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电气自动化系统中应用无功补偿技术的影响

2021-06-25 91 上传者：管理员

摘要：电气自动化设备包含的单相电力牵引负荷会涉及到大量的非线性因素在其中,受其变化情况非常繁琐的影响,给电力系统的正常运行造成严重的阻碍。在电气自动化系统中使用无功补偿技术以后,可以使不利因素的影响控制在最小的范围之内,杜绝电力浪费的问题,使电网运行的效率得到大幅度提升,进而使电气自动化技术的可靠性和安全性实现快速提升。

关键词：
无功补偿技术
电力系统
电气自动化
电气设备
电网运行
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在社会经济快速发展的过程中，城市现代化发展的脚步也在不断加快，建筑物数量与日俱增，使得电力资源的使用率随之上涨，促使整个电力行业迎来了发展的黄金时期。电力系统的核心就是电气自动化技术，先进的电气自动化设备可以为社会经济发展提供强有力的支撑。在生产技术飞速发展的同时，人们对电网的无功要求也越来越高，使用无功补偿技术以后，有效降低了电网运行时产生的各种能源消耗，大幅度的提高了电力资源的使用效率，使节约能源的发展目标得以快速实现。

1、分析无功补偿技术的相关应用

电力系统的结构非常的复杂，电网主要包括三种模式，即低级模式、中级模式和高级模式。要想不断地提升线路的可靠性和稳定性，就要充分地利用无功补偿技术。无功补偿技术系统结构详见图1所示。

1.1 无功补偿技术

无功补偿技术主要是指在电气系统运行中提升电网功率的技术，具体的表现为可以高效的降低电力系统中供电变压器产生的各种损耗，使电力企业的供电环境变得更加安全、可靠。对于小型电力系统来说，无功补偿技术可以使电力系统中的三相不平衡电流得到科学的调整；对于大型电力系统来说，无功补偿技术可以有效提升电网系统电压的安全性和可靠性。

1.2 无功补偿的主要原理

无功补偿工作原理主要包括无功功率、有功功率等两个主要组成部分，其中无功功率无法实现远距离传输，只能用于补偿下属用电的无功功率。将无功补偿设备安装在供电系统中以后，无功补偿设备的运行变得更加顺畅，有效抵消配电变压器产生的无功功率，全面提升功率因素目标，使电气系统中产生的无功功率得以有效减少。

1.3 无功补偿技术的实现形式

通常情况下，线路中使用无功补偿技术时，主要是借助调压技术、滤波器和电容器来有效提升其功率因数的，使线路中的损耗降低到最小范围之内。线路中使用无功补偿技术时，也可以借助晶闸管对电抗器进行调节，从而使无功补偿技术得以全面的应用。

2、电气自动化发展中应用无功补偿技术的意义

在科学技术水平飞速发展的今天，电气自动化领域也迎来发展的最佳时机，电气自动化技术在高铁牵引系统和变电站中实现了大范围内的推广。在高速电气自动化技术应用的过程中，单相电力牵引负荷的变化非常复杂，使得无功功率出现了较大程度的提高，同时也会使电力系统的谐波和负序不断出现，这就给电气自动化系统的资源使用效率造成了严重的影响，使电力系统的总体效益和系统安全性大打折扣。

在深入研究电气自动化系统以后发现，表现最为突出的问题有无功、负序和谐波，国外针对这一问题开展了一系列的研究工作，但是对于我国而言，供电所中使用电气自动化技术将面临着巨大的压力，表现最为突出的问题就是非线性因素所造成的不可控问题。大型电机厂出现的意外事故给社会和企业自身造成了巨大的影响，在无功补偿技术全面应用以后，电气自动化系统存在的非线性问题可以迎刃而解。

3、电气自动化中应用无功补偿的现实情况

3.1 无功补偿技术的使用情况

无功补偿技术使用不合理，具体的表现为：有些电力企业的电力输出时会有无功潮流出现，借助输电线路全部输送到了中压变压器和高压变压器中，给无功补偿技术的高效利用起到了一定的阻碍作用，使线路中的传输损耗无法实现积极的改变。也有的电力企业在电力传输的过程中，未能科学的划分、布置和管理无功补偿设备，使其设计工作出现了失衡的情况，未能按照电力系统的实际情况计算电力的补偿和损耗，使线路的补偿要求无法借助无功补偿得以快速的满足，进而使线路损耗越来越严重。

3.2 无功补偿方式存在的不足

如果无功补偿的方式不合理，就会给线路电力传输造成严重的失衡问题，具体的表现为：受无功补偿谐波问题的影响，使得线路中抗谐波能力无法满足线路的实际需求，缩短了无功补偿电容器的使用时间，如果电流过大，就会使电容器发生损坏，给电路中的谐波带来了巨大的影响，无法满足无功补偿的标准。在分析线路补偿问题以后发现，线路损耗情况非常的复杂，电力部门仅对线路功率因数补偿进行了考虑，这就很难实现对线路损耗问题的高效处理。

线路的无功补偿受无功倒送问题影响非常严重，无功倒送会不断提升线路中的电压值，使得大量的无功功率产生，给线路电能传输造成了严重的影响。线路中使用的设备和无功补偿设备会存在着很多的潜在问题，无法保证电路中的电能质量，线路中的电压出现波动以后，电力系统的切换量就会随之发生改变，与实际产生较大的差距，给无功补偿造成了一定的影响，使电力系统的实际需求无法得到满足。

4、电气自动化中合理应用无功补偿技术

4.1 配电线路的无功补偿

电力网内的配电线路使用量非常大，其线损率问题比较严重，需要高度重视配电线路的无功补偿问题，使配电线路的功率损耗控制在可控范围之内。配电线路网络非常复杂，依据其实际情况，可以采取自动、固定、集中和分散等模式实施高效的管理。第一，安装固定补偿电容器，其容量为主变压器容量的15%；第二，在线路负荷中心位置安装固定补偿电容器；第三，在线路负荷中心上侧安装自动补偿电容器。

对于补偿分支线路的无功消耗来说，其核心为平衡分支线路的无功功率，有效控制分支线路向主干线路索取无功功率，将无功损耗降低到最小值。第一，容量分组补偿。依据分支线路的配电变压器空载，确定无功损耗；第二，在确定补偿点的时候，可以借助较大负荷分支实现快速的确定；第三，配电变压器负载无功损耗的核心为用户自主补偿，当用户出现无补偿或者是补偿不足的情况时，会向主干线索取无功功率。

4.2 电力负荷的功率因数

功率因数是电力系统的核心技术数据，可以实现对电气设备功率的高效衡量。如果电路无功功率大于交变磁场转换，说明功率因数不高，会使线路供电损耗不断地增加，所以要对功率因数实施严格的管控。在电气自动化系统里，功率因数要始终保持最大值，才能有效控制无功功率的传送，实现了供电设备改善电压质量的功能。功率因数主要是指交流电路中的电流与电压之间相位差(Φ)的余弦，表示为cosΦ，cosΦ=P/S，即有功功率与视在功率的比值。

4.3 真空断路器投切电容器

真空断路器投切电容器的无功功率补偿方法里，不会专门安装放电设备，只是充分利用电容器组借助高压母线中的电压互感器一次绕组电阻放电得以实现的，从而使补偿效果达到最理想的状态。在电容器内安装熔断器后形成短路保护，使高压击穿电容器的情况得以高效的回避。为了降低线路电感和电容器组中的串联谐振现象，可以对合闸次数进行合理的控制，采取电抗器串联的方式，可以对电力系统、高压线路和高压母线前主变压器的无功功率实现高效的补偿，快速提升功率因数，使成本投入控制在最小的范围之内。

5、结束语

如今电气自动化技术实现了大范围的推广，使得非线性负载和线形负载的使用范围越来越广，同时也带来了严重的谐波污染和电气线路无功补偿不足的问题，增加了电气自动化系统的电能损耗，给电气自动化技术发展造成了恶劣的影响。在电气自动化系统线路中引入无功补偿设备以后，大幅度的提升了资源的利用率，使电力线路运行质量随之升高，使电气系统的安全、平稳运行得以保证。

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文章来源：朱立峰,滕永成,蒋立新,张丛明.电气自动化系统中的无功补偿技术[J].轻工科技,2021,37(07):49-50.