有关电气自动化中无功补偿技术的探讨

摘要：随着电气自动化技术和其设施设备在社会中得到的广泛应用，其涉及到的范围也紧跟着电气自动化的程度发展而得到日渐扩展。在电气自动化技术和其设施设备中有效的采用无功补偿技术，能够为电气自动化技术和其设施设备在进行运行时提供稳定安全的保航作用。

关键词： 电气自动化无功补偿 技术

中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：

前言

无功补偿技术的全称是无功功率补偿技术，在供电系统中发挥着提升电网功率因数的职能，降低输电过程中的电能耗费，改善供电的外部环境，提高供电效能，减少供电变压器的电能消耗。从这个角度来看，无功补偿的相关设备在电力供电系统中始终扮演非常关键的角色。科学的挑选补偿装置，自然而然会减少系统中电能的消耗，提升电网的质量。反之，假若选取的补偿设备不恰当或者不符合供电网络的需求，则会直接导致谐波增加、电压起伏明显等问题。

一、电气自动化发展中应用无功补偿技术的意义

随着经济与科技的共同进步，电气自动化技术也产生了日新月异的发展，目前社会许多领域和产业都应用到了电气自动化技术，例如较为常见的高速电气化铁路牵引系统、变电站等等。但是高速电气化技术的应用也存在单相电力牵引的负荷变化复杂的问题，这在某些情况下会导致注入电力系统的负序和谐波增加，同时会导致无功功率提升。

1会引起电力系统的安全性；

2会影响系统电气自动化系统的资源利用率，降低系统的总体经济效益。

就目前电气自动化系统的研究来看，其中最为明显的三大问题就是无功、负序和谐波问题，虽然国内外已经有相应的研究成果，但是对我国这样一个人口大国来说，变电所所的电气自动化应用压力更大，非线性因素所带来的不可控问题更为严重，例如近年来较为严重的大同电厂机组事故等都极为严重，而无功补偿技术是最为适合解决电气自动化系统非线性问题的技术。

二、无功补偿技术的实施方法

1一般情况下，都是由固定的电容器和电抗器所组成的谐波器进行无功补偿，因此在进行设计的时候，要考虑到去除一些指定的谐波而提高功率，从而降低能源消耗。

2通过电容器和电抗器进行调节，在进行调节的时候用晶闸管进行通断分接开关而进行调节。在应用的时候，一般也可以通过加装一些设施设备来提供较为稳定的无功功率来实现滤波，从而使其互相抵消因为负荷中产生的相反谐波电流来满足电气自动化和其设施设备的使用要求。

3通过可控的饱和电抗器磁程度来改变电气自动化及其设施设备中的电流，从而使其并联的滤波器中产生的多余的容性无功功率之间达到平衡。而使用这种可控性饱和电抗器的装置产生的一些谐波电流都会通过其电子电力的装置中产生的电流进行互相消除从而来满足进行无功功率的能源消耗的要求。

4.反并联的晶闸管在与电抗器进行串联的时候，都会产生一些多余的能源消耗，而将晶闸管与固定滤波器进行并联的时候，滤波器中产生的一些多余的容性无功功率就会与晶闸管进行无功补偿而达到平衡，从而满足能源消耗的要求。

三、无功补偿技术的基本类型

1分散补偿

分散补偿是按照分级补偿的原则来进行工作的，一般分为随机补偿、跟踪补偿和随器补偿三种分散补偿方式。随机补偿具有故障率低、维护方便、安装容易和控制性高的优点；跟踪补偿具有安全可靠的运行方式、较好的补偿效果，但其缺点就是在前期的时候投入的成本比较大；随器补偿的优点是适用性的经济型比较高，但是其缺点就是具有较大的局限性。因此要根据不同的设备采用不同的分散补偿方式。

2集中补偿

集中补偿是目前经常使用的一种无功补偿方式，一般情况下集中补偿装置是按照负荷情况的大小来进行自动的运行从而对电容器中的损耗进行无功补偿，以此有效的提高功率。此补偿方式能够有效的提高补偿效率，而且还方便管理和进行维护。

3就地补偿

就地补偿是指以就近原则为主，电气设备经由附近的电容器通过就近的原则提供所需的负荷的无功功率。就地补偿能够有效的减少电能的损失，很好的改善电压的质量，从而来改善电气设备的运行条件和启动方式，能够很好的起到节能的作用。

四、电气化铁路无功补偿技术的发展现状及其应用

近些年来，随着不断对国外先进技术的借鉴与结合，我国对于无功补偿技术和谐波综合治理方法进行了多种深入研究，其中大部分都是力求在基波下补偿牵引负荷的感性无功功率，对于提高电气的功率因数、降低负荷以及构成有效的滤波通路、滤除、抵消指定谐波有着重要作用，但是这些无功补偿技术在实现途径上各有不同，并且具有各自的特点，其中主要如下：

1真空断路器投切电容器

这个设备的主要特点是简单并且投资较小，但是却具有一定的缺点，那就是在合闸时，电容器上会产生很高的过电压，可能会导致设备的损坏，此外还由于开关寿命的限制，所以不能对其进行频繁的投切，最终影响了动态补偿的效果。

2固定滤波器和晶闸管调节电抗器

反并联晶闸管与电抗器串联，使其与并联滤波器中多余的容性无功补偿电流相抵消，最终达到平衡，以满足其对功率因数的要求，其特点是固定滤波器可以长期投入使用，而所需要的晶闸管数量却比较少，响应的速度也较快，其缺点是会产生谐波现象。

3固定滤波器和晶闸管调节变压器

这两种器械主要通过高漏抗变压器来制造麻烦，对于有功的损耗比较大，这也是这种补偿方案没有得到广泛应用的主要原因之一。

4 固定滤波器、可控饱和电抗器

主要通过调节饱和电抗器的磁饱和程度来改变流入回路的感性电流，然后让感性电流与并联滤波器中的多余容性无功功率相抵消，最终达到一个平衡点，其特点是固定滤波器的并联滤波支路可以长期投入，但是会产生谐波，对于设备来说有一定的损耗，噪声也相对较大。

5有源滤波器

有源滤波器是使用电力电子装置产生与负荷中的谐波电流以及和负序电流相位相反的电流，让其得到相互抵消，最终满足电源对总谐波和无功电流的要求，其方案特点：补偿比较灵活，调节速度较快，而且不会和系统发生谐振现象，不过有一点要注意，那就是电力电子设备的价格比较昂贵。

6固定滤波器、电容器和电抗器的调压

其主要是通过调节降压变压器的低压侧母线电压来调节、连接低压母线上的滤波器或者电抗器电压的，以最终而改变其无功出力为根本目的，在调节的过程中，利用晶闸管通断和分接开关的无载调节，从电气寿命理论上来说是不受限制的，但是在实际的应用过程中，可以通过加装来提供稳定的无功功率以及实现滤波作用。

7有源滤波器和无源滤波器

对于这一无功补偿技术的应用而言，不得不承认尚处于研究阶段，在采用有源滤波器产生和负荷中谐波电流相反的谐波电流的基础上，使得其相互抵消，最终满足电源对总谐波电流的要求，其特点是充分利用了无源补偿大容量和有源补偿的灵活性、可控性的特性。尽管，就我国的当前形势分析，已经有很多无功补偿技术得到了广泛的应用，但是伴随着我国电气自动化设备中单相电力牵引负荷变化的不断复杂化和非线性因素的不断增强，迫切要求人们对无功补偿技术应用方面有更加深入的发展与应用。

结束语

伴随科技和经济的发展，电气自动化技术在许多领域都得到了应用。但是高速电气化技术应用同样也有许多的问题尚未解决，在这种状况下就会使得电力系统里注入的谐波和负序增加，并致使无功功率的提升，它一方面会对电力系统安全性产生影响；另一方面会对电气自动化在资源利用效率上产生影响，从而使系统整体的效益降低。

参考文献

[1] 王李杨.浅析无功补偿技术在电气自动化中的应用[J]. 价值工程. 2011(06)

[2] 于士国.电气自动化中的无功补偿技术分析[J]. 硅谷. 2011(13)

[3] 丛民滋.无功补偿技术在定西配电网中的应用[J]. 水利电力机械. 2007(10)

[4] 李国栋,马德新.基于PC的电气自动化技术[J]. 黑龙江科技信息. 2011(21)