无功补偿技术在电气自动化中的应用研究

孙诚

摘 要：随着电气自动化技术快速发展，对自动化设备综合性能也提出更高的要求。然而现行自动化系统运行中，因有单项电力负荷变化问题存在，会使非线性因素不断增加，影响电气自动化目标的实现。在此背景下，便提出无功补偿技术的应用，其对于电气自动化的优化可起到突出作用。本文将对无功补偿技术应用于电气自动化中的意义、应用现状以及实现策略进行探析。

关键词：电气自动化；无功补偿技术；应用

在电气自动设备不断应用于各行业领域的背景下，以往采用的静态无源滤波以及无功补偿装置将难以适应谐波问题处理要求。此时便需将动态无功补偿引入，通过对基波无功的跟踪与谐波无功的消除，达到综合补偿目标。但如何在电气自动化中使这种无功补偿得以实现，又成为困扰无功补偿技术运用中需考虑的重要问题。因此，本文对电气自动化中无功补偿技术应用研究，具有十分重要的意义。

一、无功补偿技术应用于电气自动化中的意义

电气自动化技术快速发展下，逐渐被用于较多领域中，如高铁牵引系统、变电站系统等方面。但电气自动化在发挥其基本功能中，多面临单项电力负荷问题，其极大程度上会提高无功功率，很可能有更多谐波与负序问题在电力系统中出现。这样自动化系统实际运行中，资源利用率难以得到保障，且系统在可靠性、安全性等方面都会下降。

以电力系统为例，其在引入自动化技术中出现的问题集中表现在无功、负序与谐波等问题方面，加上非线性因素的存在，更使电气自动化应用面临较大的压力。如目前较多供电企业中出现的电机厂组事故，不利于供电企业综合效益的提高。此时，将无功补偿技术引入，其在对系统基波跟踪的同时可使谐波无功问题得以消除，综合补偿负序、无功与谐波，并使系统非线性问题被有效解决[ 1 ]。

二、无功补偿技术应用于电气自动化中的现状

现行关于无功补偿，其在应用于电气自动化过程中，为使电气功率因数得到提高，主要采取降低负荷、谐波滤除以及滤波通路等措施，负荷无功功率会在基波运用下被牵引。其中涉及的无功补偿技术要求引入配套的设备，具体表现在：

第一，电抗器。该类型设备主要通过调节饱和程度，使回路电流得以改变，通过感性电流，使容性无功功率被抵消，应用优势较为明显。但需注意在应用中也存在一定不足之处，如产生噪声较多，且有谐波问题存在，不利于设备损耗的控制。

第二，投切电容器。其在应用中优势主要表现在投资小、设备结构简单等方面，然而由于合闸中有过高电压产生，很可能造成设备受损，所以无功补偿实现中存在较多问题。

第三，有源滤波器。无功补偿中有源滤波器的应用旨在相应的电流，其与谐波、负序等电流保持相反，这样可达到抵消的效果。应用中在补偿方式上较为灵活，可快速完成调节过程，而且不存在谐振情况，但由于投入成本较高，所以并未得到广泛应用。目前电气自动化领域中在运用有源滤波器的基础上，也将无源滤波器引入其中，主要借助其灵活性与可控性特点，以此达到无功补偿目标。

除此之外，为对无功出力进行改变，通常也可考虑通过调节变压器母线电压方式，借助通断开关、晶闸管达到调节目的，进而保证无功功率较为稳定[ 2 ]。

三、无功补偿技术在电气自动化中实现的策略

（一）无功补偿共性问题

技术应用下，可使资源浪费问题得以解决，且对系统安全性的提高可起到明显作用。以变电站中无功补偿的应用为例，一般变电站在接收无功电流的基础上，会向低压线路传输，此时便产生远距离传输问题。对此可考虑做好无功补偿区分工作，需注意这种区分操作应以实际情况为依据。如220kV变电站，其本身在无功调节方面优势较为明显，若从负荷功率因素角度看，通常能够达到0.98的最高峰值。

由此可见，将无功补偿应用在变电站中，需对不同分区采取不同的控制措施，满足调整与补偿变压器的要求，确保无功补偿效果达到最佳。

（二）无功补偿应用方向与方式

现行电力系统建设中，对衡量电力系统的标准多界定在电能质量层面，而影响电能质量的关键又在于电压方面，所以无功补偿应用下应做好电压控制工作。从现行自动化系统无功情况看，其产生的原因一般表现在功率因素、阻抗问题方面，因此无功补偿应用下需对这些问题进行解决。

另外，无功补偿应用中，其在铁路领域中，所选用的变压器主要以SCOTT为主，将AT供电方式作为主要方式，且在电容投切控制上主要以晶闸管开关为主，对于辐射线路负序情况可有效控制。因此，这种无功补偿方式可被引入到铁路电气自动化系统中。

（三）无功补偿有源滤波

针对滤波器补偿量较大问题，可采取的无功补偿方案集中表现在有源滤波方面，其在实现过程中会混合APF与LC，将无功补偿注入到谐波中，既可保证具有较高的投资性价比，对于低压电网也较为适用。同时，为使无功分散补偿得以实现，也要求将电容器组装设于电力线路中，其优势在于投资成本低、安装工序简单且检测维护较为容易。需注意的是在无功分散补偿实现时，应按照相应的步骤实现，包括补偿方案的确定与具体安装过程。其中在补偿方案确定中，要求在补偿对象上进行明确，如配电变压器，其在无功补偿中要求做好相关的补偿数值计算，包括空载状态下变压器的公共功率以及电容器容量等。而在实际安装中，主要需将电容器装设于出现干横担处，并通过支架对其进行固定，在此基础上连接电容器出现头、低压引线，完成整个安装过程。这样在保证电容器安装合理的情况下，才可使无功补偿目标得以实现[ 3 ]。

四、结论

无功补偿技术的引入是提升电气自动化水平的重要保障。实际应用无功补偿技术中，应正确认识其基本特征与应用意义，判断当前不同无功补偿装置运用下的优势与不足，同时注意在实现过程中将可能涉及的问题逐一解决，进而达到无功补偿目的，推动电气自动化发展。

参考文献：

[1] 金永旺.对无功补偿技术在电气自动化中的应用分析[J].科技致富向导，2012，14：349+370.

[2] 张建平.浅谈无功补偿技术在电气自动化中的应用[J].机电信息，2012，06：10-11.

[3] 李瑾，吴燕.对无功补偿技术在电气自动化中的应用探讨[J].科技与企业，2013，19：312.