摘要：电气工程及其自动化专业是电气信息领域的一门新兴学科，主要研究电气系统的实时监测与自动调节、控制以及管理。随着我国经济的发展，电气自动化技术在实践中不断突破与创新，无功补偿技术的兴起更是全面优化了电气自动化技术的应用，在国民经济中发挥着越来越重要的作用。电气自动化技术广泛应用于工业、农业、国防等领域，小到一个开关的设计，大到宇航飞机的研究，都有它的身影。
关键词：电气自动化；无功能补偿技术；应用
前言
无功补偿技术是将一定的无功功率电源安设在相应的用电设备中促进电力系统的流动，以此增强电力系统中的电压，减少电力网络的电能损耗，提高电网运行的安全性和可靠性。本文介绍无功补偿技术在电气自动化中的应用，并以变电站无功补偿技术、配电线路的无功补偿、电力用户的无功补偿等为切入口，对无功补偿技术在电气自动化中的应用进行了深入探讨。
1.无功补偿技术在钢铁厂中的应用
以柳钢50万吨凝石生产线为例，没有装无功补偿装置前，电弧炉工作时的功率因数是 0.85，无功补偿装置应用在电弧炉后，其工作时的功率因数提高到0.98；没有装无功补偿装置前，高压开关柜电压是 9.6k V，无功补偿装置应用在高压开关柜，高压开关柜电压提高到为 10.3k V。由上可知，安装无功补偿装置后，功率因数提高使线路中的电流减小，功率损耗降低电网中的功率损耗和电能损失就会减少，钢铁厂的用电费用开支也就减少了，降低了生产成本带来良好的经济效益。此外，功率因数也很少产生波动，即使产生了波动，也没有安装动态无功补偿柜之前的剧烈和频繁。
2.无功补偿技术在汽车工厂的应用
随着经济的发展，越来越多的人购买汽车代步出行，据中国汽车工业协会统计，2016全年汽车累计销售2437.69万辆，同比增长14.93%，增幅较上年提升7.63个百分点 [1]。汽车生产中电网系统、电容器、供电系统、电网谐波会影响生产进度，以长安汽车厂中焊车间为例。
2.1动态无功补偿技术之电网系统
在电气自动化中的无功补偿技术，在汽车电网系统中发展成动态无功补偿技术。焊车间中的电焊机群、起重机群和车床群在没有安装动态无功补偿柜前，汽车装焊车间的电流电压波动较大，容易造成电网系统短路等问题；电网系统安装了动态无功补偿柜后，电压电流的波动得到有效的控制，电网系统不再受电压或电流的波动而不能稳定地运行，从而减少能量耗损，使得生产的成本得到有效的控制。
2.2 动态无功补偿技术之供电系统
汽车装焊车间没有安装动态无功补偿柜前，电焊机工作引起的能量耗损得不到有效的控制，导致供电系统不稳定，易跳阀；安装动态无功补偿柜后，装焊车间配电网中低压进线总柜的电流降低了3000多安，电焊机工作引起的能量耗损得到有效的控制，使得装焊车间供电系统稳定运行，即使在装焊车间长期进行高负荷汽车生产，其所需要的电流也比没安装动态无功补偿柜前的电流要低得多。所以，为满足人们的汽车需求而长期在汽车装焊车间满负荷生产汽车，也不会造成跳闸，还能减少能量耗损，降低汽车厂的生产成本。
2.3 动态无功补偿技术之电网谐波
谐波增加了输配电系统和用电设备的附加损耗——铁损(包括磁滞损耗和涡流损耗)和铜损，使设备过热，降低设备的效率和利用率[2]。由于谐波电流的频率为基波频率的整数倍，高频电流流过导体时，因集肤效应的作用，导致导体对谐波电流的有效电抗增加，从而增加了设备的功率损耗、电能损耗，使导体的发热严重。具体说来，以上现象存在于以下环节：负载电机、变压器、输电线路、电力电子设备、电力电容器(包括补偿电容)。安装动态无功补偿柜后，汽车装焊车间的谐波受到明显的抑制，据统计，安装后可将总谐波含量控制到 10%以下，达到节约资源的效果。
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3. 无功补偿技术在微机保护装置中的应用
微机保护装置的数字核心一般由CPU、存储器、定时器或计数器、Watchdog等组成。目前数字核心的主流为嵌入式微控制器（MCU），即通常所说的单片机：输入输出通道包括模拟量输入通道（模拟量输入变换回路（将CT、PT所测量的量转换成更低的适合内部A/D转换的电压量，±2.5V、±5V或±10V）、低通滤波器及采样、A/D转换）和数字量输入输出通道（人机接口和各种告警信号、跳闸信号及电度脉冲等）。利用无补偿技术将固定滤波器和合闸管调节电抗器进行有效结合，使其在原有的基础上形成一种无功补偿装置，在实际的应用中，能够很好的保证滤波器中无功补偿所产生的电流始终处于一种平衡状态，以此来满足电力自动化系统对功率因数的最大需求，并且还可以在更短暂的时间内结合系统以及内部电压对系统进行无功能补偿操作，可以在对电气自动化进行推广的同时，避免一些没有必要的能量损耗。
4. 无功补偿技术在直流屏中的应用
直流屏通过监控模块进行系统各个部分的参数设置，模块具有平滑调节输出电压和电流的功能，具备电池充电温度补偿功能。具有多个扩展通讯口，可以接入多种外部智能设备,如电池测试仪、绝缘监测装置等。现代电力电子与计算机网络技术相结合，提供对电源系统的“遥测、遥控、遥信、遥调”的支持，实现无人值守。蓄电池自动管理及保护，实时自动检测蓄电池的端电压、充电放电电流，并对蓄电池的均浮充电进行智能能控制，设有电池过欠压和充电过流声光告警。利用固定滤波器来调节饱和电感内部的磁能饱和程度，这样可以对流入回路的感性电流继续拧改变，最终达到无功补偿。在回路中产生的感性电流可以和滤波器所多余的电容性进行相互抵消，进一步实现电流平衡，之后可以通过将滤波器和电抗器进行电压串联，然后调节变压器的降压按钮，对侧母线的电压进行一定程度的降低，这样就可以实现无功补偿这一最终目标。
5.在电气自动化中无功补偿技术对用电客户的无功补偿
国民经济的发展，不仅是要在国际具有影响力，最重要的是让国民过上有品质的生活。对用电客户，采用无功补偿技术使电力功率因数能够满足国家电力部门所规定的预期指数，通过相关政策的宣传，对群众的节目意识进行强化使其获得更多的电费补偿，从而对用户实现无功补偿。同时，也可以很好的降低电流的损耗，进一步对我国电力紧张的局面进行有效的缓解。也可以在用电客户内部的配电网中使用无功补偿技术，从而能够以最大限度减少电能的损耗，以达到减轻用电客户的经济压力。
6.无功补偿技术在电气自动化中的意义
⑴补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数。⑵减少发、供电设备的设计容量，减少投资，例如当功率因数cosΦ=0.8增加cosΦ=0.95时，装1Kvar电容器可节省设备容量0.52KW；反之，增加0.52KW对原有设备而言，相当于增大了发、供电设备容量。因此，对新建、改建工程，应充分考虑无功补偿，便可以减少设计容量，从而减少投资。⑶降低线损，由公式ΔΡ=（1-cosΦ/cosΦ）×100%得出其中cosΦ为补偿后的功率因数，cosΦ为补偿前的功率因数则：cosΦ>cosΦ，所以提高功率因数后，线损率也下降了，减少设计容量、减少投资，增加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益[3]。
结语
综上诉述，电气自动化中的无功补偿技术在缩减电网运行能耗、提升电网运行效率、解决电力运输中的问题方面具有非常重要的作用，补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数，减少发、供电设备的设计容量，减少投资，降低线损增加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益。所以，规划、实施无功补偿势在必行。
参考文献
[1]邹宗宝.电力系统无功补偿点的确定及其补偿方法[J].通讯世界.2017(07):169
[2]常靖宇，刘宏，胡慧。浅谈无功补偿技术在电气自动化中的应用[J].科技展望.2017(06):127
[3]郑钰.无功补偿技术在电气自动化行业中的应用[J].通讯世界.2017(04):189
论文作者:郑昌昊,陈衢明
论文发表刊物:《电力设备》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/17
标签：电网论文; 技术论文; 电流论文; 功率因数论文; 电气自动化论文; 电压论文; 功率论文; 《电力设备》2017年第8期论文;