对无功补偿技术在电气自动化中应用分析

高峰

摘要：科学技术的发展推到了电气自动化应用范围的推广，但是受多种因素的影响，电气自动化设备在运行过程中会出现大量电能损耗，这就需要应用无功补偿技术，该技术主要是利用无功、负序及谐波的综合补偿方式来提高供电质量、降低电能损耗。本文探讨了无功补偿技术在电气自动化中应用。

关键词：无功补偿技术；电气自动化；应用

将无功补偿技术应用到电气自动化中，不仅能够提高电力系统运行的安全性和稳定性，而且还可以大大提到电力资源的利用效率。随着电气化技术的进一步发展，无功补偿技术在电气自动化中的应用必然会越来越广泛，具有极好的发展前景，应该引起电力行业的高度重视。

一、无功补偿技术在电气自动化中的应用意义

科技推动了电气自动化的发展，目前，电气自动化技术在电力行业及高速铁路等诸多领域中都得到了广泛应用， 但是电气自动化技术在单相电力牵引作用下， 其负荷变化情况较为复杂，电力系统中的谐波及负序极有可能出现骤升现象，这就会导致无功功率大幅度提高， 最终降低电力系统运行的安全稳定性及其资源利用率。而应用无功补偿技术则能够通过无功、负序及谐波的综合补偿方式来很好地解决上述问题，保障电气自动化系统的安全运行。

电气自动化应用范围的扩大， 一方面促进了社会经济的发展，减轻了工作人员的工作负担，降低了运行成本，提高了资源利用率，促进了经济效益最大化的实现；另一方面，电气自动化运行安全稳定性的提高， 又为安全生产提供了基本保障。与此同时， 电气自动化运行过程中的问题也逐渐凸显出来，具体表现为无功、负序及谐波问题，由此而造成的电气设备电力资源过度浪费现象，已引起社会各界的广泛关注。在电气自动化中应用无功补偿技术， 将能够有效提高电气设备的电能利用率， 促进社会生产， 最终推动现代化建设水平的提高。受电压及用电设备特性作用的影响，目前电力系统中的用电设备普遍存在无功功率的现象。在电气设备运行过程中，电压一般围绕额定电压值呈上下波动的趋势， 随着电压的波动幅度变化，无功功率就呈下降的趋势。总的来说，在电气自动化中应用无功补偿技术，能够有效减少电能的损耗，能够减少电气自动化系统运行故障的发生， 最终保障自动化系统安全稳定地运行。

二、无功补偿技术在电气自动化中应用

1.无功补偿技术应用的主要方案

在电气自动化无功补偿技术的应用方案主要有两种：真空断路器投切电容器和固定滤波器晶闸管调节电抗器。在真空断路器投切电容器的补偿方式中在高压电容器中装有熔断器，主要起到高压电容器击穿的短路保护作用。降低电容器组合闸产生的电流冲击时，可采用串联电抗器的方式。这种无功补偿技术方案的应用可以有效地减少电气工业的成本投入，可以实现对高压母线前主变压器、高压线路及电力网用电的有效补偿。

使用固定滤波器和晶闸管调节电抗器的无功补偿方案主要是提高功率因数，这种方案的使用可以减少晶闸管的使用数量，增长固定滤波器的使用寿命，调节方便，响应的速度也很快，唯一的不足就是在电力系统运行中会产生一定的谐波，这种情况的产生在目前条件下还不能得到有效解决。

2.无功补偿技术在变电站中的应用

作为供电区域电力系统中心环节的变电站，需要采用不同等级的电压配电线路向用户提供电力。在电力系统运行过程中，必须按照分级补偿和就地平衡的用电原则，使无功功率在配电线路和电力用户中达到基本的平衡，以此减少变电站无功电力的输出。在变电站设置容性无功补偿装置，可以有效地对主变压器无功消耗进行补偿，还可以对负荷侧进行无功补偿。主变压器的容量直接影响着容性无功补偿装置的容量，可按主变压器容量的10% ～ 30% 配置，并满足35 ～ 110kV 主变压器最大负荷时，其高压侧功率因数不低于0.95 的要求。无功补偿技术在变电站中的大量应用可以有效地提高功率因数，降低总成本的投入和电能损耗量，对电气自动化系统的完善起到一定的促进作用。

3.无功补偿技术在配电线路中的应用

在电力系统结构中，配电线路在整个线路网数量巨大，在总线的损耗就占了60% ～ 70%，基于此，减少配电线路的功率消耗和对配电线路进行合理有效的电力无功补偿就显得尤为重要。在国外发达国家中对配电线路进行无功补偿普遍采用的是分支线路的补偿方式。这种补偿方式使用可以直接对分支配电线路的电能消耗进行无功补偿，减少主配电线路的电能消耗，以此达到分支配电线路无功功率的平衡。

三、补偿技术未来的发展趋势

1.无涌流电容投切器

无涌流电容投切器的发展包括过零投切、功耗小、无谐波注入以及输入信号与电容投切器光电隔离。这种投切器是通过一个双向大功率可控硅电压进行操作，实现过零投入，进入电容器中，然后再与一个专用的继电器下进行连接，以此运作，因为它在分断时不会产生火花和高压等现象，并且投入电容的时候也没有涌流，运行时也没有发热，具有故障率低的优势。

（1）过零投切。它的工作原理就是将磁与可控硅进行连接，保持继电器运行，从而实现过零断开电路中的电流和过零导通电路中的电压。

（2）无谐波注入。，可控硅的过零触发、继电器的磁进行导通，使电路的导通在一瞬间发生，这种方式在继电器的实际操作中不会产生谐波。

（3）功率小。这种投切器只在投切进行动作的瞬间消耗电能，而平时则不会耗电，再加上里面的接触电阻小，对于额外的散热片或者散热器投切器就不需要了，这有利于进行成本控制。

（4）输入信号与电容投切器光电隔离。这项技术具有抗干扰能力和可靠安全性强的性能，对于今后的发展有很大的意义。

2.静止无功发生器

静止无功发生器在今后的无偿技术中也会得到一定的发展。

（1）多重化技术和脉冲宽度调制技术，与其它的技术相比，如在电阻温度系数这个方面，它就具有谐波含量极低的优势。

（2）静止无功发生器在补偿功能方面，呈现出多样化的趋势，它包括补偿负载不平衡、补偿负载无功、补偿负载谐波，甚至它能够进行多种补偿的同时发生，如同时对谐波、负载无功和负载不平衡进行补偿。

（3）它在運行时，与系统阻抗发生谐振的可能性为零，通常被控制成为电流源，所以，它的安全性能极高。

（4）它的响应时间极短，一般小于5ms，它能在非常短的时间内，做到从而定容性无功功率到额定感性无功功率的完美的相互转化，这种难以想象的的速度，对于冲击性符合的补偿这项工作可以很好地完成。

3.电力有源滤波器

这种器具在无功补偿技术中的运用能够有效的滤除负荷电流中的各种谐波，使在配电网中能够进行高效的清洁，满足国际的标准，使配电网中谐波的要求达标，同时能够有效的改善系统存在的不平衡状态。同时，它能够对在恶劣的天气中，如雷击天气，或者是在温度过高等的情况下，进行有效的保护，确保了装置和电力系统的安全运行。其价格的合理性也为它的实行提供了方便。

综上所述，由于无功补偿技术的出现，我国工业生产中的电能使用效率也将朝着也来越高的方向发展，在这个过程中用户的受益面必将越来越大，不仅能够控制自己的能源使用效率，还能节约大量的电力资源，因此无功补偿技术有着较大的发展潜力，应当在实际的工业生产中得到推广与采纳。

参考文献：

[1]谢陈刚，罗文广，黄超.同相牵引供电技术的研究与应用[J].大功率变流技术. 2014（05）.

[2]蒋谦.电气工程自动化及其节能设计的应用探究[J].科技创新导报. 2014（27）.

[3]孔琳琳.电气自动化中无功补偿技术的应用解析[J].电子技术与软件工程. 2014（17）.

[4]王志安.电气自动化中的无功补偿技术分析[J].科技与企业. 2014（16）.

[5]蔡永超.无功补偿技术在电气自动化中的应用探析[J].机电信息. 2014（21）.