电气自动化过程中无功补偿技术的相关分析

闫智星

摘 要：随着科学技术水平的不断提高，无功补偿技术日渐成熟，并于电气自动化领域获得理想应用。文章围绕电气自动化过程中无功补偿技术的应用进行相关分析，首先概述了无功补偿技术现状及特点，其次研究了电气自动化中无功补偿设计以及装置，再次讨论了电气自动化中无功补偿装置的合理选用，分析了电气自动化中无功补偿技术应用存在的问题及解决对策，最后展望了无功补偿技术的发展前景，以期为业内人士提供有益参考。

关键词：电气自动化；无功补偿技术；应用

引言

随着电气自动化技术水平的不断提高，电气自动化设备中的单相电力牵引负荷所带来的变化更加复杂，同时与之相关的非线性因素也在持续强化，这给该领域中无功补偿技术的应用提出了更为严格的要求[1]。下文将围绕电气自动化过程中无功补偿技术的应用进行相关分析。

1 无功补偿技术概述

1.1 无功补偿技术现状

在借鉴国外先进技术的基础上，我国对电气自动化过程中无功补偿技术以及谐波综合治理进行了比较深入的研究，如在基波下补偿牵引负荷所对应的感性无功功率，改善电气自动化的应用状况，包括提高电气的功率因数，降低实际负荷，滤除干扰谐波等，从而为电力系统的可靠运行提供有力保障。

1.2 无功补偿技术特点

在异步电动机中，无功功率浪费甚至超过60%；在变压器中，无功功率浪费甚至超过20%[2]。由此可见，在工业生产中，无功功率消耗主要来源于异步电动机和变压器。为了发挥出最佳功能以及效率，补偿各类供用电设备带来的无功功率损失，通常采用两种无功补偿方式，一个是静态无功功率补偿，另一个是动态无功功率补偿，从而满足设备经济运行的要求。

2 电气自动化中无功补偿设计以及装置研究

2.1 设计部分

（1）应用电力电容器时应遵循平衡原则，如果是高压无功负荷，则借助高压电容器予以补偿。如果是低压无功负荷，则借助低压电容器予以补偿；（2）在设计变压器数量等的过程中，应注意削弱电线线路之间的感抗，从而促进用电装置自然功率的提升；（3）可根据需要选用并联电力的电容器以达成相应的设计目标。

2.2 装置部分

（1）机械式投切电容器能够很好地满足负荷补偿的动态或静态需求，不仅成本低，而且能够满足电气自动化对稳定性以及可靠性的需求；（2）高压并联电容器的工作原理是，以自动或者手动方式对交流接触器等进行合理投切。然而，投切操作容易形成大强度的合闸电流，所以，实际应用时不允许过度频繁投切；（3）晶闸管投切电容器利用先进的自动控制技术以实现对无功电流的实时监测，同时借助试验方式展开分析和判断，从而完成相应的自动控制操作。

3 电气自动化中无功补偿装置的合理选用

在实际选用工作中，应遵循实事求是的原则，深入了解和分析电网的负荷特征，以此为基础选用适宜的无功补偿装置[3]。

首先，对于机械式投切电容器而言，其适合那些采用连续工作制的工业企业，该类企业的主要用电设备具有相对较长的运行周期，同时用电负荷较为平稳。笔者单位下属企业淀粉厂的熟胶粉生产线可选用机械式投切电容器，将其设置在低压配电室中以发挥其集中无功补偿作用。其次，晶闸管、机械式投切电容器的联合应用，比较适合大功率的电力网络。笔者单位的办公建筑涉及大功率用电装置（如高层电梯等）的应用，存在严重的无功负荷耗损问题，因而可选用两种电容器联合应用的方式，以最大限度地满足办公建筑对电力负荷的实际需求。第三，对于晶闸管投切电容器而言，其比较适合那些存在大量冲击性负荷的电力网络，能够及时且有效地补偿损耗的无功负荷。笔者单位下属企业机械厂（以生产同心牌塔机为主）拥有大量的电焊机与冲击机床，因而可选用晶闸管投切电容器以有效补偿损耗的无功负荷。

4 电气自动化中无功补偿技术应用存在的问题及解决对策

首先，电气自动化系统中的谐波有可能明显缩短无功补偿装置中电容的使用寿命。当前的电容器虽然具有较为理想的抗谐波能力，然而個别装置在运行状态下，自身也会形成谐波，如果系统内部谐波大于自身可以承受的上限，则会受到巨大损害，甚至无法继续工作[4]。

其次，我国应用于电气自动化领域的无功补偿技术由于起步较晚，因而仍旧存在各种不足，还存在很大的完善空间。无功补偿的容量配置方面仍旧有一些不完善的地方，给电气自动化系统的日常运行埋下了一定的安全隐患。其原因主要是，受技术水平和实践经验制约，对无功补偿装置进行配置时有可能存在个别漏洞，形成电路高负荷状态下功率因数偏低以及低负荷状态下功率因数偏大的问题，从而使得该技术无法发挥出理想的效果，严重情况下甚至影响整个电气自动化系统的正常运行。

所以，在电气自动化过程中应用无功补偿技术时，应特别关注该技术在配电网中的应用问题，从而最大限度地减少电流在流通环节出现的损耗，满足节能要求，与此同时，还能够发挥减轻变压器负荷的功能[5]。另外，应当紧紧结合电气自动化系统的实际应用情况，即根据系统特点以及功能为其选择和应用最适宜的无功补偿技术，从而尽可能地保证所有区域技术应用的合理性以及安全性。最后，应重视和做好对用电设备侧无功补偿控制和管理工作，提高相关人员对无功补偿技术的了解和掌握，科学降低电气自动化系统的实际耗电量。

5 无功补偿技术发展前景

在混合式解决方案中，并联混合式有源滤波的无功补偿方案较为先进，可以很好地解决由于电力牵引负荷变化难以控制而导致的电力滤波器补偿量相对偏大的问题。另外，该方案也适用于大规模电气自动化系统的无功补偿，其主要原理在于利用LC与APF的有机混合[6]，对谐波采取一种注入式的无功补偿。上述方案实施成本不高，具有较为理想的效益和投资性价比，尤其适合低压电网的应用。

在电网线路分散设置电容器组可以达成无功分散补偿的目的。由其实践运行可知，这种分散补偿的方案不仅便于施工和维护，而且实施成本不高，同时还具有运营安全可靠的优点，另外，在强化电网力率方面效果明显。相较集中补偿而言，这种分散补偿更加靠近负荷末端。

上述两种无功补偿技术凭借自身诸多优势开始应用于工业实践，并表现出了较为理想的发展前景。

6 结束语

电气自动化过程中引入和应用适宜的无功补偿技术，能够快速且灵活地对系统予以有效的无功补偿，显著降低电气自动化系统的能耗，同时还能提高系统运行的稳定性以及安全性，将会为企业创造更大的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]刘文军，包珂蝉.浅析无功补偿技术在电气自动化中的应用[J].科技与企业，2013，19：273.

[2]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.

[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，2014，17：252.

[4]程锦.无功补偿技术在电气自动化中的应用探微[J].经营管理者，2014，15：381.

[5]林立群.分析无功补偿技术在电气自动化系统应用的价值[J].中国科技信息，2013，8：114.

[6]黄飞.电气自动化运行中无功补偿技术研究[J].硅谷，2012，24：80-81.