无功补偿技术在电气自动化中的应用分析

1、无功补偿技术在电气自动化中的应用分析【摘要】我国的电气自动化行业正在飞速的发展，电气自动化在人们的日常生活中的运用也越来越广泛，各种关于电气自动化的行业发展也日渐成熟，例如在供电、高铗等领域的应用。但是在电气自动化的设备中单相的电力牵引所引起的负荷变化相当复杂，再加上非线性的因素也在不断的加强，这就促了人们渴望把无功补偿用于电气自动化的工作中来。本文将会对当今电气自动化过程中的无功补偿技术进行分析探讨。 【关键词】无功补偿技术；电气自动化；应用分析 中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号： 引言：目前，在我国经济快速发展的情况下，供电和高铁等等领域的各种电气自动化技术日趋走向成熟，

2、与此同时，电气自动化技术其本身还是存在着一些不可忽视的缺点的，其直接影响到了电气自动化系统的经济性，而无功补偿技术是对电气自动化应用缺点的一个改进。 一、电气自动化发展中应用无功补偿技术的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。然而高速电气自动化技术的应用中存在着关于单相电力牵引的负荷复杂变化的问题，这些问题不仅会会导致无功功率的提升，还会增加注入电力系统的谐波和负序。这样一来，影响了电气自动化系统的资源利用率、降低了电力系统的安全性和系统的总体效益。根据，现有的电气自动化系统研究，我们可以知道，其中较为明

3、显的主要有三个问题，谐波、负序和无功。虽然目前，国外已经有了不少对这些问题的研究结果，但是，对于我国这个人口大国来说，电气自动化在供电所应用的压力非常大，其中非线性因素带来的不可控问题更为严重了。近年来，出现的一些较为严重的大型电机厂组事故等，给企业和社会带来了巨大的经济损失，通过引入无功补偿技术，能够达到解决电气自动化系统非线性等问题。 二、简述无功补偿技术 电网在运行过程中，其电力设备的工作原理是物理学中的电磁感应原理。电能在转换过程中在周围环境中产生磁场，并且这个磁场是交变状态的，使电能在转换过程中不对外做功，这样就形成了无功功率。在电力系统中，电源的无功功率在任何时刻都是与总的无功负荷

4、相等，也就是说电网中的无功总是处于平衡状态的。为了时刻保持这种平衡状态，技术人员创新地采用无功补偿技术向电力系统提供无功功率，以保证电力系统的正常、有序、安全运行。 无功补偿技术主要分为两种：静态无功补偿技术与可控串联无功补偿技术。这两种技术在电网中的应用都很普遍，主要是根据实际情况进行选择运用的。（1）静态无功补偿技术：这是在世界范围内广泛应用的无功补偿技术，我国对静态无功补偿技术的使用多是集中在输配电系统与工业部门中，截止到2004年，我国使用静态无功补偿技术安装在5个高压变电站上，起到重要的作用。随着科技人员对技术研究的不断深入，我国已经可以自行生产静态无功补偿设备，它主要由监控调节屏、

5、人机界面屏、保护与故障录波屏、交直流系统等组成，运用多目标、多反馈的调节方式投入使用，为我国电力事业做出重要贡献。（2）可控串联无功补偿技术：这种无功补偿技术的工作参数是与工作时间有关的，一般来说，长时间工作与连续15秒工作，其允许通过的最大线路电流可以相差1.1kA(RMS)；可控串联无功补偿技术的工作能力是根据系统需要，确定基本串补度与调节范围，进而确定可控串联无功补偿技术的工作能力。我国对可控串联无功补偿技术的研究已经有60几年之久，并已经取得了有效的进展，其中具有代表性的是甘肃220kV的“成碧”示范工程，对提高我国电气自动化系统的输电能力具有重要的作用。 三、无功补偿技术在电气自动化

6、系统中的具体应用 无功补偿技术在电气自动化系统中的应用，需要一定的无功补偿装置，这些装置在使用过程中，可以采取联合的形式，以提高装置的效能，进而提高装置利用的有效性。通常情况下，无功补偿技术在电气自动化系统中应用的效果，可以通过以下几种联合装置来实现。固定滤波器（FC）与可控饱和电抗器联合装置：这种装置可以有效地改变磁场中感性电流，平衡系统中的无功功率，保证系统的有效运行。但是这种装置在长时间的使用过程中，会造成电气自动化设备的损耗，影响系统装置的使用性能与寿命，进而影响系统的投入成本，不利于经济效益的提高；FC与电容器、电抗器联合装置：在电气自动化系统中，电容器与电抗器是最基本的装置之一。这

7、两种电气装置可以有效隔断直流、扩大振荡信号的频率范围、维护母线电压水平、增大短路阻抗等作用。因此，当FC与电容器、电抗器相联合，组成的装置具有调节电气自动化系统中电压的作用，以稳定系统的无功功率，避免过补偿现象，同时实现滤波功能。还有一种还处于研究阶段的联合装置，这种装置是由有源与无源滤波器共同组成，它是利用无功补偿技术的大容量特性对系统中的谐波电流进行抵消作用，从而实现系统电源对电流的要求。 四、电气自动化中合理应用无功补偿的策略（一）深入分析无功补偿在电气自动化中应用无的基本方式和方向在供电系统中，一个非常重要的评价标准是电能质量，而电压是电能质量的最核心的影响因素。常见的很多关于电气自动

8、化系统出现无功状况，多是受到阻抗问题和功率因素问题的影响，从而导致电网受到无功效果的。我国的电气化铁路对无功补偿的应用主要方式是AT供电方式，用的是SCOTT变压器，用晶闸管电子开关来控制电容的投切。这个策略在我国铁路的现状上看来，能够很大程度上的降低较长辐射路线上存在的负序问题。（二）电气自动化系统中应用无功补偿的共性问题无功补偿技术不仅降低了资源浪费的可能性，也提高了电气自动化系统的安全性。从这两个方面考虑，其全面的提升了应用的经济效用，降低了事故处理预算。目前国内的无功补偿技术较多的应用在多变电站等方面，来自发电厂的无功电流流入变电站，经过线路传向低压线路的时候形成了无功电流的远距离传输

9、。在这种情况下，我们可以分区对变电站进行无功补偿，一般的220KV变电站有较多的武功调节功能，其调节的容量根据地区的不同而有所不同，负荷功率因素在最高峰时可以达到0.98左右。因此，变电站的无功补偿应用需要针对每一个分区的不同的实际情况来确定，要根据实际情况来对变压器合理的进行调整和补偿，还需要有具体细化的应用方案来提升无功补偿技术的应用效果。（三）采用并联混合有缘滤波器等先进技术和管理方式目前国内较为先进的混合式解决方案主要是并联混合式有缘滤波的无功补偿方案，此方案能够解决由电力牵引负荷的不可控制的变化带来的电力滤波器补偿量过大的问题。这个方案同时也是对大型电气自动化系统的补偿技术的协调调整方案，其主要通过LC和APF的混合。对谐波进行注入式的无功补偿。这种方案的成本相对比较低，效益与投资性价比高，适用于低压电网。 五、结束语： 由于电气自动化设备中的单相电力牵引力负荷的复杂变化以及其非线性因素增强，使得无功补偿技术的研究成为必要。基于谐波注入式并联混合有源滤波器的无功补偿技术的可行性很强，其设计充分实现了有源补偿可控性和灵活性、充分利用了无源补偿大容量的特点。在电气自动化中应用无功补偿技术，能够使得电气自动化系统得到更好的优化。 【参考文献】 1 王李杨浅析无功补偿技术在电气