電氣自動化中無功補償技術的應用微探

摘要：眾所周知在當前國家經濟大幅發展的情況下，各類電氣自動化行業的發展也逐漸走向成熟，諸如高鐵、供電等領域的應用等等，但同時電氣自動化技術本身也存在著單相電力牽引符合變化復雜等一些缺點，這導致了電氣化系統的經濟性受到一定影響，無功補償技術正是針對電氣自動化應用的缺點進行的改進型應用。本文分析了電氣自動化中應用無功補償的重要性，了解目前電氣自動化應用的實際情況，最后結合實際提出在電氣自動化中合理應用無功補償技術的策略。

關鍵詞：無功補償；電氣自動化；應用現狀；策略

前言：在最近這些年來，隨著現代化科技的蓬勃發展，以及無功補償技術在實際生活中的應用日趨普及，致使人們對于無功補償技術在電氣自動化中的應用給予了越來越多的關注和重視。無功補償技術，作為新形勢下電氣自動化在解決無功功率、負序、諧波等幾個方面的問題的一門關鍵性技術，能夠在利用電氣自動化及其設備系統中的負荷特點的基礎上，對無功、負序和諧波進行補償，能夠在一定程度上降低電力資源在生產、傳輸過程當中的損耗，并保障電氣自動化系統的正常安全運行，對于推動電氣自動化的革新和發展，有著不可取代的意義。

一、電氣自動化發展中應用無功補償技術的意義

隨著經濟與科技的共同進步，電氣自動化技術也產生了日新月異的發展，目前社會許多領域和產業都應用到了電氣自動化技術，例如較為常見的高速電氣化鐵路牽引系統、變電站等等[1]。但是高速電氣化技術的應用也存在單相電力牽引的負荷變化復雜的問題，這在某些情況下會導致注入電力系統的負序和諧波增加，同時會導致無功功率提升，一是會引起電力系統的安全性；二是會影響系統電氣自動化系統的資源利用率，降低系統的總體經濟效益。就目前電氣自動化系統的研究來看 ，其中最為明顯的三大問題就是無功、負序和諧波問題，雖然國內外已經有相應的研究成果，但是對我國這樣一個人口大國來說，變電所所的電氣自動化應用壓力更大，非線性因素所帶來的不可控問題更為嚴重，例如近年來較為嚴重的大同電廠機組事故等都極為嚴重，而無功補償技術是最為適合解決電氣自動化系統非線性問題的技術。

二、無功補償技術在電氣自動化中的實際應用情況

（一）無功補償技術在電氣自動化應用中存在的問題

1.系統諧波對無功補償裝置造成的影響

一方面，在電氣自動化系統整個運行階段，該系統的諧波會縮短無功補償裝置中的電容壽命，增加維護成本。另一方面，在實際應用中，系統本身結構產生的諧波，也會造成設備損壞。

2.我國無功補償技術發展的局限性

從無功補償技術的發展情況來看，無功補償技術在我國的起步較晚，致使該技術在電氣自動化的應用當中存在很多不完善的方面，主要包括技術層面上的不完善以及設備本身的缺陷兩方面。例如其中的真空斷路器設備，由于其技術的不完善，致使該設備在合閘時產生的高電壓會給動態補償效果帶來不利影響，一定程度上影響了無功補償技術在電氣自動化中的應用。

3.輸電途中無功補償配置的不合理

在無功電流通過發電廠向高壓變電站傳輸的過程中，由于要經過多個低壓變電站，尤其是遠距離傳輸時，更會導致很多無功電流在傳輸[2]。而且若是變電站采用整組投切的方式補償電容量，不但無法實現負荷轉變的均衡，還會因負荷狀態高，功率因素低，而導致補償產生。此外，在進行倒置傳輸時，對于電網的損耗及其過程中存在的風險也會明顯增大。

（二）無功補償技術在電氣自動化應用中的解決措施

1.深入分析電氣自動化中應用無功補償的方向和基本作用方式

在供電系統的評價體系中，最為重要的標準是電能質量，而影響電能質量的核心要素是電壓，目前常見的電氣自動化系統無功狀況多是由于功率因數問題和阻抗問題的影響，電網受到無功效果的影響，例如電網與牽引變壓器之間的阻抗引起線路上的整流非線形負荷，進而形成難以制定的諧波，最終導致電網的整體波形畸變。當電網波形畸變時，最為明顯的基礎指標變化就是電壓的偏移，這就使得電能質量受到影響，影響電網的總體安全性。這種解決方案在鐵路的短區段見的實際效果明顯，但就我國鐵路的現狀來看，較長的鋪設線路來看的卻能夠大大降低負序問題，不過牽引變電站的問題并沒有得到很好的改善。

2.注意現行電氣自動化系統中應用無功補償的共性問題

對于這種狀況可以結合實際的應用，依據片區進行變電站的無功補償，通常220kV變電站應有較多的無功調節功能，其負荷功率因素在高峰時可達到0.98左右，調節的容量隨地區有素不同，因此變電站的無功補償應用應當針對片區的實際用電情況，例如變壓器和變低側負荷等來調整無功補償的方案，合理的配置補償容量，避免無功倒送。雖然無功補償的技術研究已經較為成熟，但是應用方面還存在著與實際狀況不符的情況，因此必須對應用方案進行細化，從而提升應用效果[3]。

3.采用并聯混合有緣濾波器等一些先進的濾波技術和管理方式

并聯混合式有源濾波的無功補償方案是目前國內較為先進的混合式解決方案，這個方案有效的解決了店里牽引負荷的不可控變化所造成的店里濾波器補償容量過大的問題，這也是對一些大型電氣自動化系統的補償技術的協調式調整方案，這個技術是 通過APF和LC混合，對諧波進行注入式的無功補償。也有一些國內電廠應用有先進的FTFC晶閘管濾波裝置，其工作原理是通過利用諧波源負荷的電力系統統中并聯上由電容器C和電抗器L串聯組成的交流濾波器，當L-C濾波器串聯諧振頻率接近成低阻抗，此時諧波電流（5次）在某一諧波（如5次諧波）頻率時，則形濾波回路被吸收，諧波電流不再此回路形成通路，大量諧波電流在該返回電網，從而減小了對電網的污染及各種危害。這種技術適用于低壓電網，成本相對較低，效益與投資之間的性價比較高。

結語：通過對無功補償技術在電氣自動化中的發展現狀及其實現途徑、設計方法，以及在應用過程中所存在的問題加以討論，并尋求合理有效解決這些問題的方法，能夠進一步提高電子自動化的運行效率，減少電力能源在傳輸過程中的損耗。為進一步推動電氣自動化行業的改革和發展，需要相關的技術人員加大研發力度，加強對技術及設備的改進，解決無功補償技術在電氣自動化應用中存在的問題。

參考文獻：

[1]金永旺.對無功補償技術在電氣自動化中的應用分析[J].科技致富向導，2017，11，（14）.

[2]孫靜，孫紅亮.淺談電氣自動化中無功補償技術的應用[J].現代企業教育，2016，10，（15）.

[3]高亢.對無功補償技術在電氣自動化中的應用分析[J].科技資訊，2015，12，（27）

作者簡介：古俊彥，男，廣東廣州人，本科生，北京理工大學珠海學院，研究方向：電氣工程及其自動化。