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电气自动化系统中的无功补偿技术冉聪彬

发表时间：2021/8/10 来源：《城市建设》2021年8月下16期作者：冉聪彬

[导读] 现如今，人们的生活质量水平的不断提高，带动了经济建设的高速发展，同时，在电力领域中，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。

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摘要：现如今，人们的生活质量水平的不断提高，带动了经济建设的高速发展，同时，在电力领域中，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：电气自动化；自动化系统；无功补偿技术
        引言
        电力在我国生产生活中属于十分重要的能源，而在电源传输的过程中由于室外温度和传输距离的影响，电压会出现不稳定变化，进而会对生产用电与生活用电造成影响。因此，有必要在电气自动化中运用无功能补偿技术来提供稳定电源。基于此，本文就电气自动化发展中应用无功补偿技术的意义进行探究分析，并阐述一些有效的策略。
        1无功补偿原理
        电力实际应用过程中，往往会因为电器不同用电方式造成的差异继而导致功率出现差异。一般来说，常见电力设备（如热水器、灯泡、家用电器等等）在实际用电过程中只需要保证电压和电流始终处于相同相位状态，就可保证仪器设备正常运行。在这种情况下，电力实际应用期间获取的有功功率其实就是电流和电压的乘积，这些设备均可促使电力系统在实际运行期间建设一个稳定对应的磁场，继而保证电力的顺利传输与应用。相反，若电力系统的实际消耗能量并不能顺利转化成有功功率，就称为无功功率。电力系统实际运行期间，往往结合现有功率选取对应设备，通过无功功率与有功功率组成视在功率。电力实际传输过程中，无功功率的大幅度传输导致电网运行负荷增加，这种现象也会增加电网的实际耗损，继而导致系统电压下降。想要妥善解决这一问题，则需对输电系统实施补偿，促使电力系统的整体性保持平衡与稳定。在这一原理的基础上，可及时在对应电磁元件电路中装备对应的电容元件，抵消电路内电流。这一过程中可促使电路系统逐步达成平衡，有效减小电压矢量和电流矢量的夹角。
        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。

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        3电气自动化系统中的无功补偿技术应用策略
        3.1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。
        3.2无功补偿投切开关
        除了要选择适合的无功补偿技术，还要对无功补偿的投切开关进行选择。无功补偿投切开关在整个无功补偿过程中占据举足轻重的地位。不同类型的开关的功能不同，优势与劣势也不尽相同，选择合适的无功补偿投切开关不仅能够提高设备工作效率，还能降低电力自动化的投入成本。现阶段，电气自动化中无功补偿投切开关主要分为三大类型：（1）智能化一体投切开关；（2）固态继电器开关；（3）电容器开关。其中智能化一体投切开关经济实惠，据研究数据显示，该类型的开关的平均使用寿命可以达到6000～6500h。这种开关的主要原理是应用了真空低压技术，开关闭合时，开关内部呈真空低压状态，无导电介质；开关打开时，开关内部呈常压非真空状态，能够导电。但是这种开关在闭合与打开操作下，内部状态变化较慢，则运行速度也较慢。固态继电器开关运行速度较快，但是在运行过程中受电压谐波与电流谐波干扰较明显，运行过程中产生一定的噪音，会对电流传输造成一定的影响，使用过程中一定要对噪音进行控制。电容器开关也具备运行速度较快的特性，但是其初期投入成本与后期维护成本较高，不适合在大型电网系统中大面积投入使用。这三种无功补偿投切开关优缺点各异，在大型无功补偿规划中，通常将这三种开关同时应用，根据每一种无功补偿投切开关的特点，选择合适的安置位置。在满足电力自动化要求的情况下，能够极大限度的提升无功补偿工程的效率，并将成本控制在一定范围内。
        结语
        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。
参考文献
[1]杨有禄,兰吉宗,雒金环,等.浅析无功补偿技术在电气自动化中的应用[J].中国新技术新产品,2015(6):5.
[2]洪振峰.无功补偿技术在电气自动化中的应用探讨[J].民营科技，2017（3）:58.