无功补偿技术在电气自动化中的具体应用

鲁劲柏 唐培林

摘要：随着社会科技与经济的发展，电气自动化技术也在不断进步。电气设备的应用范围也更加广泛。文章主要介绍了无功补偿技术的概念及特点，并分析了无功补偿技术的现状，阐述了无功补偿在电气自动化中的应用。

关键词：无功补偿技术；电气自动化；应用我国的电气自动化技术及其设备的应用越来越广泛。且随着我国科技与经济的发展，无功补偿技术也运用到了变电站、高铁等领域。且通过对电气自动化中功率因数、谐波等问题的研究，无功补偿技术的应用也更加广泛。

1无功补偿技术

1.1 无功补偿技术的概念

无功补偿指为达到负荷端电压与电力网水平及经济运行的要求，需在负荷端和电力网之间设置无线电源，如调相机与电容器。无功补偿技术将电网中的功率因数提高，并将供电过程中的损耗降低，达到了提高供电效率和改善供电环境的两重功效，其在电力供电系统中起着重要的作用。无功补偿技术能将电能转化成另一种形式的能，是电气设备中的必备的能量，其会在电能与电网间进行规律性的转变，且将电容的元件按照一定的比例装入电路中，可使电容元件和电磁元件之间的电相发生相互抵消。电压和电流的矢量间的夹角会变小，进而提高电能做功的能力。

1.2 无功补偿技术的特点

无功补偿技术能够实现动态补偿，通过补偿无功功率的大小及频率，使控制器中的复合开关对补偿对象产生快速反应。动态补偿能不与电网的阻抗产生冲突且可以跟踪电网中的频率变动，控制电路中的电流，将射频干涉的程度降到最低。利用无功补偿技术控制电网中的电流、电压、功率因数及谐波等，综合分析后结合供电系统中的指令，然后完成电容器中的投切指令，使控制器准确完整的完成操作。

2无功补偿技术的现状

随着社会科技的发展，我国电气化程度也得到了日益的普及。在我国的城乡网络的改造中，主要使用了配电综合测试仪和无功补偿控制器结合的方法，有效的稳定了电器的电压、提高了系统的功率因数并改善了电能的质量。目前，无功补偿技术主要侧重于低压系统，高压系统是变压器式的接入，会使晶闸管的耐压水平受到限制。因此，进行高压无功补偿技术的研究有着重要的影响。电能的质量是供电系统的评价标准中最重要的部分，电压会影响电能的质量，由于阻抗问题和功率因数的问题使自动化系统中无功的情况增多，而电网也会因无功情况受到影响。如电网中整体波形变化是由牵引器与电网之间的线路上的非线性负荷导致了难以制定的谐波引起的，且谐波使电压发生偏移，影响了电能的质量，并威胁到电網的整体安全性。而无功补偿技术能够提升电气自动化的安全性，且能降低资源的浪费。进而降低了企业的投入的成本，同时因安全性的提高，用来处理各种事故的费用也减少很多，技术的提高使资源得到了有效的利用，最终达到最大程度的经济效益。

3无功补偿技术在电气自动化中的应用

无功补偿技术对于构成有效的滤波通路、降低负荷、滤除抵消指定的谐波及提高电气功率因数有着重要的作用，无功补偿技术在生产中表现出不同的优势与缺点，且这些无功补偿技术的特点各不相同，实现途径也不同。主要有真空断路器投切电容器、晶闸管调节变压器和固定滤波器、晶闸管调节电抗器和固定滤波器、有源滤波器、可控饱和电抗器和固定滤波器等。

真空断路器投切电容器的主要特点是投资较小且简单，但在合闸时，电容器上会有很高的过电压产生，可能会使设备损坏，且因开关的寿命限制不能对开关进行过多的投切，并对动态补偿的效果产生影响。晶闸管调节变压器与固定滤波器会通过高漏抗变压器制造问题，有功的损耗较大，因此这种补偿方式没有得到广泛应用。而晶闸管调节电抗器与固定滤波器的应用主要是通过电抗器与反并联晶闸管串联，与并联滤波器中的多余容性无功补偿的电流相互抵消，达到平衡，以此满足其对功率因数的需求。其中固定滤波器可以进行长期使用，且所需的晶闸管也较少，响应的速度快，但会产生谐波现象。有源滤波器是使用电子装置产生和负序电流相位及负荷中的谐波电流相反的电流，使其相互抵消，满足电源对无功电流及总谐波的要求。这种方案的补偿较灵活，不会和系统发生谐振现象，调节速度较快，但设备价格较高。可控饱和电抗器及固定滤波器主要通过对饱和电抗器的磁饱和程度进行调节从而改变流入回路的感性电流，然后让其与并联滤波器中多余容性的无功功率相互抵消，达到平衡。其固定滤波器的并联滤波器的支路能长期投入，但对设备会产生一定损耗，且产生谐波，噪声也较大。

变电站中无功补偿技术的应用较普遍，其利用不同的电压等级的配电线路供电给用户。且根据分级补偿及就地平衡的原理，使用户与配电线路达到无功功率的平衡，且不会损耗变电站中的无功电力。变电站要以补偿无损耗为主，在变电站中的无功补偿中，应以补偿主变压器的无功损耗为主。对于电压质量不能满足要求、负荷大的变电站，应提高电压幅度要求选择需要的补偿容量。在变压器处在轻负荷的情况下，应以补偿容量的最小值为准。以此达到变电站的合理的补偿容量。

总之，随着社会经济与科技的发展，我国引进了国外的先进技术，并通过对无功补偿技术的研究和应用，使得无功补偿技术得到提高。随着电气自动化行业的快速发展，无功补偿技术的应用也越来越广泛。因此，对无功补偿技术及其在电气自动化中的应用的探究是十分必要的。

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