电气自动化中的无功补偿技术探析

黄跃军

摘要：城市化的发展使得对电力的需求越来越大，对电网运行功率也提出了更高的要求，当电网功率不足或过大时就会影响电网电压的不稳，进而影响配电线路的输电运行，影响电力系统的正常供电。为此，采取无功补偿技术进行电网功率调节，可确保电力系统运行安全稳定。本文将从电气自动化的角度出发，在分析相关概念的基础上，对无功补偿技术在电气自动化中的应用和存在的问题进行分析，然后提出相应的改进策略。

关键词：电气自动化;无功补偿;电网功率

1无功补偿技术概念

无功补偿技术也叫作无功功率补偿技术，是一种应用在电力系统中用來提升电网功率因数与供电效率的自动化技术。将该技术应用到供电系统中，可以优化供电环境、减少电力损耗。在实际应用时其工作机制是通过将无功电源添加到电网和负荷端来降低电网电负荷，从而提高电能转换的效率。此外，该技术还可以有效控制电网电压、减少电力损失、确保整个电力系统运行安全，对于减少外界因素的干扰也起到一定作用。

2无功补偿技术应用到电气自动化中的作用

在电气自动化中应用无功补偿技术，是为了扩容电气供电设备，电气设备容量扩充以后才能提高对电力设备及其系统中电压的控制，从而减少电网电力损耗，同时也有利于提升电网的运行效率和质量。在我国电网中，高压网和低压网的电压稳定性都较差，电网运行效率低、安全稳定性弱，这时就需要采用科学合理的技术来提升电力系统的抗干扰能力。从电力自动化角度出发，利用电气无功补偿技术可以实现对电网电压的控制，此外还减少了外界对电网电流的破坏，保障供电稳定的同时还能在很大程度上为企业运行降低成本。具体来说，无功补偿技术可提升电气自动化系统的安全可靠性，可为电容器等电力设备提供保护，还能节约系统运行的成本。这是因为该技术可对系统中的电压进行合理调节确保电压的稳定，减少其他因素的干扰使电能输出效率提升，为用户提供稳定电能。此外，利用谐波规律有效调节系统中的电压负载，减少因谐波影响而出现局部过热的现象，正是通过对电网负载、功率的合理调节才能保证系统运行平衡，在降低电能损耗的同时也节约了系统成本。

3 正确选择无功补偿装置

无功补偿装置有MSC装置、TSC装置和两者组合型装置及ASVG、STATCOM，其中MSC装置主要应用在需要连续性长期运行的电力设备自动化控制中，可确保电负荷平衡。TSC装置的无功补偿能力更强，主要被应用在大容量大负荷的电气设备补偿中，可取的较好的无功补偿效果。而将两者组合起来的补偿方式，因结合了两种装置的优势，可有效降低电压无功功率消耗量、增加功率因数，取的更好的补偿效果，且灵活性也更强。目前，该混合补偿方式主要被应用在大型商场和高层住宅电气自动化中，在实际应用中可根据具体情况和需要合理选择。ASVG以双数字信号处理器（DSP）为核心，通过电抗器将自换相桥式电路并联在电网上，采用实时数据采集技术和动态跟踪技术，不断监测电网和系统的电压、电流并进行一系列的运算，最后经由以IGBT为核心的变流单元输出补偿到系统或电网，在快速连续的补偿调整系统无功功率的同时，还可以显著地改善负荷与公共电网连接点处的电能质量，提高功率因数、克服三相不平衡、消除电压闪变和电压波动、抑制谐波污染。STATCOM是一种并联型无功补偿的FACTS装置，它能够发出或吸收无功功率，并且其输出可以变化以控制电力系统中的特定参数。一般的，它是一种固态开关变流器，当其输入端接有电源或储能装置时，其输出端可独立发出或吸收可控的有功和无功功率;它可在如下方面改善电力系统功能：动态电压控制，功率振荡阻尼，暂态稳定，电压闪变控制等。与传统的无功补偿装置相比，STATCOM具有调节连续、谐波小、损耗低、运行范围宽、可靠性高、调节速度快等优点，自问世以来，便得到了广泛关注和飞速发展。

4 无功补偿技术在电气自动化中的应用

4.1 电力负荷功率因数

电力负荷功率因数是衡量电力系统电气设备功率系数的重要数据，当电路交变磁场转换变大时会损耗一部分电力资源，这时功率因数较低、而对功率因数进行有效控制则可促使功率因数处在最佳状态，从而降低电力损耗、提升电力系统无功功率的传输效率。

4.2 真空断路器

无功补偿技术在电气自动化中的真空断路器中的应用，主要是通过对真空断路器的优化设计，简化设备构造结构来降低制造成本，使无功补偿技术得以高效应用，能在很大程度上提升电网运行的效率。此外，能在较短的时间内实现电网无功补偿，减少电网整体电力损耗。

4.3 固定滤波器和晶闸管调节电抗器

在固定滤波器设计时，根据谐波规定利用晶闸管实现对对电抗器中感性电流的合理调节，确保滤波器中剩余无功补偿电流满足功率因数要求，此外还可以减少晶闸管的数量，提高响应的速度和调节能力。在实际应用时，将固定滤波器和晶闸管调节器结合起来形成无功补偿设备来确保电流平衡运行。

4.4 配电线路

配电线路覆盖面积广，使用量大，但是电力系统运行环境复杂，所以配电线路也会受到不同因素的影响而增加线路损耗，导致大量电能被浪费。因此必须开展配电线路的无功补偿工作，鉴于配电线路应用模式的复杂性，将集中模式、分散模式、固定模式和自由模式等组合起来，在具体实施时按照15%主变压器容量将相应的固定补偿设备安装在变电所，将相应的固定补偿设备安装在电网线路负荷中心，然后将自动补偿设备安装在电网负荷中心上部位置。在补偿分支线路无功功率损耗时要注意的是控制分支线路和主干线中无功功率的平衡性，避免峰支路向主干线路索取无功功率的问题。

5 存在的问题和建议

5.1 无功补偿技术在电气自动化应用中存在的问题

在电网电力远距离输送时存在无功潮流的现象，也就是大量无功潮流涌向高压变电站，接着又随着配电线路输送到中低压变电站。其次容量设置存在不合理之处，一些变电站无功补偿的电容并不是根据实际负荷需求调整的而是整组投切，所以在高负荷时会出现功率因数下降、在低负荷时功率因数过高的问题。此外可能会出现无功倒送的现象，该现象的存在会引起电网能量损耗。

5.2 无功补偿技术在电气自动化应用的建议

第一应该明确变电站无功补偿所需容量，然后根据实际情况合理配置变电站的无功补偿容量可有效避免无功倒送回配电网的问题，减少能量损耗。第二必须提高对无功补偿问题的关注，在负荷升高时相应地降低功率因数、在负荷下降时适当地增加功率因数来降低线路损耗。此外应促进教育宣传，使用户也能了解到无功损耗的知识，形成全民努力降低电能损耗的氛围，让他们认识到进行无功补偿可减少因无功功率分配和电网内部传输导致的有功功率损耗。

6 结语

综上所述，电气自动化生产运行中，为确保电气生产的效率，使电力系统能稳定高效的运行，必须加强对无功补偿技术的研究和应用实践。实践证明无功补偿技术在电气自动化中的应用可有效减少电气设备内电压损耗，减少电网能量消耗。但我们必须认识到，在无功补偿技术应用时也还存在一些需要改进的问题，随着无功补偿技术应用范围的扩大必须重视对这些问题的处理，采取更行之有效的方法来发挥该技术的价值，进一步提升电网的运行效率和质量。

参考文献：

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