無功補償技術在電氣自動化中的應用分析

周亮

引言：隨著科技的進步，電氣自動化技術也越來越先進，目前電氣自動化的應用非常廣泛，小到家里的電視，洗衣機等家用電器，大到我國的輸配電網絡，鐵路牽引系統的電氣化方面都離不開電氣技術。但是在電氣自動化中存在著一些負荷的非線性變化，這些不可控因素都會導致電力系統的諧波增加，負序電流增加。這些會直接導致電力系統在輸配電方面的損耗增加，造成資源的浪費。甚至會造成電力系統的不穩定，導致設備損壞，或者電力系統癱瘓。針對這些問題，無功補償技術就應運而生。無功補償技術最直接的作用就是減少電力系統中的諧波和負序電流從而來維護電力系統的安全穩定運行，本文主要從無功補償的意義和具體實施方案著手來討論無功補償技術在實際中的應用。

一、無功補償技術在電氣自動化中的應用意義

隨著工業的告訴發展，電氣自動化的應用越來越廣泛。我們的輸電網絡也越來越大，智能電網的建設也緊鑼密鼓的進行著。針對電力系統的安全與穩定，威脅最大的一個問題就是諧波，諧波的存在對于電力系統的健康穩定運行是一個隱患。這是由于負荷變化情況復雜，不是線性變化。諧波會對正常的供配電系統造成很大的影響。最直接的一個影響就是增加線路的損耗。特別是在我們的輸電網絡上，這種效應會更加劇烈。與建設節約型環保型社會的目標不相符合。另一個更為嚴重的危害是影響供配電系統的穩定，造成電壓電流的不穩定，輕則損壞設備，重則造成整個有關聯的系統癱瘓。給國民經濟造成巨大的損失。所以從這里我們可以看到無功補償技術對于電氣自動化的發展具有很重要的作用，對于電力系統的運行起著至關重要的作用，對于這種情況，一定要加大在這方面的研究，本文結合我國目前在無功補償技術方面的發展現狀具體分析在技術應用中遇到的問題，并提出一些可行性的解決方案，希望能夠對讀者有一些啟發。

二、我國無功補償技術的發展現狀

對于無功補償，基本上采用的技術就是提高系統的功率因數。因為諧波的存在最直接的是降低了系統的功率因數，增加負序電流，從而電能的利用率遭到了很大的影響，加上我國的輸電網路區域廣闊，造成的浪費非常巨大，這就要求對無功補償技術進行深入的探討研究，來解決這個亟待解決的大問題。綜合比較一下國際上的研究和國內的研究我們可以找到自己的差距，從而找準方向取得更大的進步。目前國際上針對這方面的研究技術已經比較成熟。已經具備了比較先進的無功補償設備來提高功率因數，降低系統中的負序電流這在一定程度上保證了電能的安全有效的利用。我國雖然與國際上的技術還有不少差距，但是經過這些年的技術積累已經取得了不錯的成績。隨著工業化進程的加速目前我國已經將無功補償技術應用到各個行業，包括供配電，輸電網絡，電氣化鐵路動力牽引方面。而且也取得了很好的效果。總體來說，無功補償技術在我國正處于快速發展階段，各方面的技術已經相對成熟，已經有不少研究成果，目前應用的領域正在逐步擴大。為電力穩定做出了不少貢獻。

三、無功補償的具體技術手段

無功補償的核心要素就是提高系統的功率因數，從而來減少諧波和負序電流。對于功率因數的提高目前用的比較多的就是電容和電抗相結合的方式。具體有以下幾種方式：

（1）用固定的電容器和電抗器。這是一種最簡單的方式，通過電容的濾波來減少線路的諧波。提高功率因數，但是這種方法有很大的局限性，因為用固定的電容器，就只能針對固定頻率的諧波進行過濾，而對不同頻率的諧波還是不能起到作用，所以效果也不好。

（2）真空斷路器投切電容器。這種方法也是一種比較簡單的方法。目前有一部分場合在使用，這個方法的缺點就是在投切的瞬間電路中的電容器會產生瞬間高電壓，特別是投切次數比較多時及其容易對設備造成損壞。

（3）有源濾波器。有源濾波器是電力電子技術研究的課題，電力電子技術在電氣技術上有很大的應用。有源濾波器的原理也很簡單，主要是針對系統中存在的諧波和負序電流，通過有源濾波器來產生與之相反的諧波和負序電流，然后在運行中經過抵消，達到降低諧波，提高功率因數的目的，而且這種方法可以在很多場合進行使用。實用性比較強，但是不是非常經濟，因為電力電子是一門精密的學科，所需要的設備元件都很昂貴，所以代價也比較大。

（4）LC無源濾波器。無源濾波器又稱 LC濾波器，是利用電感、電容和電阻的組合設計構成的濾波電路，可濾除某一次或多次諧波，具有補償和濾波功能。其原理分析如下，補償器的阻抗為：

（5）固定濾波器、可控飽和電抗器。電抗的作用就是產生感性電流，在這個系統中通過電抗器可以調節通過電抗器的感性電流，而電容的目的是產生容性電流，經過一定的電路連接讓電抗器中的感性電流中和掉線路中多出來的容性電流，從而達到過濾諧波的目的。這種形式的無功補償可以長期使用，但是相對來說噪聲比較大。

四、無功補償轉置在我國的應用情況

（一）目前在應用中存在的問題

首先，無功補償轉置也是一種電力設施，在安裝后其自身也會受到電路諧波的影響，對裝置中電容的影響很大。嚴重影響裝置的使用時間。甚至造成設備損壞。其次，主要是由于我國的技術還不夠完善，一些設備打不到標準，比如在投切電容器時產生的高電壓，通過技術手段是可以消除的，但是目前我們的技術不夠成熟，達不到最好的效果。還有我國的輸電網絡跨距大，所覆蓋區域廣，電力在傳送中經過多個變電所進行升降壓，自身的諧波會更難治理。

（二）目前的解決方法

一方面就是加大在無功補償方面的投入力度，擴大資金的投入，整合一支優秀的研發隊伍，對無功補償設備進行研究，通過技術創新可以從根本上解決問題。另一方面是增強用戶的意識，讓用戶意識到諧波的危害，認識到無功補償的優點，積極配合有關部門進行無功補償的應用。在電流經過變壓器時要在低壓側配置電容器，進行有效的補償，通過多方面的措施的實施，無功補償在我國的應用一定會越來越廣泛，并且效果也一定會越來越好。

五、結束語

通過以上對我國無功補償裝置的發展現狀，以及具體技術手段的分析和目前的應用情況，我們可以看到無功補償在我國還有很長的路要走。目前我國最主要的是提升自己的技術實力，對無功補償裝置的研發要更上一層樓，加大對新技術的探索。目前要加大對負荷的非線性變化方面的研究從根本上解決諧波的產生原因，另外要通過技術整合，把多項設備進行整合性研究，從而達到一個最優的配合狀態實現最好的效果。為了更好的減少電能在傳輸上的損耗和電力系統的穩定性，要迫切的進行政策的指導和規劃，只有良好的引導才能更快更迅速的發展。

參考文獻

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（作者單位：長沙有色冶金設計研究院有限公司）