(jī)和異步發(fā)電機(jī)分別為2.2kVA發(fā)電機(jī)和三組四極籠型異步發(fā)電機(jī)。圖1為實(shí)驗(yàn)電路圖。

圖1 電路示意圖

此次實(shí)驗(yàn)共使用11組補(bǔ)償電容，其中只有第11組利用的補(bǔ)償電容參數(shù)為500 V（AC）、50 Hz以及CBB60-2 μF，其他組利用的 補(bǔ)償電容參數(shù)則統(tǒng)一為500 V（AC）、50 Hz以及CBB60-4 μF。具體操作中，實(shí)驗(yàn)人員通過對(duì)三相調(diào)壓器進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，從而真實(shí)模擬電網(wǎng)電壓的變化情況；對(duì)原本異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，使異步電動(dòng)機(jī)可完成差異化功率的有效輸出，確保整個(gè)無功補(bǔ)償技術(shù)在異步電動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)得以順利進(jìn)行。額定電壓為100%的情況下，處于電動(dòng)狀態(tài)的異步電動(dòng)機(jī)，在電機(jī)轉(zhuǎn)速為1 490 r/min時(shí)，通過測(cè)量可知異步電動(dòng)機(jī)表測(cè)量有功功率值為486 W，對(duì)應(yīng)計(jì)算數(shù)值為489 W，兩者誤差為+0.61%；在電機(jī)轉(zhuǎn)速為1 485 r/min時(shí)，通過測(cè)量可知異步電動(dòng)機(jī)表測(cè)量有功功率值為745 W，對(duì)應(yīng)計(jì)算數(shù)值為749 W，兩者誤差為+0.53%；在電機(jī)轉(zhuǎn)速為1 479 r/min時(shí)，通過測(cè)量可知異步電動(dòng)機(jī)表測(cè)量有功功率值為988 W，對(duì)應(yīng)計(jì)算數(shù)值為992 W，兩者誤差為+0.40%。表1為額定電壓不變的情況下處于發(fā)電狀態(tài)的異步機(jī)有功功率數(shù)值統(tǒng)計(jì)表。

表1 基于發(fā)電狀態(tài)的異步機(jī)有功功率數(shù)值統(tǒng)計(jì)表

分別結(jié)合基于發(fā)電狀態(tài)和電動(dòng)狀態(tài)的異步發(fā)電機(jī)有功功率，對(duì)各運(yùn)行點(diǎn)異步電動(dòng)機(jī)補(bǔ)償前的功率因數(shù)和補(bǔ)償后的功率因數(shù)進(jìn)行集中統(tǒng)計(jì)和統(tǒng)一管理，可有效幫助工作人員集約化、高效化地管理異步電動(dòng)機(jī)在補(bǔ)償前后的功率因數(shù)。根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)額定電壓為110%的情況下，電壓系統(tǒng)中的異步發(fā)電機(jī)吸收電網(wǎng)無功功率的效果顯著，此時(shí)勵(lì)磁電流有所增加，使功率因數(shù)出現(xiàn)下降。受此影響，補(bǔ)償電容器投入將會(huì)相應(yīng)增加，進(jìn)而使電壓數(shù)值持續(xù)上升，加大了相應(yīng)磁通密度。當(dāng)磁通密度增加至一定高度后，電機(jī)容易出現(xiàn)嚴(yán)重的損耗問題，從而大大降低電機(jī)效率，使異步發(fā)電機(jī)無法擁有充足的發(fā)電量[2]。隨著電網(wǎng)電壓的逐漸提高，異步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行性能將會(huì)越來越低。需使用專門的高性能異步發(fā)電機(jī)，以保障整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 應(yīng)用于電力用戶

現(xiàn)階段，無功補(bǔ)償技術(shù)在電力用戶領(lǐng)域也得到了相應(yīng)使用。運(yùn)用在電力用戶中的無功補(bǔ)償機(jī)制多種多樣，各補(bǔ)償機(jī)制具備的優(yōu)勢(shì)也不盡相同。為使無功補(bǔ)償技術(shù)的優(yōu)勢(shì)效用在電力用戶中得到充分發(fā)揮，需相關(guān)工作人員立足電力用戶實(shí)際情況，合理選用相應(yīng)的補(bǔ)償機(jī)制。例如，運(yùn)用于電力用戶的集中補(bǔ)償機(jī)制中，工作人員通常會(huì)采用將電容器組集體安裝于所有電力用戶變電裝置內(nèi)部的方式，使變壓器無功功率損失量得到有效控制，從而達(dá)到節(jié)點(diǎn)效益最大化的目標(biāo)。無功補(bǔ)償技術(shù)的運(yùn)用使輸電線路損失明顯降低，在保障相應(yīng)運(yùn)行條件處于自動(dòng)投切狀態(tài)下，工作人員適時(shí)補(bǔ)充調(diào)節(jié)無功負(fù)荷，既滿足了電力用戶的用電需求，又獲得了良好的節(jié)點(diǎn)效益。此外，可根據(jù)實(shí)際情況選擇使用分組補(bǔ)償機(jī)制。相關(guān)工作人員需要為電力用戶合理分配電容器，依照組別深入分析處理配電線的具體工序和實(shí)際配比要求等，以構(gòu)建分組補(bǔ)償機(jī)制，從而使各組變壓器無功補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)有效平衡。將上級(jí)線路無功功率降至最少，避免線路與變壓器出現(xiàn)大量損耗，有助于實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。運(yùn)用于電力用戶的個(gè)別補(bǔ)償機(jī)制中，工作人員主要通過并聯(lián)電力用戶的具體用電設(shè)備以及電容器，從而及時(shí)補(bǔ)償各電氣設(shè)備的無功功率負(fù)載[3]。因單次補(bǔ)償屬于無功補(bǔ)償，單獨(dú)一臺(tái)電力設(shè)備電容基本和電機(jī)輸入與輸出狀態(tài)相同，故而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電機(jī)無功損耗的及時(shí)補(bǔ)償。通常在大型或中型的異步電機(jī)中比較適合使用個(gè)別補(bǔ)償機(jī)制。

2.3 應(yīng)用于配電線路

將無功補(bǔ)償技術(shù)運(yùn)用于配電線路中，有助于電氣自動(dòng)化獲得更高的運(yùn)行性能和運(yùn)行成效，實(shí)現(xiàn)分支線路的有效無功補(bǔ)償。配電線路中運(yùn)用無功補(bǔ)償技術(shù)時(shí)，需借助配電變壓器詳細(xì)分析分支線路的具體無功損耗情況，全面了解無功損耗具體應(yīng)用結(jié)構(gòu)，以確定具體補(bǔ)償容量，使工作人員可選擇適宜的分支線路。補(bǔ)償設(shè)備正常運(yùn)行狀態(tài)下，配電線路將處于欠補(bǔ)償狀態(tài)，相關(guān)工作人員應(yīng)根據(jù)時(shí)間節(jié)點(diǎn)和具體電壓變化情況科學(xué)判定電容器投入過程和具體用量等，從而有效實(shí)現(xiàn)全面最優(yōu)補(bǔ)償。

3 結(jié) 論

目前，無功補(bǔ)償技術(shù)有效應(yīng)用于配電線路、電力用戶及異步電機(jī)等，極大地提高了電氣自動(dòng)化的運(yùn)行性能和運(yùn)行效果。因此，需加大對(duì)無功補(bǔ)償技術(shù)的研發(fā)力度，進(jìn)一步拓寬無功補(bǔ)償技術(shù)在電力自動(dòng)化中的應(yīng)用范圍，進(jìn)而使我國真正實(shí)現(xiàn)電力自動(dòng)化的可持續(xù)發(fā)展。