电气自动化中无功补偿技术的应用研究

刘旭东

摘 要：科技的发展帮助了自动化技术走向成熟，但是电气自动化技术本身也仍然存在着单相电力牵引符合变化复杂的缺点，这就在一定程度上影响了电气化系统的经济效益。电气自动化采用无功补偿技术，不仅可以提高供电质量，减少电能损耗，而且可以提高电气自动化技术的经济性与安全性。本文将重点讨论电气自动化中的无功补偿技术。

关键词：电气；自动化；无功补偿技术

一、无功补偿技术概述

电气自动化中的无功功率补偿，是通过对无功功率的调节控制来实现整个电力系统综合性能的提高。无功补偿技术主要涉及了系统需求和用户需求两个方面的内容，利用无功补偿技术能够对系统中的电能质量存在的一些问题实现调节、缓解或者解决。无功补偿技术主要包含两大部分：电压支撑和负载补偿。电压支撑的主要作用是尽量减少电网系统中输电线路上存在的电压波动，利用无功补偿技术能够提高电网输电系统中有功功率的最大传输能力，进而提高整个电力系统的电压稳定性。负载补偿的主要作用是提高电子供电系统中的电网功率因数，平衡交流供电系统中产生的有功功率，电网系统中利用无功补偿技术能够有效的降低整个电网系统的电损耗，对电网的供电环境完成改善。自动化技术的发展，使得无功补偿设备成为了电力供电系统的必须设施，合理的无功补偿装置的利用能够最大化的减少电网的损耗，提高电网的供电质量。

电网系统在进行电能输出的时候会产生无功功率和有功功率。电能通过纯电阻会转换成其他形式的能，例如热能，当电能通过纯感性负载或者纯容性负载时，由于发生能量转换，电能实际上并没有做功，即未造成电能损耗，所以产生的是无功功率。电能完成能量转换之后为电气设备做功创造了很好的条件，并且这种能量转换具有一定的周期性。然而，实际的电气系统中并不存在纯感性或者纯容性的负载元件，当对这些负载通过电流的过程中就会不可避免的出现部分电能的做功，此时产生的是有功功率。

由于在同一个电路中的电感电流与电容电流总是以相反的方向工作，当工作的电路中并联上着具有感性负载和容性负载的时候，能量就会在两种负载之间相互转换，即容性负载能够吸收感性负载释放的能量，反之亦然。在一个电路之中，在原有电磁元件的基础之上在有比例的添加若干电容性元件，就会实现感性电流与容性电流之間的抵消，这在一定程度上促进了电能做功的能力，其实质就是电容负载提高了系统的无功功率，这也就是无功补偿技术的基本技术原理。

二、电气自动化中无功补偿技术的意义

我国的机电专业发展已经实现了一体化的形式，电气自动化更是成为了电力系统的主要发展方向。由于发展的刺激，电气自动化的无功补偿技术的应用已经逐步深入到了电力系统的各个领域之中，成为了电气产业的重要支柱，有着远大的发展意义。

电气自动化的无功补偿技术能够处理低压电网和高压电网之间流动电压不稳的问题，在一定程度上实现了电气自动化系统的稳定性，保证了整个电网系统的安全，同时电网作业的工作质量也随着安全性的提高而提高。根据具体的作业条件，在电网系统上配置适当的电压调压器，通过无功补偿技术的应用使得电网输电能力得到提升，也增强了系统的抗干扰性。

电气自动化系统利用无功补偿技术不仅能够提高整个电网系统的功率因数，同时也能够提高负载的功率因数，这就能够最大化地降低电气设备所消耗的电容量，减少了经济损失。

三、电气自动化系统中无功补偿技术的应用

电能质量是整个电力系统的性能指标，而电压因素是衡量电能质量的重要标准，通过无功补偿技术可以控制整个电力系统的电压稳定性，正是由于这一优点的存在使得无功补偿技术广泛应用于电气自动化系统中。

下面列举几个电气自动化系统中的无功补偿应用。

无功补偿技术应用在真空断路器投切电容器中，这种技术一般不需要专有的放电装置，其放电过程是通过电压互感器的一次绕组放电。由于电压互感器工作在高压母线上，为了防止高压对电容器造成击穿，电容器组中会配有一些熔断器作为系统的保护电路。由于电容器组的合闸过程会生成冲击涌波，串联适当的电抗器可以实现对电力系统的无功功率进行补偿，有效提高了系统的电力功率因数。这中应用的最大优点是投资少经济效果好，其主要缺点就是合闸过程瞬间出现的涌流或者高压可能造成设备的损坏。

无功补偿技术应用在有源滤波器和无源滤波器中，无功补偿技术在有源滤波器中主要通过电流互感器完成对直流线路上电流的采集工作，将采集所得的信号进行谐波分离处理后，便得到了能够作为调制信号的谐波参考信号，根据技术原理完成信号处理就会生成谐波电流，并且能够产生与负荷电流中谐波分量大小相等、相位相反的电流来完成谐波电流抵消工作，实现了自动化系统中的动态跟踪补偿功能。无源滤波器主要是利用了感性元件和容性元件的组合原理，通过为谐波电流提供旁路通道，具有滤除某一次或者多次谐波的作用。有源滤波器的相对工作效果优于无源滤波器，在滤除多次及高次谐波的同时并不引起谐波振荡，其最大缺点是价位较高。这两种滤波器在电气自动化产业中具有很好的可控性和灵活性，其缺点是尚未得到深入的开发与推广，我国自动化设备的非线性因素不断增强和电力牵引负荷的不断复杂化对这种应用提出了更高的技术要求。

无功补偿技术应用在变电站和配电线路中，变电站主要是利用不同等级的配电线路完成电力的供应，其电力分配原则是“分级”、“平衡”。配电线路在整个电网中的数量较多，对其采用无功补偿技术能够降低配电线路的功率损耗。配电线路在作业过程中应该满足无功功率的平衡状态，为了避免影响变电站的无功输出，利用无功补偿技术能够实现系统负载输出端的无功损耗。

由于无功补偿技术产品的性价比问题，目前广泛应用于电气自动化系统中的仍然是静止补偿器。无功补偿在电气自动化系统中仍然需要向着智能化的方向发展与推广。大功率的电子元件的发展趋势势必提高未来功率器件的性能容量，通过有源滤波器进行谐波控制、应用交流输电系统进行无功补偿，在电气自动化领域有着广泛的发展

方向。

参考文献

[1]蓝天.电气自动化中无功补偿技术的应用 广东科技 2012

[2]王辉.试论电气自动化中的无功补偿技术 价值工程 2012

[3]吴时孔.略谈电气自动化中的无功补偿技术 科协论坛（下半月）2013

[4]马勇.电气自动化中的无功补偿技术 电源技术应用 2012

[5]王李杨.浅析无功补偿技术在电气自动化中的应用 2011

[6]王超.电气自动化中的无功补偿技术分析 广西轻工业 2008