摘要：我国电气自动化的跨越式发展，为无功补偿技术的应用拓展了领域，电气设备中的非线性因素，单相电力牵引变换等日渐繁杂，随着无功功率的持续加大，在电力系统中的负率和谐波等也进一步增加，这一系列问题也不容忽视。本文首先阐述无功补偿技术的概念、特点和设计方式，接着以变电站为案例，论述无功补偿技术在电气自动化的应用。
关键词：无功补偿技术；应用；电气自动化；设计
一、无功补偿技术的概念及意义
在电气自动化设备中，由于电容元件、电感元件的存在，设备运行过程中不仅存在着有功功率，而且存在着无功功率。无功功率作为电能质量的重要指标之一，无功功率在线路中的传输，不仅会产生很大的有功损耗，而且沿传输途径还会产生较大的电压降落，容易造成电网中总电流增加、无功电流增大以及大量电能的损耗。
随着电气自动化技术的发展，现代化工厂中大量使用大功率开关器件所组成的设备，这类电气设备普遍需要冲击型负荷供电，这都使得电能质量问题日益严重。如不采取有效的无功补偿技术，电气设备在运行过程中，会反复的使负荷的无功功率在较大的范围内波动，不仅使得电气设备的功能得不到充分利用，而且容易使得网络传输能力下降，电能损耗增加，甚至还会导致电气设备损坏、电力系统瘫痪等问题。
二、无功补偿技术在电气自动化系统中应用的重要性
科学技术的不断进步与社会经济的快速发展，使电气自动化技术发生了巨大变化，对变电站方面而言，高铁牵引系统已经有效应用了电气自动化系统，但是在高速电气自动化系统运用过程中普遍存在着有关单相电力牵引负荷发生复杂变化的现象，此种问题不但会造成无功功率大幅度提升，而且会加大电力系统中的谐波与负序。在此种状况下，会严重影响电气自动化系统相关资源的应用效率，甚至影响电力系统可靠性与安全性以及经济性。通过对电气自动化系统的深入分析可以确定，电气自动化系统存在的问题主要谐波和负序以及无功。尽管现阶段，国外已具备许多此种问题的研究成果，可是针对国内而言，电气自动化系统在供电所有效运用存在较大压力，尤其是非线性要素造成的不可控制问题。几年来，国内发生的大型电机厂组安全事故等，使企业与社会造成严重的经济损失，而有效应用无功补偿技术，可有有效处理电气自动化系统中的非线性等问题。
三、无功补偿技术的特点
（1）感性无功技术
配电网中有不少电力设施是经由电磁感应来执行任务的。比如发电机组就是要依据电磁感应原理，又用于发电的线圈在强磁场中切割磁感线而出现交流电能，变压器也由电磁的交互感应使电压出现变化，进而传输到距离较为遥远的方位，这样就避免了线路传输过程中的电力损耗。电动机也电磁场里通入了电流，通电线圈在磁场中遭遇到力的作用而运动的，变压器和电动机均是在强磁场的作用下促进电和磁互相转化的，在这个转换途中，会逐渐形成一个巨变的磁场。电力机械设备在一个电磁周期内，所吸入的功率和放出来的功率是一样的，也就是说，在这中间并未出现任何电力的损失和消耗，像这一类自始至终无变化的功率就是感性无功功率。
（2）无功补偿技术的使用有利于维持电力系统的稳定
无功补偿技术实质上是一类无功电压控制服务技术，具体指的是发电机组往配电网里输出无功功率，用以保持电力系统能照常运营，确保连接点电压的波动数值在一个正常指标范围之内，并会取得良好的控制电力系统服务技术。当电力发生个别故障时，无功支持有利于防范整套电力系统陷入中断的困境。换言之，无功补偿技术在电网系统依照常规运行时，会吸收一定量的无功功率，在电力系统出现故障时，则最大限度地保证电网的安全、顺利运行。
（3）无功补偿技术可过滤掉一定量的谐波
通常意义上，设计电力设备时都装设了固定容抗和组织抗击的电感器，用于过滤掉一些单调滤波。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆这种设备在设计中需有电力领域的技术支撑才能完全实现，在这中间提高技术含量，有利于切实提高设备的功率因数，无功补偿技术的开发和应用给这项问题的解决提供了莫大的帮助，同时，电气自动化的迅速发展也为单调谐波的去除提供了不小的驱动力。在当今电力行业的经济发展方式转变的形势下，电力传输中的电能消耗问题制约了电力的可持续发展，面对电力中断性的缺失给电力维护和安全运行带来的难题，特别是电力设备的迅猛发展中对于电能需求的增加，无功补偿技术在弥补电力的匮乏给出了一些技术上的可行性举措，久而久之，对于电力系统的维护和顺利执行任务提供了不少的指导和帮助。
四、无功补偿技术在电气自动化的应用
（一）主要方案分析
无功补偿技术的应用，可以有以下两种方案：
一是真空断路器。这种方式一般不会安装专门的放电设备，而是利用高压母线中电压互感器一次绕组的电阻放电，在电容器中安装了熔断器PU来防止电容器的断路故障。为了降低电容器组合同线路电感的串联谐振和合闸的涌流冲击，可以将电抗器串联在线路中。
二是利用晶闸管和滤波器来调节电抗器。将晶闸管和滤波器串联起来，对电抗器的感性电流进行调节，使滤波器中多余的容性电流保持总体平衡，使其能够满足电网的功率要求。
（二）变电站的无功补偿
在变电站的无功补偿中，由于变电站是区域供电中心，是通过电压等级来分层配置送电线路，因此，变电站的无功补偿应遵循分层补偿和就近原则，在保证区域内的输电线路电压总体平衡的基础上，适当提高无功补偿的效率。在无功补偿装置上，应以变压器容量而定，满足110KV的主变电压供电负荷，将无功补偿容量控制在变压器容量的10%~30%之间。在变压器容量高达40MVA时，应增加无功补偿的数量，以满足变压器安全运行的需求，保证电力系统的正常供电。
（三）配电线路的无功补偿
在电力系统中，对配电线路进行合理规划，不仅能保证电力系统运行的安全，还能极大提高电力运行的效率，减少电能的浪费。配电线路的无功补偿主要是对分支线路的无功消耗进行及时补偿，减少分支线路从主干线路索取无功，以减少电力系统的无功损耗。可以通过以下几种方式：一是以分支线路自带的配电变压器无功损耗的情况确定分组补偿的容量。二是选取负荷数大的分支线路作为补偿点。三是对于小分支的少数配电变压器，应按照该分支的实际需求进行无功补偿。四是配电变压器负载的无功损耗应主要以用户自主补偿，在用户自主补偿量不足时，才能向主干线路索取无功。因此，配电线路的无功补偿应按照变压器空载的无功损耗来确定，如果无功补偿容量不足，则可能导致线路无功补偿不足，增加电力系统的损耗。
（四）深入分析与研究无功补偿技术应用需求
在供电系统的评价过程中，其中电能质量作为关键性的评价指标，同时供电系统中严重影响电能质量的要素就是电压。目前，对于电气自动化系统而言，比较普遍的无功问题就是因为阻抗问题与功率因素所引发的，造成无功状况严重影响着电力系统的安全性。对于存在特定要求的电气自动化系统，在无功补偿时一定要依据特定需求进行补偿。另外，在应用无功补偿技术过程中，应该针对电气自动化系统中应用无偿补偿技术相关需求完成进一步分析，科学、有效地选择无功补偿技术，进而在一定程度上提升电气自动化系统的安全性与可靠性。
总结
在电气自动化技术发展和进步的过程中，无功补偿设备也被大量的使用，这些设备不仅能够增加电气的功率因数，也能够降低用电高峰时的负荷，从而保证系统的安全运行。
参考文献：
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[3]金永旺.对无功补偿技术在电气自动化中的应用分析[J].科技论坛，2012（14）：349-350.
论文作者:张炜
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/13
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