电气自动化中无功补偿技术的应用微探

摘要：众所周知在当前国家经济大幅发展的情况下，各类电气自动化行业的发展也逐渐走向成熟，诸如高铁、供电等领域的应用等等，但同时电气自动化技术本身也存在着单相电力牵引符合变化复杂等一些缺点，这导致了电气化系统的经济性受到一定影响，无功补偿技术正是针对电气自动化应用的缺点进行的改进型应用。本文分析了电气自动化中应用无功补偿的重要性，了解目前电气自动化应用的实际情况，最后结合实际提出在电气自动化中合理应用无功补偿技术的策略。

关键词：无功补偿；电气自动化；应用现状；策略

前言：在最近這些年来，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、电气自动化发展中应用无功补偿技术的意义

随着经济与科技的共同进步，电气自动化技术也产生了日新月异的发展，目前社会许多领域和产业都应用到了电气自动化技术，例如较为常见的高速电气化铁路牵引系统、变电站等等[1]。但是高速电气化技术的应用也存在单相电力牵引的负荷变化复杂的问题，这在某些情况下会导致注入电力系统的负序和谐波增加，同时会导致无功功率提升，一是会引起电力系统的安全性；二是会影响系统电气自动化系统的资源利用率，降低系统的总体经济效益。就目前电气自动化系统的研究来看 ，其中最为明显的三大问题就是无功、负序和谐波问题，虽然国内外已经有相应的研究成果，但是对我国这样一个人口大国来说，变电所所的电气自动化应用压力更大，非线性因素所带来的不可控问题更为严重，例如近年来较为严重的大同电厂机组事故等都极为严重，而无功补偿技术是最为适合解决电气自动化系统非线性问题的技术。

二、无功补偿技术在电气自动化中的实际应用情况

（一）无功补偿技术在电气自动化应用中存在的问题

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。

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。

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[2]。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。

（二）无功补偿技术在电气自动化应用中的解决措施

1.深入分析电气自动化中应用无功补偿的方向和基本作用方式

在供电系统的评价体系中，最为重要的标准是电能质量，而影响电能质量的核心要素是电压，目前常见的电气自动化系统无功状况多是由于功率因数问题和阻抗问题的影响，电网受到无功效果的影响，例如电网与牵引变压器之间的阻抗引起线路上的整流非线形负荷，进而形成难以制定的谐波，最终导致电网的整体波形畸变。当电网波形畸变时，最为明显的基础指标变化就是电压的偏移，这就使得电能质量受到影响，影响电网的总体安全性。这种解决方案在铁路的短区段见的实际效果明显，但就我国铁路的现状来看，较长的铺设线路来看的却能够大大降低负序问题，不过牵引变电站的问题并没有得到很好的改善。

2.注意现行电气自动化系统中应用无功补偿的共性问题

对于这种状况可以结合实际的应用，依据片区进行变电站的无功补偿，通常220kV变电站应有较多的无功调节功能，其负荷功率因素在高峰时可达到0.98左右，调节的容量随地区有素不同，因此变电站的无功补偿应用应当针对片区的实际用电情况，例如变压器和变低侧负荷等来调整无功补偿的方案，合理的配置补偿容量，避免无功倒送。虽然无功补偿的技术研究已经较为成熟，但是应用方面还存在着与实际状况不符的情况，因此必须对应用方案进行细化，从而提升应用效果[3]。

3.采用并联混合有缘滤波器等一些先进的滤波技术和管理方式

并联混合式有源滤波的无功补偿方案是目前国内较为先进的混合式解决方案，这个方案有效的解决了店里牵引负荷的不可控变化所造成的店里滤波器补偿容量过大的问题，这也是对一些大型电气自动化系统的补偿技术的协调式调整方案，这个技术是 通过APF和LC混合，对谐波进行注入式的无功补偿。也有一些国内电厂应用有先进的FTFC晶闸管滤波装置，其工作原理是通过利用谐波源负荷的电力系统统中并联上由电容器C和电抗器L串联组成的交流滤波器，当L-C滤波器串联谐振频率接近成低阻抗，此时谐波电流（5次）在某一谐波（如5次谐波）频率时，则形滤波回路被吸收，谐波电流不再此回路形成通路，大量谐波电流在该返回电网，从而减小了对电网的污染及各种危害。这种技术适用于低压电网，成本相对较低，效益与投资之间的性价比较高。

结语：通过对无功补偿技术在电气自动化中的发展现状及其实现途径、设计方法，以及在应用过程中所存在的问题加以讨论，并寻求合理有效解决这些问题的方法，能够进一步提高电子自动化的运行效率，减少电力能源在传输过程中的损耗。为进一步推动电气自动化行业的改革和发展，需要相关的技术人员加大研发力度，加强对技术及设备的改进，解决无功补偿技术在电气自动化应用中存在的问题。

参考文献：

[1]金永旺.对无功补偿技术在电气自动化中的应用分析[J].科技致富向导，2017，11，（14）.

[2]孙静，孙红亮.浅谈电气自动化中无功补偿技术的应用[J].现代企业教育，2016，10，（15）.

[3]高亢.对无功补偿技术在电气自动化中的应用分析[J].科技资讯，2015，12，（27）

作者简介：古俊彦，男，广东广州人，本科生，北京理工大学珠海学院，研究方向：电气工程及其自动化。

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