對無功補償技術在電氣自動化中應用分析

高峰

摘要：科學技術的發(fā)展推到了電氣自動化應用范圍的推廣，但是受多種因素的影響，電氣自動化設備在運行過程中會出現(xiàn)大量電能損耗，這就需要應用無功補償技術，該技術主要是利用無功、負序及諧波的綜合補償方式來提高供電質量、降低電能損耗。本文探討了無功補償技術在電氣自動化中應用。

關鍵詞：無功補償技術；電氣自動化；應用

將無功補償技術應用到電氣自動化中，不僅能夠提高電力系統(tǒng)運行的安全性和穩(wěn)定性，而且還可以大大提到電力資源的利用效率。隨著電氣化技術的進一步發(fā)展，無功補償技術在電氣自動化中的應用必然會越來越廣泛，具有極好的發(fā)展前景，應該引起電力行業(yè)的高度重視。

一、無功補償技術在電氣自動化中的應用意義

科技推動了電氣自動化的發(fā)展，目前，電氣自動化技術在電力行業(yè)及高速鐵路等諸多領域中都得到了廣泛應用， 但是電氣自動化技術在單相電力牽引作用下， 其負荷變化情況較為復雜，電力系統(tǒng)中的諧波及負序極有可能出現(xiàn)驟升現(xiàn)象，這就會導致無功功率大幅度提高， 最終降低電力系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定性及其資源利用率。而應用無功補償技術則能夠通過無功、負序及諧波的綜合補償方式來很好地解決上述問題，保障電氣自動化系統(tǒng)的安全運行。

電氣自動化應用范圍的擴大， 一方面促進了社會經(jīng)濟的發(fā)展，減輕了工作人員的工作負擔，降低了運行成本，提高了資源利用率，促進了經(jīng)濟效益最大化的實現(xiàn)；另一方面，電氣自動化運行安全穩(wěn)定性的提高， 又為安全生產(chǎn)提供了基本保障。與此同時， 電氣自動化運行過程中的問題也逐漸凸顯出來，具體表現(xiàn)為無功、負序及諧波問題，由此而造成的電氣設備電力資源過度浪費現(xiàn)象，已引起社會各界的廣泛關注。在電氣自動化中應用無功補償技術， 將能夠有效提高電氣設備的電能利用率， 促進社會生產(chǎn)， 最終推動現(xiàn)代化建設水平的提高。受電壓及用電設備特性作用的影響，目前電力系統(tǒng)中的用電設備普遍存在無功功率的現(xiàn)象。在電氣設備運行過程中，電壓一般圍繞額定電壓值呈上下波動的趨勢， 隨著電壓的波動幅度變化，無功功率就呈下降的趨勢。總的來說，在電氣自動化中應用無功補償技術，能夠有效減少電能的損耗，能夠減少電氣自動化系統(tǒng)運行故障的發(fā)生， 最終保障自動化系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運行。

二、無功補償技術在電氣自動化中應用

1.無功補償技術應用的主要方案

在電氣自動化無功補償技術的應用方案主要有兩種：真空斷路器投切電容器和固定濾波器晶閘管調節(jié)電抗器。在真空斷路器投切電容器的補償方式中在高壓電容器中裝有熔斷器，主要起到高壓電容器擊穿的短路保護作用。降低電容器組合閘產(chǎn)生的電流沖擊時，可采用串聯(lián)電抗器的方式。這種無功補償技術方案的應用可以有效地減少電氣工業(yè)的成本投入，可以實現(xiàn)對高壓母線前主變壓器、高壓線路及電力網(wǎng)用電的有效補償。

使用固定濾波器和晶閘管調節(jié)電抗器的無功補償方案主要是提高功率因數(shù)，這種方案的使用可以減少晶閘管的使用數(shù)量，增長固定濾波器的使用壽命，調節(jié)方便，響應的速度也很快，唯一的不足就是在電力系統(tǒng)運行中會產(chǎn)生一定的諧波，這種情況的產(chǎn)生在目前條件下還不能得到有效解決。

2.無功補償技術在變電站中的應用

作為供電區(qū)域電力系統(tǒng)中心環(huán)節(jié)的變電站，需要采用不同等級的電壓配電線路向用戶提供電力。在電力系統(tǒng)運行過程中，必須按照分級補償和就地平衡的用電原則，使無功功率在配電線路和電力用戶中達到基本的平衡，以此減少變電站無功電力的輸出。在變電站設置容性無功補償裝置，可以有效地對主變壓器無功消耗進行補償，還可以對負荷側進行無功補償。主變壓器的容量直接影響著容性無功補償裝置的容量，可按主變壓器容量的10% ～ 30% 配置，并滿足35 ～ 110kV 主變壓器最大負荷時，其高壓側功率因數(shù)不低于0.95 的要求。無功補償技術在變電站中的大量應用可以有效地提高功率因數(shù)，降低總成本的投入和電能損耗量，對電氣自動化系統(tǒng)的完善起到一定的促進作用。

3.無功補償技術在配電線路中的應用

在電力系統(tǒng)結構中，配電線路在整個線路網(wǎng)數(shù)量巨大，在總線的損耗就占了60% ～ 70%，基于此，減少配電線路的功率消耗和對配電線路進行合理有效的電力無功補償就顯得尤為重要。在國外發(fā)達國家中對配電線路進行無功補償普遍采用的是分支線路的補償方式。這種補償方式使用可以直接對分支配電線路的電能消耗進行無功補償，減少主配電線路的電能消耗，以此達到分支配電線路無功功率的平衡。

三、補償技術未來的發(fā)展趨勢

1.無涌流電容投切器

無涌流電容投切器的發(fā)展包括過零投切、功耗小、無諧波注入以及輸入信號與電容投切器光電隔離。這種投切器是通過一個雙向大功率可控硅電壓進行操作，實現(xiàn)過零投入，進入電容器中，然后再與一個專用的繼電器下進行連接，以此運作，因為它在分斷時不會產(chǎn)生火花和高壓等現(xiàn)象，并且投入電容的時候也沒有涌流，運行時也沒有發(fā)熱，具有故障率低的優(yōu)勢。

（1）過零投切。它的工作原理就是將磁與可控硅進行連接，保持繼電器運行，從而實現(xiàn)過零斷開電路中的電流和過零導通電路中的電壓。

（2）無諧波注入。，可控硅的過零觸發(fā)、繼電器的磁進行導通，使電路的導通在一瞬間發(fā)生，這種方式在繼電器的實際操作中不會產(chǎn)生諧波。

（3）功率小。這種投切器只在投切進行動作的瞬間消耗電能，而平時則不會耗電，再加上里面的接觸電阻小，對于額外的散熱片或者散熱器投切器就不需要了，這有利于進行成本控制。

（4）輸入信號與電容投切器光電隔離。這項技術具有抗干擾能力和可靠安全性強的性能，對于今后的發(fā)展有很大的意義。

2.靜止無功發(fā)生器

靜止無功發(fā)生器在今后的無償技術中也會得到一定的發(fā)展。

（1）多重化技術和脈沖寬度調制技術，與其它的技術相比，如在電阻溫度系數(shù)這個方面，它就具有諧波含量極低的優(yōu)勢。

（2）靜止無功發(fā)生器在補償功能方面，呈現(xiàn)出多樣化的趨勢，它包括補償負載不平衡、補償負載無功、補償負載諧波，甚至它能夠進行多種補償?shù)耐瑫r發(fā)生，如同時對諧波、負載無功和負載不平衡進行補償。

（3）它在運行時，與系統(tǒng)阻抗發(fā)生諧振的可能性為零，通常被控制成為電流源，所以，它的安全性能極高。

（4）它的響應時間極短，一般小于5ms，它能在非常短的時間內，做到從而定容性無功功率到額定感性無功功率的完美的相互轉化，這種難以想象的的速度，對于沖擊性符合的補償這項工作可以很好地完成。

3.電力有源濾波器

這種器具在無功補償技術中的運用能夠有效的濾除負荷電流中的各種諧波，使在配電網(wǎng)中能夠進行高效的清潔，滿足國際的標準，使配電網(wǎng)中諧波的要求達標，同時能夠有效的改善系統(tǒng)存在的不平衡狀態(tài)。同時，它能夠對在惡劣的天氣中，如雷擊天氣，或者是在溫度過高等的情況下，進行有效的保護，確保了裝置和電力系統(tǒng)的安全運行。其價格的合理性也為它的實行提供了方便。

綜上所述，由于無功補償技術的出現(xiàn)，我國工業(yè)生產(chǎn)中的電能使用效率也將朝著也來越高的方向發(fā)展，在這個過程中用戶的受益面必將越來越大，不僅能夠控制自己的能源使用效率，還能節(jié)約大量的電力資源，因此無功補償技術有著較大的發(fā)展?jié)摿?，應當在實際的工業(yè)生產(chǎn)中得到推廣與采納。

參考文獻：

[1]謝陳剛，羅文廣，黃超.同相牽引供電技術的研究與應用[J].大功率變流技術. 2014（05）.

[2]蔣謙.電氣工程自動化及其節(jié)能設計的應用探究[J].科技創(chuàng)新導報. 2014（27）.

[3]孔琳琳.電氣自動化中無功補償技術的應用解析[J].電子技術與軟件工程. 2014（17）.

[4]王志安.電氣自動化中的無功補償技術分析[J].科技與企業(yè). 2014（16）.

[5]蔡永超.無功補償技術在電氣自動化中的應用探析[J].機電信息. 2014（21）.