浅谈电气工程及其自动化无功补偿技术的应用

浅谈电气工程及其自动化无功补偿技术的应用

刘通

刘通

黑龙江水运建设发展有限公司黑龙江省哈尔滨市150026

摘要：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。所以，本文对电气工程及其自动化无功补偿技术的应用进行探讨。

关键词：无功补偿技术；电气自动化；应用分析

一、无功补偿技术概述

这一技术指的是通过对电网的有效调解来确保其运行的稳定性与安全性，并提高运行的效率，进而为提升电力系统的供电质量与效率奠定基础。在实际应用的过程中，其所呈现出的优势作用为：首先，提高供电的质量。将这一技术应用于电力系统中，能够提高电网运行的效率，提升其运行的安全性，进而实现了供电质量与效率的提升，满足了当前人们对电力系统供电的实际要求与需求；其次，降低电网运行损耗，提升电力企业的经济效益。在电力企业改革与发展的过程中，面对行业激烈的市场竞争形势，电力企业要想立于不败之地，就需要以技术的优势来提升自身的经济效益，而无功补偿技术的应用就为降低电网运行损耗、提高供电企业经济效益提供了保障。呈现出的特点为：第一，以感性无功技术的应用实现了对突变电磁转化功率的平衡，并避免出现电力的损耗；第二，电感器以及电容器相应设备的应用。这一应用能够将谐波问题进行消除，进而在降低损耗、提升设备运行效率与质量的同时，确保供电系统的安全且稳定运行；第三，无功电压管控服务技术的应用。以无功率的注入来提升电网运行的有序性，通过有效的管理与操控来实现对电网故障问题的有效解决，进而实现对电网运行的有效保护。

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。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以下几种方案：

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：①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。②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。①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；②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，当所承受的諧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；③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。

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、电气自动化系统中无功补偿技术的应用策略

1、深入研究无功补偿技术在实际应用的主要方向和方式

了解和研究无功补偿在电气自动化应用中的方式和方法十分重要。电能质量是供电系统中的一个重要评价指标，而电压又是电能质量的一个重要因素。电力系统中出现的无功功率，主要是受设备功率、阻抗等因素的影响。电气自动化中常见的无功补偿方式是AT供电，AT供电方式使用的是SCOTT变压器，通过晶闸管电子开关来操控电容的投切。这种无功补偿方式对于长辐射路线出现的负序电压问题能够有效的控制，非常适合于我国当前的铁路运行状况。

2、制定合理的无功补偿改进方案

无功补偿的改进方案可以对电气自动化中运用无功补偿技术起到一个较好的引导以及规划作用，使整个电气自动化系统得到提升。应用无功补偿技术需要从整个电力运行系统开展，并且根据电器运输设备以及传输电压的实际情况来制定无功补偿方案，利用最低损耗以及最佳传输效果为最优改进原则，从而提高自动化系统的补偿效率。由于我国电力运输设备特殊情况，因此，需要在设备上安装仪器且与无功补偿技术配合使用，继而保证整个电网的顺利运行，解决电网无功补偿问题。

3、运用一些先进技术及管理方法

目前，我国较为先进的技术管理方案有：①并联混合式有缘滤波：该方法可以解决因电力牵引符合不可控制造成的滤波器过度补偿问题。目前，该方案也可做自动化系统中协调补偿方案；②谐波注入式无功补偿：该种方案成本较低，效益性价比较好，非常适用与低压电网，已经广泛用于我国农村；③电容器在电网中分散安装：此种方式可完成无功分散补偿，可以有效解决电网中的无功补偿问题。

4、加强相关培训，使无功补偿应用加多

加强电气自动化人员的培训，通过定期培训提升专业人员的自身素质以及其专业技术知识，对于在电力系统中应用的无功补偿知识应该进行大力宣扬，让更多电气自动化人员了解无功补偿技术，并且对电气自动化人员进行有针对性的培训，加强对新进员工的培训，进一步提高管理人员的技术水平及管理水平[2]。聘请专家对工作人员开展讲座，进一步提高工人员在处理无功补偿时所出现问题的能力，提升工作人员处理电力事故的能力及应对措施。

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。

参考文献：

[1]王维国.解析电气自动化中的无功补偿技术[J].低碳世界.2016（31）

[2]李梦迪.无功补偿技术在电气自动化中的应用[J].电子制作.2013（19）