无功补偿技术在电气自动化中的应用

陶源

摘 要：随着现代科学技术的不断发展，电气自动化技术应用也快速的发展渗透于各行各业，无功补偿技术作为电气自动化设备中的一项重要技术，它为电网运行中的安全性、经济性和稳定性提供了强大的保证。合理应用无功补偿技术对优化电气自动化具有重要意义。

关键词：无功补偿技术；电气自动化；应用分析

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.26.154

当今社会很多生产活动都离不开电气自动化的应用，但是在电气自动化的应用过程中设备的使用效果往往也受到结构复杂的单相电力负荷变化所带来的影响。本文以提升企业电气自动化应用效率为出发点，以改良系统内部非线性因素为目的，针对无功补偿技术展开讨论。

1 无功补偿技术应用概述

无功功率补偿简称无功补偿技术，即通过应用电容器等无功电源在不消耗电能的情况下转化电能为声能、热能、机械能、化学能等来改变电网负荷功率、降低供电线路损耗、改善电压质量，从而提高经济运行水平。无功补偿技术在电气自动化系统中的应用，主要是为了提升电气设备的应用效率，同时稳定电网中电压和电流等相关的参数。通常，电力负荷和线路损耗之间往往成反比例关系。目前在电气自动化发展进程中，提升电能的应用效率，在对相关技术不断进行开发和引进，其中主要以无功补偿技术为重点。

电气自动化系统中无功补偿技术的具体应用方式是将无功电源安设在自动化用电设备中，从而使电力系统中无功功率的流动发生改变，这样就提高了系统中的电压质量改善了整体供电环境。同时，降低系统中的供电损耗，达到降低控制线路成本、提高经济运行水平的效果。无功补偿技术通过控制电压来综合分析供电指令，达到控制器准确执行操作的目标，这种动态的相互补偿，使电气自动化系统运行中出现冲突的可能性达到最小甚至避免。

2 电气自动化中无功补偿技术应用发展现状

目前，在我国电气自动化应用于高铁牵引系统、变电站等，其高效发展为社会生产和人们生活带来了巨大改变，越来越多的受到社会各界的关注。在电气自动化系统的正常运行过程中，存在很多方面的原因对设备运行造成影响，这时技术上的缺陷就会表现出来。比如单相电力牵引的负荷变化复杂的问题就为电气自动化的推进带来了阻碍，牵引负荷会大幅增加电力系统中的负序及谐波，进而提升无功功率，这就对电力系统的安全稳定运行和自动化系统资源有效利用都带来一定的影响，安全风险提高了严重的还会降低电气自动化系统整体经济效益。这种情况下，无功补偿技术就会被人们选择利用，系统缺陷在这种技术的是合理使用下会得到弥补改进。

随着科学技术水平的快速发展，电气自动化领域也跟着发生了突飞猛进的变化，对电子自动化系统中的无功补偿技术也开展了大量的研究工作。根据实际应用过程中的现状发现电气自动化系统发展中最受困扰的三个问题是无功、负序和谐波，这些问题关系到电力系统的安全稳定运行，同时还影响到电气自动化系统的运行效率，最终将会导致整体的经济效益受损。参考当今国际上在这些方面的研究成果，当然我国地大物博人口众多国情相对更为复杂，电气自动化在供电领域的应用的问题较多。近些年来，也有发生一些电气自动化设备相关的安全事故，对社会和企业都造成了巨大损失。

在这个背景下，通过运用无功补偿技术尝试解决电气自动化系统发展中的无功、谐波和负序等主要问题，具有重要的价值。由于无功补偿技术其实在国内的发展历史并不长，因此目前在实际使用中还存在一定的局限，主要体现在下述几个方面：

有缘滤波器，其主功能在于促使设备能够生成负序电流，从而能够保证设备内和谐波电流与电源需求之间达成一种互相抵制的平衡。

固定滤波器，常用来与滤波器连接共同作用于改变无功出力，达到调节开关通断的目的，有效的提供稳定的无功率滤波。

可控饱和电控器，该设备主要优势在于通过调节电阻抗器的饱和度调整对回路电流，能够抵消并联滤波器当中的无功功率电流，投入使用的时间段较长，不足之处是会产生的噪音污染。

真空短路投切电容器，相比前三种装置该设备投资少，操作简便。缺点是在合闸的瞬间可能产生较大的电压，容易致使设备损坏，因此该装置使用时不宜频繁的开关。

有源滤波器和无源滤波器，该设备能够将负荷中谐电波流与有源滤波器所产生的电流进行中和，中和之后能够达成电源所需求的状态。

3 无功补偿技术在电气自动化中的应用

供电系统的关键评价指标之一是电能质量，而电压又是影响电能质量最为关键的要素。在目前的电气自动化系统发展过程中，无功补偿技术对改善电压质量，提升电能应用效率有重要影响。然而，不同的电气自动化系统对无功补偿技术的要求也不尽相同。所以，在电气自动化系统中推进无功补偿技术时需要技术人员合理有针对性的选取适用的无功补偿技术，应深入分析在电气自动化中对于无功补偿技术的使用需求，重点关注无功补偿技术在电气自动化应用中的共性问题，积极引进国内外先进技术设备结合实际开发投入使用。这样才能电气自动化系统的稳定性和可靠性从整体上得到提升。

（1）全面分析电气自动化对无功补偿技术的需求。实际应用过程中，相关技术人员一定要根据实际使用环境、生产规模等方面综合考虑分析，选取合理有效的无功补偿技术，实现电气自动化系统整体可靠性的提升。

（2）不同的电气自动化系统对无功补偿技术的要求也不尽相同，重点抓取无功补偿技术在电气自动化应用中的普遍共性，同时考虑其特殊个性的开发，发挥好共性和个性的和相互转化补偿，从而达到降低投入成本，提升收入增长的目的。

（3）密切关注无功补偿技术最新发展动态，积极引进国内外先进技术设备并且投入使用。在这个过程中，要加强对相关技术人员的专业素质培训锻炼，要求掌握国内外最新无功补偿技术设备知识。

目前，无功补偿技术主要是通过组合源滤波器与有源滤波器然后通过注入方式实现补偿，具体应用有以下几种方式：固定的电坑器或电容器上使用；与可控饱和电坑器结合固定滤波器一起使用；电坑器、电容器和固定滤波器三者结合等。其中发展应用较为先进的是并联混合有源滤波器中的无功补偿技术。

与此同时，我们也应当关注电气自动化系统中应用无功补偿的共性问题：一般来说如果在电气自动化系统中所出现的一些无功现象，多是因为功率因素或者是阻抗问题。以国内电气化铁路为例，目前主要是通过AT供电的形式使得无功补偿应用于电气化铁路当中，所采用的为SCOTT变压器，主要借助晶闸管电子开关来完成对于电容投切的控制。从目前实际应用的效果来看，这种应用形式对于我国铁路的发展还是具有积极重要的影响的，能够通过降低负序问题来节约资源，减少资源浪费的情况，同时也能够通过无功补偿技术来保障整个电气自动化系统的运作稳定性与安全性。另一方面，我们也能够发现国内很多多变电站中也广泛地采用了无功补偿技术，在这种应用环境下，无功电流从发电厂出发流入变电站，在经过低压线路时就产生了无功电流的这种远距离传输模式。具体应用中，也需要针对不同变电站的地理位置进行分区化地无功补偿，一般来说220V电压的变电站，其无功调节功能往往比较多，调节功能所产生的调节容量也会因为地区的不同而不同呢。结合实情，我们就应当明白在应用无功补偿的过程中，变电站必须要充分考虑每个分区的不同特点，要根据实情进行区分化调整和区分化补偿，只有针对性更强，才能够确保方案的后期应用效果是最好的。无功补偿技术的基本逻辑可能大同小异，但是正是这种“小异”才是各个应用场所所需要关注的地方。

4 结语

电气自动化技术的深入推进给工业生产和人们生活带来了巨大影响，推动了整个社会经济的发展和进步。电气自动化发展过程中暴露出一系列的矛盾和不利影响，无功补偿技术的开发应用有利于提高电气自动化的可靠性，推动电气自动化不断进步发展。值得注意的是，虽然无功补偿技术有很多优势，但是切勿随意滥用，以免无功倒送现象的发生。

参考文献

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[2]邵长娟.浅谈电气自动化智能无功补偿技术应用.中国信息化，2013，（14）.

[3]王李杨.浅析无功补偿技术在电气自动化中的应用.价值工程，2013，（06）.