电气自动化中无功补偿技术及其应用探究

国家电投集团江西电力有限公司高新清洁能源分公司 周 浩 刘勇波

近些年国内对于电能的需求越来越大，对于电力系统的相关稳定性和有效性提出了更高的要求。在现代化的生活中，电力是人们在日常生活中的主要能源，可以被使用于生产和生活及公共照明等诸多方面，电力系统对于现代社会的重要性是不可替代的。在电力系统中，有关输电设备是要一个不可替代的重要组成部分，这些设备将电力源源不断的输送到全国各地，并实现电力的科学性的分配，最终实现电力的最高效使用。

在这种情况下，传统的无功传输方式将会产生很多问题，包括整个输电设备的总容量下降，无法达到更好的传输和电力输送，同时这种输送方式也会造成在实际的传输方式下损失大量的电能，从而影响电能在输送上的经济型和有效性，最终导致电力企业的经济效益出现大幅度下降，并对企业的整体经济效益产生不必要的影响。

无功功率补偿也被叫做无功补偿，目前在电力系统中已得到了广泛的应用，其主要目标是降低输电线路及变压器上的电能损耗，逐步提高电网的实际运载能力和电网的总体环境品质。目前，无功功率补偿在电网中得到了越来越多的使用和电气系统等各个方面，随着电力电子技术的发展，电力电子技术的研究也日益受到人们的重视。电压调节与无功补偿技术的运用，不仅是改善电网运行的最优方法，而且越来越受到人们的重视。本文从无功补偿技术在电力系统中的应用现状出发，对无功补偿及电工电子进行了研究，并对其在电力系统中的应用进行了探讨。

1 无功补偿的相关概述

1.1 电气自动化中应用无功补偿技术的必要性

目前国内在电控行业实行的电网运营方式有高压线、中压电网、低电压电网。除了中压网，高压电网和低压电网均有不稳定因素，因此如何保证电网和低压电网的稳定运行是电力系统的一个重要问题。采用了无功补偿技术，保证了高压电网的稳定性，采用了无功补偿技术，提高了电网的稳定性。无功功率补偿技术是指在电网的运营中降低电网的损失，提高电网的能源利用率，从而提高电网的资源利用率，有效控制供配电系统所耗电压。在电力自动化方面，采用无功补偿技术能够保持电力系统的稳定运行，并在一定程度上减少了电力系统中的故障，避免了系统损坏，提高了供电和供电的品质。

1.2 无功补偿的工作原理

无功补偿也被叫做无功率补偿，其主要的目的就是为了保证建立系统与荷端电压的正常运行，其需要在网内和负荷端进行无功电源的设置。在电力系统中，通常将电网的电能分成两大类，即有无功率的区别[1]。本文主要阐述的就是无功功率，主要原理是电能的消耗，并将电能有机转化为领域中形式的能源，这种能源可以用作电力系统在工作中所必需的，并能够在电力系统中与有关的电力进行定期转换。在到电力系统中，除了发电机是无功功率电源之外，线路的电容在某种程度上也是会产生无功功率的。上面所讲的无功电源在不能有效满足电网无功功率的相关要求时，就需使用到无功补偿的相关设备来弥补无功功率不足的相关问题。

1.3 无功补偿产生的作用

一是有效提升功率的因数。在实际安装这一设备时，传输的无功功率会有所减少，在传输的有功功率不发生改变的前提之下，提升功率的因数[2]。

二是可以改善电压的整体质量。当高压线路的电感电抗比电阻大的非常多时，线路的电压就会受到一定的损失，这全部都和线路的传输和无功负荷有较大关联。只有这样，才能有效地减小电网中的无功，从而提高电网的供电品质、减小系统的损失。

三是能降低电能消耗。有关技术人员能够通过增加电源并减少总体功耗来减少与之有关的功耗，这取决于线路和负荷。

四是可以充分延长电气设备的的实际使用年限，使得原有的或者接近的或者已经达到饱和的状态之下的变压器和开光等负荷下降，这样可以让机器的温度变低，从而提升设备的实际使用年限。

2 电气自动化技术概述

2.1 应用现状

普遍来讲，距离比较远或者容量比较大的电能传输都会选择高压直流的输电技术，和交流传输电能的方法相比较，高压直流的输电技术是有着更好的经济效益，同时也有着成本比较低、损耗比较低等优势。而在超高压的电能输送的过程中，其优势最大的就是电气自动化技术，是高效和稳定的开关技术，可以有效提升电网的实际传输能力。电气自动化技术在实际的电力系统中的应用是非常常见的，是有着非常广阔发展空间的。而在这种情况下最大的优点就是电力自动化，它是一种高效、稳定的切换技术，能够有效地提高电力系统的传输容量。

2.2 技术优势

电力自动化技术在电力的实际应用中具有明显的优越性，它能提高整个电力技术体系的综合适用性和提高员工的综合工作能力。在国内的整体经济水平不断提升的今天，每一个行业的运行都是少不了电力系统的支持的，对于电能的应用效率，也越来越高[3]。在这样的大环境中，对于电力系统的稳定性和安全性及使用效率也提出了全新的要求，电气自动化技术在电力设备中的应用，可以更好的保证各种各样的电器设备的工作，并减少相关安全事故的发生。此外，电气自动化技术也可以取代部分的人工操作，以减少人为因素在实际操作中所带来的诸多损失，以显著的提升实际的工作质量和工作效率，这对于促进电能的健康可持续发展有着非常重要的意义。

2.3 电力系统中的使用

在计算机技术不断发展和进步的大环境中，不断的有更多新技术和新材料被越来越多的人所发明和创造，电气自动化技术就是一种全新的控制技术，其自身的诸多优点使得其在电力系统的使用中得到了广泛的认可。电气自动化技术现阶段在电力系统中的使用主要体现在以下两个方面[4]。

自动控制。一般电力系统主要是由自动发电、电压和稳定三种基本功能所组成的，尤其是在电气自动化的技术中，还有一些会导致电源和电源的转换。在技术开发的基础上，开发出了包括补偿器和并联式电容的开断切换等。这对于电力系统的意义也是非常重大的，其实际应用让电力系统的自动控制变得更加全面、高效和稳健。

发电环节。电力系统的产生与很多的设备息息相关，所以在使用过程中，这些装置的使用情况会对发电的效果和品质产生很大的影响，对电力生产的产生和品质有很大的影响。

3 无功补偿自动控制技术的应用

随着电力系统的不断完善，电力系统的运行也越来越完善，电力系统的动态无功补偿和电网的谐波处理也越来越重要。针对电网中存在的各种问题，采用常规的静态无功补偿方法无法达到对电网的稳定控制，必须采用动态无功技术来进行有效的控制。本文将无功功率的补偿技术与负序相结合，尝试找到电力系统中的无功功率，为了保证电网的安全稳定运行，采用了一种综合的电网谐波补偿方法。

3.1 机械接触器的使用

在电力系统的电网运行中，无功补偿的自动控制设备可以起到自动化的控制开关的功能，其一般是利用并联的电容器的开发接触和开关的方式来实现的，因此在无功补偿自动控制的设备进行补偿时，前期的电压值是会处于水平较低的状态中，而在合闸后是会出现电压值大幅度加大的基础上，是非常容易出现电容器涌流现象的，进而发生电压大幅度下降的现象而导致短路，严重的还会造成实际供电区域中的大面积停电情况。基于此种现象，使用电气自动化技术可以建立一个专用的电容设备的接触方式，并利用机械接触器的开关来强化限流电阻，进而有效控制电容器的涌流现象，因此机械接触器的实际应用是可以提升限流电阻，并有效降低能源的消耗。

3.2 无触点晶闸管的应压

在电力网络中，无接触式可控硅片是一种固体保护装置，它可以在零伏的电网中，通过可控硅的作用达到在零电流下的自动关机，从而防止发电机的接触部被烧焦和粘合的情况。同时，采用无接触式可控硅取代常规的保护措施，实现了在电力自动化技术中实现无功自动补偿的自动控制。当电源的电压为0，可以通过可控硅片上的电流为0的情况下，采用无接触式的可控硅片来达到关断的目的，从而提高电容的使用寿命，保证器件的工作效率。但在实践中无接触式可控硅片有其缺点，比如在实际操作中，可控硅会在接通以后出现0.7V的结压下降，从而对电容的工作造成很大的冲击，所以需要有专门的技术人才对其进行研究和改进。

3.3 复合开关的应用

电气自动化技术中的无功补偿的自动控制之所以使用复合的开关，主要是可以有效保证可控硅的开关和交流接触器之间能够实现并联，进而能够在电流过零的时候，促使可控硅的开关可以在第一时间断开。在这样的基础上就可以有效的保证可控硅能够更加有效的控制电气的涌流，且可以起到保护电网系统的作用。但是在实际的使用过程中发现，在电网的涌流作用之下，复合开关会出现有些时候没有办法自动控制开关的现象，因此为了在无功补偿自动控制之中更好的实现复合开关的相关功能，是需要优化复合开关的，并在单相分补和三相共补中合理的使用复合开关。

其次，在低压的无功补偿过程中，如果电力系统的三相负载中间不平衡，是需要利用单相的分补的符合开关的，以保障电力系统的电路无功补偿能够达到预期的效果和作用。

3.4 电路仿真的应用分析

在电气自动化技术之下的无功补偿自动控制中使用电路的仿真，其主要是基于相关计算机技术进行辅助和仿真的分析，通过使用相关计算机就可以更加合理搭建一个电路系统，并利用相关行之有效的措施，指导相关仿真系统的运行比较完善之后，再进行相关工作的具体开展，可以有效保证电力系统的自动控制效果得到切实提升，并尽最大可能的降低电能在运输线路上的损耗。

3.5 无功补偿装置中静止无功补偿装置

在无功功率补偿设备中，静态补偿设备的研制与开发具有重要意义。这种基本功能就是要更好地处理与之配套的功率电容器及相应的调照仪存在的一些问题。通过对静态无功补偿器与同步调相机的对比，可以看出静态无功补偿器具有许多优点，最大的优点在于静态无功补偿器在工作时不会出现太大的影像，并且总体上的工作效率也要比同步调速器更高。

电力电子学的发展也是在发展的过程中出现了很多新的技术，这些技术都被开发了起来，并且越来越多的出现在了静态的无功功率补偿装置上。静态的无功补偿装置虽然有很多的优点，但是也有一些缺点，静态的无功补偿装置的维护费用并不高、但总的费用却很高，所以这种静态的无功补偿装置会大大的提高电力系统的基础费用，这种情况并不能保证电网的正常运转。

4 结语

随着社会经济的快速发展，电力资源在国民经济中的作用日益突出，电力资源的重要性也日益显现，电力资源也逐步向各行各业渗透。正是因为这样，对于电力系统的整体稳定性和安全性及有效性也提出了更高的要求。而在电子器件和电子技术不断普及的时代中，无功补偿这一方式受到了电力企业的重点关注，各种各样的电子器件在实际的电力生产中的应用，使得实际的补偿方式变得更加的实惠和经济，在控制上也更加的方便，而将电气自动化的相关技术使用到无功补偿的自动控制中，可以有效实现无功补偿诸多优势的最大化，最终达到真正意义上的无功补偿。