電氣工程及其自動化無功補償技術研究

阮滿坤

摘要：隨著我國經濟和科技水平的發展，我國電力行業電氣自動化水平不斷提高。如今，促進我國電氣自動化發展的動力無疑是無功補償技術的興起。

關鍵詞：無功補償技術；電氣自動化；應用分析

一、前言

隨著我國機電一體化的不斷發展，電氣自動化在工業生產當中越來越普及，成為電力系統在未來幾十年間發展的主要發展方向。所謂的電氣自動化指的是涉及到電氣生產的一系列技術和設備以及原理方法，既包括工程數學、電力基礎在內的一系列基礎理論，也囊括了電力電子技術、自動檢測技術在內的技術要素。

二、電氣自動化中無功補償技術的現狀及其特點

與國際先進水平相比，我國無功補償技術在電氣自動化應用方面的技術明顯處于弱勢地位。國際上已經可以利用無功補償技術實現提高供電系統的功率因素以及降低其負序的作用，對這些技術的研究都已經有了較為完備的體系。我國由于在這一方面起步較晚，發展較為緩慢，因此遠遠落后于世界先進水平。盡管如此，在借鑒其他國家的基礎之上經過技術人員不斷探索我國針對無功補償技術依然有一套較為基礎的方案，在過濾和抵消諧波方面也有相應的處理措施。經過不斷努力和探索，無功補償技術在我國電氣自動化應用方面已經初步形成了以下幾種方案：

（一）利用固定的電容器和電抗器過濾諧波

這種方案的優點在于能有效地提高供電系統的功率因素，減少負序；缺點在于它無法實現消除諧波，對諧波的過濾效果較差。

（二）利用真空斷路器投切電容器

這種方案的工作原理在于在于利用真空斷路器控制電容性的涌流，只要產生電壓真空斷路器就立刻投切電容器，這樣就可以避免讓電容器和電網之間的電位差過高。其優點在于這一方案的操作過程十分方便，成本也較低；缺陷在于同一設備經常使用投切其壽命會大大減少。

（三）利用濾波器或其他工具配合濾波

除了濾波器來消除諧波以外，還可以采用TCP 設備配合濾波器來提高供電系統的功率因素，只要合理控制可控寶和電抗器就可以對電路負載進行適當調整。

三、電氣自動化無功補償技術的應用問題

由于我國電氣自動化中的無功補償技術還不成熟，難免會存在問題。總結實踐當中的問題主要可以歸結為兩個方面：①對相關設備缺乏科學合理的管理。最明顯地就是有些變電站管理員為了貪圖方便直接對變電站整個機組進行投切，而不是按照每臺設備的需求進行按需分配，導致有些高負荷的設備得不到應用的無功補償，而低負荷的則剩余過多。②存在無功潮流問題。由于變電站距離發電企業的路程較遠，發電企業將無功潮流運輸到高壓變電站以后未經處理這些潮流就直接輸送到中壓或低壓變電站，出現了遠距離運輸無功潮流的問題。

上述兩個方面僅僅是無功補償技術在電氣自動化應用過程中存在的問題，事實上，整個無功補償方式上也存在著不少問題。①很多電力部門在無功補償的過程中一味追求提高補償功率，而忽視了電氣自動化系統在運行過程中的損耗問題；②電容器問題，無論是飽和還是靜止的電容器自身都帶有相應的抗諧波能力，然而其抗諧波能力確實十分有限的，當所承受的諧波含量超過預定值時就會對電容器自身造成損壞，壽命會大大降低；③電壓調節過程中存在的問題。現在很多電力企業在投切的時候都是嚴格按照統一的標準的來進行的，這一標準的執行雖然有利于保證居民用電的質量，但是卻對整個電力系統都造成了極大的損失[1]。

除了上述問題以外，我國缺乏專業的人才來完善電氣自動化中的無功補償技術。這些問題的存在都使得我國的電氣自動化的無功補償技術落后于國際先進水平。

四、電氣自動化系統中無功補償技術的應用策略

（一）深入研究無功補償技術在實際應用的主要方向和方式

了解和研究無功補償在電氣自動化應用中的方式和方法十分重要。電能質量是供電系統中的一個重要評價指標，而電壓又是電能質量的一個重要因素。電力系統中出現的無功功率，主要是受設備功率、阻抗等因素的影響。電氣自動化中常見的無功補償方式是AT 供電，AT 供電方式使用的是SCOTT 變壓器，通過晶閘管電子開關來操控電容的投切。這種無功補償方式對于長輻射路線出現的負序電壓問題能夠有效的控制，非常適合于我國當前的鐵路運行狀況。

（二）制定合理的無功補償改進方案

無功補償的改進方案可以對電氣自動化中運用無功補償技術起到一個較好的引導以及規劃作用，使整個電氣自動化系統得到提升。應用無功補償技術需要從整個電力運行系統開展，并且根據電器運輸設備以及傳輸電壓的實際情況來制定無功補償方案，利用最低損耗以及最佳傳輸效果為最優改進原則，從而提高自動化系統的補償效率。由于我國電力運輸設備特殊情況，因此，需要在設備上安裝儀器且與無功補償技術配合使用，繼而保證整個電網的順利運行，解決電網無功補償問題。

（三）運用一些先進技術及管理方法

目前，我國較為先進的技術管理方案有： ①并聯混合式有緣濾波： 該方法可以解決因電力牽引符合不可控制造成的濾波器過度補償問題。目前，該方案也可做自動化系統中協調補償方案；②諧波注入式無功補償： 該種方案成本較低，效益性價比較好，非常適用與低壓電網，已經廣泛用于我國農村； ③電容器在電網中分散安裝： 此種方式可完成無功分散補償，可以有效解決電網中的無功補償問題。

（四）加強相關培訓，使無功補償應用加多

加強電氣自動化人員的培訓，通過定期培訓提升專業人員的自身素質以及其專業技術知識，對于在電力系統中應用的無功補償知識應該進行大力宣揚，讓更多電氣自動化人員了解無功補償技術，并且對電氣自動化人員進行有針對性的培訓，加強對新進員工的培訓，進一步提高管理人員的技術水平及管理水平[2]。聘請專家對工作人員開展講座，進一步提高工人員在處理無功補償時所出現問題的能力，提升工作人員處理電力事故的能力及應對措施。

結語

總而言之，無功補償技術在電力供電系統中占據重要位置。隨著現代化技術的普及，無功補償技術在電氣自動化中的作用會越來越大，其在防止電力系統故障產生方面以及確保安全方面起著重要作用。因此，無功補償技術在電氣自動化中的應用越來越廣泛。

參考文獻：

[1] 王維國. 解析電氣自動化中的無功補償技術[J]. 低碳世界. 2016（31）

[2] 李夢迪. 無功補償技術在電氣自動化中的應用[J]. 電子制作. 2013（19）