电气自动化中无功补偿技术的运用分析

陈伟军

摘要：无功补偿技术的出现对电气自动化行业的影响是巨大的，本文首先对无功补偿技术进行概述，然后对无功补偿技术的运用进行了分析，并针对一些问题给出了笔者的建议，希望通过本文的论述，从而促进无功补偿技术的应用以及改善，从而达到保护电网系统以及提高电气自动化设备稳定性的目的。

关键字：电气自动化，无功补偿，应用

电气自动化随着经济以及科技的快速发展，其程度越来越深，电气自动化技术的应用范围也越来越广。但是，电气自动化设备中的非线性因素也在不断的增加，单向电力牵引负荷的变化规律也日益复杂，所以电网中负序与谐波的注入量和无功功率势必会增加。无功补偿技术应运而生了。它不仅能够对电网系统进行保护，同时能够增加电气自动化设备的稳定性。所以，在电气自动化设备中，无功补偿技术的应用是非常重要的，并且其前景广阔。

一、 无功补偿技术概述

电力系统中，存有大量的感性负载，当系统工作时，需要向这些负载提供大量的感性无功。也就是说在工作时，感性负载会向系统中注入大量的容性无功，这样系统中的容性无功功率就会过剩，从而影响电气自动化系统的安全运行。并联电容器组可以进行无功补偿，从而使得系统的功率因数得以提高，并且能够减少功率损耗以及提高供电电压稳定能力，使电网的电能质量大大提高。

换言之，无功补偿技术相关设备的使用，就是为了降低某电气系统的能耗，提升电网质量。所以，在选择无功补偿的设备时，要按照实际供电需求，这样才能真正发挥无功补偿技术的作用。否则，若没有按照实际供电需求进行选择，势必会带来一系列的问题，诸如：增加电网中负序与谐波的注入量以及无功功率等。

二、 电气自动化中无功补偿技术的应用分析

我国的电气自动化技术相较于国外发达国家还是比较落后的，所以，我们要积极借鉴国外的先进技术，深入研究无功补偿技术，对电气自动化的应用状况进行改善。

在工业生产中，相关数据证明，无功功率的消耗主要来源于异步电动机和变压器。其中，异步电动机的无功功率浪费超过了60%，变压器的无功功率浪费超过了20%。为了使得功能以及效率发挥到最佳，从而满足设备的经济运行要求，对各类供用电设备造成的无功功率损失进行补偿，主要采取以下几种补偿方式：

（1）电容器无功补偿。电容器无功补偿是最常用的补偿设备，通过电容器过滤谐波，提高电动机的功率因数和降低负序电流；

（2）有源滤波器无功补偿。有源滤波器通过利用自身产生的，与负载电路谐波、大小相同、相位相反的负序电流，抵消无功电流与谐波。

（3）电抗器、固定滤波器和电容器共同组合的无功补偿。该技术将电抗器、固定滤波器和电容器共同组合，通过改变变压器上电抗器或滤波器的无功状态进行无功补偿。

（4）晶闸管与滤波器组合的无功补偿。该技术将晶闸管与滤波器组合，通过调节电抗器来进行无功补偿。

（5）真空断路器无功补偿。闭合电路中连接点的瞬间，电容器会产生电流，这时真空断路器对电容器进行投切，避免了电容器产生电流。

1、无功补偿装置的合理选用

实际工作中对无功补偿装置的选用，要以实事求是为原则，对电网的负荷特征进行了解以及分析，在此基础上再对无功补偿装置进行选择。

例如，对于采用连续工作制的工业企业而言，就要选择机械式投切电容器：这是由于在这类企业中，用电设备的运行周期较长，且其用电电荷平稳；对于大功率的电力网络，使用晶闸管、机械式投切电容器的联合应用方式；对于那些存在大量冲击性负荷的电力网络，使用晶闸管投切电容器。

2、对电力用户的无功补偿

对电力用户开展无功补偿的途径有以下两种：一是经济补偿。许多电力用户认为无功补偿是供电公司的事与自己没什么关系，因此对无功补偿积极性不高。为提高电力用户的节能意识，在实际工作中采取最合理的补偿容积和补偿方案，通过经济补偿让广大群众认识到无功补偿的重要性，进而达到减少电能无谓流失的目的。二是在电力用户内部配电网中运用无功补偿技术，减少无功消耗，达到节能的目的。

按照对电力用户供电方法和供电范围的不同，无功补偿的方式可以分为三类：一是分批补偿，将电容器进行分组然后安置在电动机上，产生多组的群集补偿，这种方式的优势是使每一个设备的无功电力得到均衡，不吸取上级变压器和线路的无功，使得上级线路消耗的资源量显著降低；二是个别补偿，在每一个电动机上分别并联电容器，形成個别补偿；这种方式的优势是电动机的适用范围拓宽，特别是对大中型电动机进行有效的补偿；三是集中补偿，在用户配电室或变电站的母线上集中安装电容器组，对线路内所有用电机器形成集中补偿，这种方式的优势是能够自动与电容器搭配并调整补偿容积，提高了电容器组的利用率，并有效杜绝了发生欠补偿和过补偿现象，在设备的保养和检修方面也比较便利，使得故障率大大降低，但是集中补偿的缺陷也十分明显，那就是必须通过下级的电抗和电阻来运输无功，所以它无法有效的降低内部的功率损失。

需要特别注意的是，在补偿分支线路时，必须要维持无功功率的平衡，使得分支线路的损耗大大降低，从而弥补了很大一部分的无功需求量。到目前为止，我国的配电线路建设还不十分完善，能做到这一点已经是难能可贵了。

3、电气自动化中无功补偿技术应用存在的问题及解决对策

将无功补偿技术应用到电气自动化系统中，显著提高了电气自动化系统的稳定性和安全性，有效降低了电力企业的成本。但是，无功补偿技术应用到电气自动化系统中时，也会存在一些问题：一是电容器组会受到电气自动化系统中的谐波的影响，大大缩短使用寿命，个别装置在运行时自身也会形成谐波，当电容器组的抗谐波能力不足以承受系统内的谐波强度时，自身会受到损害，直至无法继续工作；二是在电气自动化方面，我国的无功补偿技术还不是很完善，存在许多不足之处，因技术水平落后、实践经验不足等方面原因，无功补偿装置的个别容量配置可能存在漏洞，存在电路高负荷运行时功率因数偏低、低负荷运行时功率因数偏高等问题，这都给电气自动化系统的运行埋下了安全隐患。

所以，在应用无功补偿技术时，应特别注意其在运行时出现的问题，尽量减少流通环节的电流消耗，达到节能的目的。同时，减轻变压器的负担，同时在为电气自动化系统选择使用哪种无功补偿技术时，应当结合其实际情况和自身特点，从而保证技术的合理性和安全性。最后，提高人员的理论知识水平和操作技能，通过科学的管理和控制降低耗电量。

三、 无功补偿技术发展前景

到目前为止并联混合式有源滤波的无功补偿技术最为先进，它能有效控制电力牵引负荷变化，解决电力滤波器补偿量相对偏大的问题。在大规模的电气自动化系统的无功补偿装置，有机的结合了LC和APF，采取注入式的无功补偿方式。该方式不但无功补偿效果好，实施成本也相对较小，具有很高的投资性价比。

通过分散布置的电容器，对电网进行无功分散补偿，运行时，该方式具有方便维护、运营安全等特点。

上述两种无功补偿技术通过实践的检验，凭借自身优势得到广泛应用，并表现出了较为理想的发展前景。

四、 结束语

无功补偿技术在电气自动化过程中引入和应用，使得系统能够得到有效的无功补偿，从而显著的降低系统运行产生的能耗，从而提高系统运行的稳定性以及安全性，为企业长早更大的经济效益。

参考文献：

[1]侯静，崔丽蓉 无功补偿在电气自动化中的应用研究[J].中国科技纵横，2012，23（12）：17-19.

[2]苏健雄 电气自动化中的无功补偿技术分析[J].城市建设理论研究（电子版），2012，34（15）：247-249.