无功补偿技术在电气自动化中的应用分析

周广杰　王睿

摘要：众所周知，在当前国家经济快速发展下，各类电气自动化行业的发展也逐渐走向成熟，诸如高铁.供电等领域的应用等等，但同时电气自动化技术本身也存在着单相电力牵引符合变化复杂等一些缺点，这导致了电气化系统的经济性受到一定影响，无功补偿技术正是针对电气自动化应用的缺点进行的改进型应用。电气自动化中存在着一些负荷的非线性变化，这些不可控因素都会导致电力系统的谐波增加，负序电流增加。这些会直接导致电力系统在输配电方面的损耗增加，造成资源的浪费。甚至会造成电力系统的不稳定，导致设备损坏，或者电力系统瘫痪。针对这些问题，无功补偿技术就应运而生。最直接的作用就是减少电力系统中的谐波和负序电流从而来维护电力系统的安全稳定运行，本文主要从无功补偿的意义和具体实施方案着手来讨论无功补偿技术在实际中的应用。

关键词：无功补偿，电力系统，电气自动化，功率因数

一、 无功补偿技术在电气自动化中应用意义

在我国科技与经济同时得到了很大的进步，电气自动化领域也发生着日新月异的变化，在变电站，高铁牵引系统中都应用了电气自动化技术.随着工业的告诉发展，电气自动化的应用越来越广泛。我们的输电网络也越来越大，智能电网的建设也紧锣密鼓的进行着。针对电力系统的安全与稳定，威胁最大的一个问题就是谐波，谐波的存在对于电力系统的健康稳定运行是一个隐患。这是由于负荷变化情况复杂，不是线性变化。谐波会对正常的供配电系统造成很大的影响。最直接的一个影响就是增加线路的损耗。特别是在我们的输电网络上，这种效应会更加剧烈。与建设节约型环保型社会的目标不相符合。另一个更为严重的危害是影响供配电系统的稳定，造成电压电流的不稳定，轻则损坏设备，重则造成整个有关联的系统瘫痪。给国民经济造成巨大的损失。所以从这里我们可以看到无功补偿技术对于电气自动化的发展具有很重要的作用，对于电力系统的运行起着至关重要的作用，

二、 我国无功补偿技术的发展现状

近些年，我国对电气自动化中的无功补偿技术做了很多深入的研究，为了构成有效的滤波通路、滤除谐波、降低负荷，提高电气的功率因数.其中很多无功补偿技术的引用目的都是在基波下牵引负荷的感性无功功率。这些无功补偿技术主要有以下种：

（1）真空断路投切电容器，此设备简单且投资小，但是在合闸的时候会产生过高的电压，容易导致设备发生损坏，而且对于这个设备，不能有过于频繁的投切。因为它受到开关寿命的限制。

（2）可控饱和电抗器，这个设备是通过对电抗器饱和程度的调节来改变整个回路的电流.主要让并联滤波器中的多余容性无功功率被感性电流抵消从而达到平衡点。

（3）有源滤波器，此设备是的使用目的是让电力电子装置负产生与负序电流和谐波电流相反的电流，使得其满足电源的要求，互相抵消。这种方案的有着调节速度快、补偿灵活、不会和系统产生谐振现象等优点.但是其设备的价格比较昂贵.

（4）有源滤波器和无源濾波器，这个设备是以有源滤波器产生的电流和负荷中谐波电流进行中和，相互抵消，最终达到满足电源要求。其特点是充分利用了有源补偿和无源补偿的可控性和灵活性。

对于无功补偿，基本上采用的技术就是提高系统的功率因数。因为谐波的存在最直接的是降低了系统的功率因数，增加负序电流，从而电能的利用率遭到了很大的影响，加上我国的输电网路区域广阔，造成的浪费非常巨大，这就要求对无功补偿技术进行深入的探讨研究，来解决这个亟待解决的大问题。综合比较一下国际上的研究和国内的研究我们可以找到自己的差距，从而找准方向取得更大的进步。目前国际上针对这方面的研究技术已经比较成熟。已经具备了比较先进的无功补偿设备来提高功率因数，降低系统中的负序电流这在一定程度上保证了电能的安全有效的利用。我国虽然与国际上的技术还有不少差距，但是经过这些年的技术积累已经取得了不错的成绩。随着工业化进程的加速目前我国已经将无功补偿技术应用到各个行业，包括供配电，输电网络，电气化铁路动力牵引方面。而且也取得了很好的效果。总体来说，无功补偿技术在我国正处于快速发展阶段，各方面的技术已经相对成熟，已经有不少研究成果，目前应用的领域正在逐步扩大。为电力稳定做出了不少贡献。

三、无功补偿的具体技术手段

无功补偿的核心要素就是提高系统的功率因数，从而来减少谐波和负序电流。对于功率因数的提高目前用的比较多的就是电容和电抗相结合的方式。具体有以下几种方式：

1.用固定的电容器和电抗器。这是一种最简单的方式，通过电容的滤波来减少线路的谐波。提高功率因数，但是这种方法有很大的局限性，因为用固定的电容器，就只能针对固定频率的谐波进行过滤，而对不同频率的谐波还是不能起到作用，所以效果也不好。

2.真空断路器投切电容器。这种方法也是一种比较简单的方法。目前有一部分场合在使用，这个方法的缺点就是在投切的瞬间电路中的电容器会产生瞬间高电压，特别是投切次数比较多时及其容易对设备造成损坏。

3.有源滤波器。有源滤波器是电力电子技术研究的课题，电力电子技术在电气技术上有很大的应用。有源滤波器的原理也很简单，主要是针对系统中存在的谐波和负序电流，通过有源滤波器来产生与之相反的谐波和负序电流，然后在运行中经过抵消，达到降低谐波，提高功率因数的目的，而且这种方法可以在很多场合进行使用。实用性比较强，但是不是非常经济，因为电力电子是一门精密的学科，所需要的设备元件都很昂贵，所以代价也比较大。

四、无功补偿转置在我国应用中的具体问题及解决方法

1.目前在应用中存在的问题

首先，无功补偿转置也是一种电力设施，在安装后其自身也会受到电路谐波的影响，对装置中电容的影响很大。严重影响装置的使用时间。甚至造成设备损坏。其次，主要是由于我国的技术还不够完善，一些设备打不到标准，比如在投切电容器时产生的高电压，通过技术手段是可以消除的，但是目前我们的技术不够成熟，达不到最好的效果。还有我国的输电网络跨距大，所覆盖区域广，电力在传送中经过多个变电所进行升降压，自身的谐波会更难治理。

2.目前的解决方法

一方面就是加大在无功补偿方面的投入力度，扩大资金的投入，整合一支优秀的研发队伍，对无功补偿设备进行研究，通过技术创新可以从根本上解决问题。另一方面是增强用户的意识，让用户意识到谐波的危害，认识到无功补偿的优点，积极配合有关部门进行无功补偿的应用。在电流经过变压器时要在低压侧配置电容器，进行有效的补偿，通过多方面的措施的实施，无功补偿在我国的应用一定会越来越广泛，并且效果也一定会越来越好。

五、结语

通过以上对我国无功补偿装置的发展现状，以及具体技术手段的分析和目前的应用情况，我们可以看到无功补偿在我国还有很长的路要走。目前我国最主要的是提升自己的技术实力，对无功补偿装置的研发要更上一层楼，加大对新技术的探索。目前要加大对负荷的非线性变化方面的研究从根本上解决谐波的产生原因，另外要通过技术整合，把多项设备进行整合性研究，从而达到一个最优的配合状态实现最好的效果。为了更好的减少电能在传输上的损耗和电力系统的稳定性，要迫切的进行政策的指导和规划，只有良好的引导才能更快更迅速的发展。

参考文献

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