无功补偿技术在电气自动化中的应用新探

童有年

【摘 要】随着电气自动化技术不断完善，大量电气自动化设备越来越多地应用于日常生活和科学研究，与电气自动化结合的技术也越来越多。但是在如此形势下，电气自动化的一些问题就越来越明显地暴露出来，其中单向电力负荷带来的诸多影响就是电气自动化比较严重的问题，同时无功补偿技术可以有效降低单向电力负荷带来的影响，所以无功补偿技术在电气自动化中的应用也越来越受到重视。本文作者结合多年来的工作经验，对无功补偿技术在电气自动化中的应用进行了研究，具有重要的参考意义。

【关键词】电气工程；自动化；无功补偿技术

一、引言

随着我国机电一体化的不断发展，电气自动化在工业生产当中越来越普及，成为电力系统在未来几十年间发展的主要发展方向。所谓的电气自动化指的是涉及到电气生产的一系列技术和设备以及原理方法，既包括工程数学、电力基础在内的一系列基础理论，也囊括了电力电子技术、自动检测技术在内的技术要素。电气自动化在应用过程中难免会遇到一些技术瓶颈，例如在电子供电时候电网功率因素调低，导致电力在输送过程中对输电线路和变压器造成损坏；小型的电力系统中经常会出现三相不平衡电流，而大型电力系统中电网的稳定性往往无法得到保证。这些问题的解决就必须依靠无功补偿技术。

二、电气自动化中无功补偿技术的现状及其特点

与国际先进水平相比，我国无功补偿技术在电气自动化应用方面的技术明显处于弱势地位。国际上已经可以利用无功补偿技术实现提高供电系统的功率因素以及降低其负序的作用，对这些技术的研究都已经有了较为完备的体系，例如IEEE Std519、ERG5＼3等等。我国由于在这一方面起步较晚，发展较为缓慢，因此远远落后于世界先进水平。尽管如此，在借鉴其他国家的基础之上经过技术人员不断探索我国针对无功补偿技术依然有一套较为基础的方案，在过滤和抵消谐波方面也有相应的处理措施。

经过不断努力和探索，无功补偿技术在我国电气自动化应用方面已经初步形成了一下几种方案：

（1）利用固定的电容器和电抗器过滤谐波。这种方案的优点在于能有效地提高供电系统的功率因素，减少负序；缺点在于它无法实现消除谐波，对谐波的过滤效果较差。

（2）利用真空断路器投切电容器。这种方案的工作原理在于利用真空断路器控制电容性的涌流，只要产生电压真空断路器就立刻投切电容器，这样就可以避免让电容器和电网之间的电位差过高。其优点在于这一方案的操作过程十分方便，成本也较低；缺陷在于同一设备经常使用投切其寿命会大大减少。

（3）利用滤波器或其他工具配合滤波。除了滤波器来消除谐波以外，还可以采用TCP设备配合滤波器来提高供电系统的功率因素，只要合理控制可控宝和电抗器就可以对电路负载进行适当调整。

三、电气自动化无功补偿技术的应用问题

由于我国电气自动化中的无功补偿技术还不成熟，难免会存在问题。总结实践当中的问题主要可以归结为两个方面：一是对相关设备缺乏科学合理的管理。最明显地就是有些变电站管理员为了贪图方便直接对变电站整个机组进行投切，而不是按照每台设备的需求进行按需分配，导致有些高负荷的设备得不到应用的无功补偿，而低负荷的则剩余过多。二是存在无功潮流问题。由于变电站距离发电企业的路程较远，发电企业将无功潮流运输到高压变电站以后未经处理这些潮流就直接输送到中压或低压变电站，出现了远距离运输无功潮流的问题。

上述两个方面仅仅是无功补偿技术在电气自动化应用过程中存在的问题，事实上，整个无功补偿方式上也存在着不少问题。首先很多电力部门在无功补偿的过程中一味追求提高补偿功率，而忽视了电气自动化系统在运行过程中的损耗问题；二是电容器问题，无论是饱和还是静止的电容器自身都带有相应的抗谐波能力，然而其抗谐波能力确实十分有限的，当所承受的谐波含量超过预定值时就会对电容器自身造成损坏，寿命会大大降低。另外电容器在使用过程中在一定程度上会放大谐波这就必然对电力系统造成干扰；三是电压调节过程中存在的问题。现在很多电力企业在投切的时候都是严格按照统一的标准的来进行的，这一标准的执行虽然有利于保证居民用电的质量，但是却对整个电力系统都造成了极大的损失。因为电力系统的运营情况直接关系到线路的电压高低，当电压过高或者过低偏离正常值的时候都会使得无功补偿的投切量和所需要的实际值存在较大差距，导致无功补偿的不足或过高。四是无功倒送问题。有些无功补偿方案在设计过程中就完全忽视了这一问题，事实上无功倒送的危害是极其巨大的，如果电力系统的实际负荷量很低的话就会使得电压过高，从而产生大量的无功功率。

除了上述问题以外，我国缺乏专业的人才来完善电气自动化中的无功补偿技术。这些问题的存在都使得我国的电气自动化的无功补偿技术落后于国际先进水平。

四、针对电气自动化无功补偿技术问题的解决策略

（1）深入分析电气自动化中应用无功补偿技术的方向

目前我国在电气自动化系统中应用无功补偿技术的时候最常见的问题就是达不到稳定的功率以及受到阻抗较大。这些问题的存在与电力网络系统受到无功效果影响有很大关系，一旦在电力系统中形成了整流非线性负荷那么就很难控制谐波的产生，最终也就必然导致了电力系统的畸变，使得电网的安全性受到较大冲击。以电气化铁路为例，我国目前的电气化铁路无功补偿的方式都是AT供电方式，这种供电方式需要配合SCOTT变压器、串联形式的电容器和电抗器、补偿装置和滤波装置。实践证明这种补偿方式在短区段见效还是十分明显的，但是并不适用于长距离的铁路，原因就在于我们尚且没有控制长距离运输工程中谐波。

（2）采取正确的措施加强管理

管理的对象主要是用户和专业技术人才。

要真正做到加强对用户的管理就必须从以下两个方面着手：首先必须让用户从思想上明确在电力系统中运用无功补偿技术可以大大降低电力在输送过程中的有功功率的损耗，这不仅对于电力公司来说大有裨益，而且对于用户自身来说也可以大大降低电费的开销；要提高用户对无功补偿的认识就必须依靠传媒进行再教育，因此电力部门可以利用广播、电视、报纸杂志等媒介宣传和介绍无功补偿相关内容提高用户的重视程度。

加强技术人才的专业素质就必须从做好招聘工作开始，在招聘相关专业人才的时候必须要有一套严格的选拔制度，最大限度保证人尽其才物尽其用。在选拔完毕以后要对这些专业人员进行电气自动化和无功补偿技术的知识讲解，提高他们的专业技能。在平常工作中对他们也要积极考核，督促他们不断提高自身的专业水平。

五、结束语

总而言之，无功补偿技术在电力供电系统中占据重要位置。随着现代化技术的普及，无功补偿技术在电气自动化中的作用会越来越大，其在防止电力系统故障产生方面以及确保安全方面起着重要作用。因此，无功补偿技术在电气自动化中的应用越来越广泛。此时，解决目前电气自动化中应用无功补偿技术问题就显得迫在眉睫，相关部门和人员必须不断探索积极完善争取赶上世界先进水平。笔者通过多年经验的总结，本文提出了解决电气自动化无功补偿技术问题的策略，进一步确保电力供电系统的正常运行、安全运行。

参考文献：

[1]丛民滋.无功补偿技术在定西配电网中的应用[J]. 水利电力机械，2007（10）.

[2]吴慧政，吴慧飞.低压电网中无功补偿技术的应用[J]. 山西电力，2008（02） .

[3]杨江. 我国电气自动化的发展与应用[J]. 山西建筑， 2011（23）.

[4]牛轶男，冯婷，汪扬，李成波.电力系统无功补偿技术发展现状[J]. 信息通信，2011（01）.

[5]柳宏伟. 无功补偿技术在电气自动化中的应用[J]. 黑龙江科技信息，2010（24）.