【工学论文】讨论无功补偿技术在电气自动化中的应用

 摘要：无功补偿技术是指将无功功率电源安设在用电设备或用户的变电所位置，使无功功率在电力系统中的流动发生改变，促进电力系统中的电压水平大幅提高，使网络损耗大幅减小，同时使配电线路中的成本得到有效节约，从而为电网运行中的安全性、经济性和稳定性提供保证。本文主要对无功补偿技术在电气自动化中的应用进行了分析探讨。

关键词：无功补偿技术；电气自动化；现状作用；实际状况

引言

在最近这些年来，随着现代化科技的蓬勃发展，以及无功补偿技术在实际生活中的应用日趋普及，致使人们对于无功补偿技术在电气自动化中的应用给予了越来越多的关注和重视。无功补偿技术，作为新形势下电气自动化在解决无功功率、负序、谐波等几个方面的问题的一门关键性技术，能够在利用电气自动化及其设备系统中的负荷特点的基础上，对无功、负序和谐波进行补偿，能够在一定程度上降低电力资源在生产、传输过程当中的损耗，并保障电气自动化系统的正常安全运行，对于推动电气自动化的革新和发展，有着不可取代的意义。

一、将无功补偿技术应用在电气自动化中的必要性

科学技术与社会经济的发展促进了电气自动化的发展与应用。现阶段，电气自动化技术在诸多产业与领域中都得到了广泛的应用，如变电站、电气化铁路高速牵引系统等。然而在电气自动化技术中还存在一些缺陷，尤其是在单相电力牵引作用下产生的负荷复杂变化问题，在一些特定情况下，会导致电力系统中的谐波及负序大幅增加，造成无功功率大幅提高，不仅会对电力系统运行的安全稳定造成不利影响，还会降低电气自动化系统资源的利用效率，使系统总体的经济效益受到较大影响。从总体看来，在电气自动化应用中，谐波、无功与负序是较为明显的问题，而这些问题的解决都离不开无功补偿技术的应用。

二、无功补偿技术的现状及作用

无功补偿技术即以增加电力负载功率的方式来降低线路电能损耗，电气节能稳定技术是其中最为普遍的一种。

1、无功补偿技术现状

在高新科技与电气化程度日益普及的今天，为提高功率因数，我们必须降低负序，使之产生科学的滤波通路，避免出现指定谐波。近年来，在国外技术经验的基础上，我国也建立了一套自己的标准，同时在治理电气化铁道变电所谐波及无功补偿方面，建立了多套无功补偿应对方案，这样做就是希望能够利用基波下的牵引负荷感性无功功率补偿，来提高功率因数，降低负序，使之形成合理的滤波通路，抵除指定谐波。

2、电气自动化发展中应用无功补偿技术的作用

科技与经济共同发展的今天，电气自动化技术也日益提高。现阶段，不少领域及产业中都用到了电气自动化技术，比如高速电气化铁路牵引系统、变电站等。然而，在广泛运用的同时，高速电气化技术也出现了一些问题，如无功、负序、谐波、单相电力牵引的负荷变化等。这些问题不仅威胁电力系统的安全性，对降低系统电气自动化的利用率，对提高系统的整个经济效益也非常不利。近年来大同电厂机组事故等就是其中一个典型，而无功补偿技术对于解决电气自动化系统非线性问题非常有帮助。

三、目前在电气自动化中应用的无功补偿技术

现阶段在国际上普遍使用的无功补偿技术核心内容都是对功率因数加以提高，使负序降低，保证滤波通路更为有效，从而将谐波过滤甚至抵消。目前在电气自动化中使用最多的无功补偿技术主要包括以下几种：

1、单调谐滤波器无功补偿技术

在电力系统中，单调谐滤波器包括电抗器或电容器，是常用的无功补偿设备。在工作过程中，这一设备可以利用电抗器或电容器对某波段谐波进行有效过滤甚至抵消，从而使设备功率因数得到提高，使其负序降低。

2、有源滤波器的无功补偿技术

这一技术是对有源滤波器产生与负载的电路谐波、大小相同、相位相反的负序电流加以利用，对无功电流与谐波进行有效抵消。

3、将电抗器、固定滤波器和电容器共同组合而成的无功补偿技术

将电抗器、固定滤波器和电容器共同组合，同时，在降压变压器低压侧母线电压上连接上电抗器或滤波器，对电抗器或滤波器的无功状态进行改变。在调节时，无载调节通过分解开关实现，通断控制由晶闸管控制实现。

4、真空断路器无功补偿技术

真空断路器在运行中需对电容器进行投切，常用技术主要为过零投切技术。在闭合连接点瞬间，电容器产生同流；在涌流形成时，电网及电容器中的电位差相对较高，线路阻抗值提高，当电压过零时，真空断路器对电容器进行投切，从而使电容性电流得到有效避免。这一技术虽然投资相对较小，实施起来较为方便，但在具体使用中，常会出现一些问题，如在电力系统运行中，常会出现由于电容器上电压过高造成的电容器击穿问题，对相关设备造成破坏。另外，使用中还会对开关寿命造成影响，严重时会造成投切难以展开，从而对动态补偿质量造成较大影响。

四、无功补偿技术在电气自动化中的实际应用情况

1、无功补偿技术在电气自动化应用中存在的问题

1.1系统谐波对无功补偿装置造成的影响

一方面，在电气自动化系统整个运行阶段，该系统的谐波会缩短无功补偿装置中的电容寿命，增加维护成本。另一方面，在实际应用中，系统本身结构产生的谐波，也会造成设备损坏。

1.2我国无功补偿技术发展的局限性

从无功补偿技术的发展情况来看，无功补偿技术在我国的起步较晚，致使该技术在电气自动化的应用当中存在很多不完善的方面，主要包括技术层面上的不完善以及设备本身的缺陷两方面。例如其中的真空断路器设备，由于其技术的不完善，致使该设备在合闸时产生的高电压会给动态补偿效果带来不利影响，一定程度上影响了无功补偿技术在电气自动化中的应用。

1.3输电途中无功补偿配置的不合理

在无功电流通过发电厂向高压变电站传输的过程中，由于要经过多个低压变电站，尤其是远距离传输时，更会导致很多无功电流在传输。而且若是变电站采用整组投切的方式补偿电容量，不但无法实现负荷转变的均衡，还会因负荷状态高，功率因素低，而导致补偿产生。此外，在进行倒置传输时，对于电网的损耗及其过程中存在的风险也会明显增大。

2、无功补偿技术在电气自动化应用中的解决措施

2.1加强用户侧的管理力度

通过加强用户侧的节能和管理力度，让用户充分意识到无功补偿技术在电气自动化当中的重要性作用，树立正确对待无功补偿技术与电能损耗关系的意识，可以从很大程度上从内部减少传输线路中电能的损失。

2.2确定变电站无功补偿的实际容量大小

在确定变电站无功补偿的实际容量大小时，应该充分认识到各地区实际情况的不同，变电站的调节也存在差别。在此基础上，采用无功补偿技术对变电站的低负荷、变压器加以无功补偿，并借助电力行业的最新工艺、装置及技术，合理配置补偿容量。此外，还需要加强工作人员的技能培训工作，尽量减少和预防无功回送现象的发生。

2.3有效补偿配电网低压一侧的电容器组

在这方面，需要重视无功电流传输时流经的变压器及线路所导致的功率和电能的降低情况，而对于共用变压器机组负荷较大的，需要考虑是否在配电网低压一端配置电容器组，实行有效补偿。

结束语

随着技术与经济的同步发展，无功补偿技术在铁路电气化、变电站、电厂等领域得到了广泛运用。但国内的无功补偿应用技术还处于发展阶段，存在一定的缺陷与不足，因此，我们在应用过程中，必须酌情分析片区实际情况，制定和调整电气自动化中合理应用无功补偿的相关策略及措施，以实现其最高的经济效益。

参考文献

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