电气自动化中的无功补偿技术

电气自动化中的无功补偿技术

孙世同魏骞

沈阳地铁集团有限公司运营分公司辽宁沈阳110000

摘要：电气自动化系统中应用无功补偿技术除了有利于提高电网输配电的稳定性、节能降损等优点外，还有利于延长系统的使用寿命，降低系统故障率。此外不同的补偿装置应用位置的不同也会有不同的优势。当前在电气自动化系统中应用的小型无功补偿箱，安装方便、接线简单、易于维护检修、补偿距离小，降损效果更为明显，这些优势为无功补偿技术在电气自动化系统中应用推广提供了有力支持。无功补偿技术在我国电气自动化系统中的进一步普及，对于缓解当前的城市能源紧缺问题，以及促进我国经济稳定发展具有重要作用。

关键词：电气自动化；无功补偿技术；应用

1无功补偿技术的意义以及特点分析

1.1无功补偿技术的意义分析

对于无功补偿技术来说，主要就是以无功补偿理论进行研究，其可以将供电系统中的电网功率因数大大提升，进而更好的降低电力输送中相关设备以及线路会对电能带来的消耗等，从而更好地提升供电效率以及供电质量，更能对电网内环境进行良好的稳定，这一技术是将有着容性功率负荷装置以及感性功率负荷在同一线路上进行并联，从而让电网中电能在两种负荷间进行合理的交换，以此来形成双方无功功率补偿，这样才能满足当代电网运行中的经济要求，也可以结合不同的补偿方法分为集中补偿、分组补偿和混合型补偿几种形式。

1.2对于无功补偿技术的特点分析

在无功功率中最常出现的设备就是异步电动机、变压器等，而在其中的异步电动机是在其整体中占据60%的比重，而变压器占据了20%的比重，相应的整流器、电阻和供电线路等相关的基础性设备也占据有20%的比重。通过这些可以看出无功功率自身是在异步电动机设备上有着很大的消耗量，但对于一些基础性的设备和变压器来说，其占的比重大致相同，所以运用动态无功补偿技术可以大大的增强供电企业的供电效率以及质量，能够更好地提升用户用电因数，进而真正有效地确保电网整体能够在经济和科学的条件下运行。

2无功补偿技术的工作原理无功补偿的主要原理是

系统的功率可以分为两种，这两种分别是有功和无功功率，无功功率有一个显著的缺点，就是不能长距离传输。为此，我们寻找了一些方法，比如下属的电力与配电变压器的无功功率可以在本地进行随时补偿。我们也可以安装无功功率装置，在一定情况下可以进行功率补偿，在功率补偿装置的电源系统中，无功补偿装置可以通过电力互相抵消，功率因数可以因此提高。无功功率是一个整体，是一种电容式的负载装置。

3无功补偿技术在电气自动化中的应用方法

3.1断路器投切电容器

断路器投切电容器优势在于结构简单、成本低廉、运行简捷，而缺点是投切滤波支路在合闸时的暂态过程中会产生过电流过电压，从而对电容器及串联电抗器的运行造成影响。此外，切除滤波支路时，触头上恢复电压较高，使开关重燃概率提升，可能会重复击穿，导致电容器上较高过电压而损坏设备。

3.2晶闸管投切电容器

晶闸管投切电容器的晶闸管开关没有触点，因此操作寿命极长。由于可以精确控制晶闸管的投切时刻，因而能够降低操作难度，提升电容器投入速度，并减少投切的冲击电流。晶闸管投切电容器的动态响应时间通常在0.01-0.02s，TSC能快速跟踪冲击负荷的突变，维持最佳馈电功率因数，进行动态无功补偿，使无功补偿能够及时跟着实际需求量进行变化，降低电压波动，从而提高电能质量并节约电能。

3.3LC滤波器

LC滤波器是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，能够对主要次谐波构成低阻抗旁路，从而滤除谐波。这种方式的缺点是仅能对确定频率谐波进行滤波和固定的补偿。LC滤波器可分为单调谐滤波器、高通滤波器等若干种，在实际应用中，LC滤波器通常是由若干组单调谐滤波器和高通滤波器共同组成。其中，高通滤波器有一阶、二阶、三阶和C型4种。一阶高通滤波器由于电容需求高、基波损耗大，因此较少采用；二阶高通滤波器的滤波性能最好，但是基波损耗比三阶高；三阶高通滤波器比二阶的多一个电容，容量比很小，从而提高滤波器对基波频率的阻抗，有效降低基波损耗；C型高通滤波器的C2与L调谐在基波频率上，因此降低基波损耗。其性能介于二阶和三阶之间，缺点是基波频率失谐和元件参数漂移对其影响较大。

3.4有源滤波器

APF的基本原理是利用可关断电力电子器件产生与负荷电流谐波分量相等、相位相反的补偿电流iC，从而使电源iS电流接近正弦波。其优势在于响应快、受电源阻抗影响小、没有谐振现象等，缺点是装置成本高。有源电力滤波器可以根据接入电力系统的不同方式，而分为并联型有源电力滤波器、串联型有源电力滤波器、混合型有源电力滤波器等类型。并联型有源电力滤波器在电路中作为电流源工作，适合如带阻感负载的整流电路这样具有电流源性质的谐波源；串联型有源电力滤波器在电路中作为电压源工作，适合如电容滤波形整流电路这种具有电压源型性质的谐波源。在实际应用中，应当针对谐波源的性质差异，合理使用不同的拓扑结构的有源电力滤波器。

4电气自动化中无功补偿应用的优化措施

4.1电气自动化中无功补偿技术的应用问题

我国幅员辽阔，电网错综复杂，电力通过变电站进行长距离输送，在这个过程中，电流损失比较严重，这都造成了电力能源的浪费。电容器的谐波含量如果超标，则会对电容器造成损害，虽然无功补偿会能够使电容器具有一定的抗谐波能力，但是谐波含量如果控制不好，则会对电容器的安全造成很大影响。另外，无功补偿技术处于初步发展阶段，尚且存在漏洞，如果由于这些漏洞导致容量配置不合理，那么会引起电路出现高负荷时功率因数太低或低负荷时过量补偿的问题，严重影响了电气自动化的安全。

4.2电气自动化中无功补偿技术的优化措施

第一，加强无功补偿在电网输配送中的应用研究。电力在输配送过程中，会产生很大的损耗，如果我们在电气自动化的受电端也采用无功补偿技术，就可以有效降低电流在输配送中的损失，从而提高能源利用率，而且还能降低变压器的负荷，这对于优化无功补偿在电气自动化的应用是非常重要的。第二，提高无功补偿技术的应用灵活性。在无功补偿的应用中，要结合实际情况，针对不同设备，科学合理的制定无功补偿技术的应用策略，从而保障各区域用电的安全性。第三，提升无功补偿技术在用户侧的应用管理。我们需要对电气自动化的用户和企业进行无功补偿宣传指导，提高思想意识，从而达到降低损耗、提高效益的目的。针对用户需求，积极研发先进无功补偿设备，从而满足现场需求。

结束语：无功补偿技术之于电气自动化系统，具有完善系统功能，改善系统性能的重要作用。在应用中需注意各环节操作，避免因操作不当产生的不良影响。高中生主动学习和了解无功补偿相关知识，对于安全用电、节约用电意识的培养具有积极作用。同时我国无功补偿技术还必须与时俱进，根据发展需要，不断创新运用方法，探索更科学的运用模式。

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