电气自动化中的无功补偿技术探析

贾伟英

摘 要：我国电子自动化专业在市场经济的日益发展和电子电气水平的日益发展推动下有了飞速的进步。但是，因为电气自动化装置中单相电力牵动负荷发生变化是一项十分繁琐的工作以及非线性元素也在持续加强，所以，对电子自动化实施无功补偿技术就显得特别重要。文章中就对电子自动化中进行无偿补偿展开了阐述。

关键词：自动化；无功补偿；技术

1 无功补偿技术概述

1.1 无功功率

无功功率是一种抽象的概念，主要适用在各种电路的磁场以及电场中的互换，同时还有在电气设施中设立和维护保持磁场的功率。无功功率本身没有什么功率，是要经过转化成其他形式的能量。一般来讲，电气设施中只要含有电磁线圈，就会形成磁场，肯定就会使用无功功率，无功功率的代表符号是Q，代表单位是千乏和乏。无功功率并不是没有用处的功率。就拿电动机来说：在电动机正常运转中，需要设立和维持保护在转动的磁场，转子凭借磁场转动，才能驱使电动机设备里面的机械运转，这里讲述的转子磁场的工作原理主要是依赖电源中的无功功率二设立的；再拿变压设备来讲，其在正常作业中也需要借助无功功率，一次线圈凭借无功功率形成磁场，二次线圈借助无功功率感觉到电压。因此，假如没有无功功率，那么电动机就无法正常运行，变压设备也不能工作。所以，一般情况下，用电器不止要从电源中索求有功功率，还会索取无功功率。如果在电网的运行中缺少了无功功率，那么用电器就无法形成正常的电磁场，也就是说，电器设备将没有办法进行正常的运行工作。

1.2 无功补偿工作原理

将具有感性功率负荷的装置与容性功率负荷的装置并联接于同一电路中，能量会在这两种负荷之间相互交换。在这样的前提下，感性负荷所需的无功功率便可由容性符合输出的无功功率来补偿。这一过程实质上就是将原本应该由变压器或电网提供的无功功率，改为由交流电力电容器来进行提供。

2 无功补偿的基本类型

按照无功补偿装置所处的位置情况，可大致将其分为以下几种类型

2.1 集中补偿

现在最常使用的一种无功补偿模式是集中补偿，其工作原理是把并联的电容设备装置在变电设备的母线处，功率因数借此得到改善，以便提升变电设备的总电压，同时补偿变压设备中的无功损耗。一般来讲，补偿设备可以根据负荷大小开展自动补偿，以此提升功率因素。这种模式具有补偿效率高的有点，而且维修保护以及管理还很简单容易。

2.2 就地补偿

就地补偿顾名思义就是指将补偿装置直接安装在电气设备上对其进行无功补偿，补偿装置通常采用的都是并联电容器。电容器可以就近供给电气设备负载时所需的无功功率，进而消除设备中的无功电流，降低线路损耗。此外就地补偿还能够有效地改善电压质量，降低电压损失，以此来改善用电设备的启动以及运行条件。该补偿方式的优点是成本低、装置小易于安装在空间狭小的位置上、节能效果较好。

2.3 分散补偿

提供分配电的路线主要使用分散补偿模式，电容设备一般都装置在线路的主要用电段或者距供电器比较近的部位，在安装电容设备的时候可以根据分散补偿的特点进行确定要装置的具体部位。分散补偿主要有以下三种方法，各种方法各有各的特点：

2.3.1 跟踪补偿。跟踪补偿主要是利用无功补偿的投切设备为保护设备，并联电容设备和母线的模式。它的优点是工作运行可靠安全、补偿的效果明显。缺点是在投入的费用比较多。

2.3.2 随机性补偿。把电容设备并联在电动机和熔断设备中间，再使用对应的控制设备和电动设备一起投切。随机补偿的有点事装置简单，维护方便、发生故障率低、掌控性高。

2.3.3 跟随机器补偿。随器补偿是补偿配电变压设备空载的补偿模式。它的优点是成本低。缺点是收到的限制比较多。

3 无功补偿技术在电气自动化中的应用

近年来，我国的电气自动化方面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

3.1 无功补偿技术应用特点分析

3.1.1 真空断路设备投切电容设备。这个模式的优点是操作简单而且成本低，但是也有一定的缺点，在合闸的操作中，电容设备很容易就会产生很高的过电电压，可能会造成电器设备发生故障，除此之外还受到开关使用年限的制约，所以不能多次的开展投切，最后还是会对动态补偿的效果有所影响。

3.1.2 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。

3.1.3 固定过滤电波设备、可以掌控饱和度的电抗设备。主要经过调整饱和电抗设备的磁饱状态和程度，借助这个调整更改流进回路的感应电流，然后借助感应电流抵消多余的无功功率，以此抵达一个平衡点，其优点是固定过滤电波设备的并联过滤电波的支路能够长久使用，但是会形成谐波，会有比较大的噪音，对设备也会有一定的磨损。

3.1.4 有源滤波设备。有源滤波设备的工作原理是利用电力电子设备产生可以能够和负序电流和负荷中的谐波电流相抵消的相反的电流，最终达到电源对无功电流以及总谐波的标准，其优点是：补偿很灵活，调节无功电流以及总谐波的速度快，并且不会和设备发生一起振动的情况，不过就是电力电子机器的价格比较贵。

3.1.5 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，利用品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。

3.1.6 有源以及无源滤波设备。对于这种无功补偿模式，我们国家还在研究的进程中，使用有源滤波设备发出能够和负荷中谐波电流相抵消的反向电流，因为无源补偿具备容量比较大以及有源补偿具有可控制性和灵活的特点，把二者相结合最终达到电源对总谐波电流的标准。根据国内的现在情况来看，尽管我国已经广泛的使用无功补偿技术，但是因为电气自动化装置中的单相电力牵动着负荷，使其变化越来越繁琐以及非线性元素的持续变强，急切的需要我们对无功补偿措施进行更进入的了解和探讨。

3.2 无功补偿技术应用前景

3.2.1 无功补偿技术是随着电气自动化设备中的单相电力牵引负荷变化复杂和非线性因素增强而迫切需要被深入研究的。

3.2.2 现在，为了降低负序和组建可用的滤波通道、提升電气的功率数，或者抵消消除多余的谐波，一些电气自动化的变电所对于无功补偿措施和谐波治理方面提出了很多的无功补偿措施的使用计划。

3.2.3 根据谐波注入模式并联具有无功补偿措施的有源滤波设备，可实现性很强，因为它的设计模式充足的使用了有源补偿的可控制性、灵活性以及无源补偿的容量充沛的两个特点。

参考文献

[1]周海滨.冷兆云.马博.杜正春.郎祖强.配电网无功补偿点选择方法研究[A].中国高等学校电力系统及其自动化专业第二十四届学术年会论文集[C].2008（10）.

[2]任丕德.刘发友.周胜军.动态无功补偿技术的应用现状[J].电网技术.2008（04）.

[3]王杰.阮映琴.傅乐.计及动态负荷的电力系统静止无功补偿器（SVC）与发电机励磁控制[N].中国电机工程学报.2006（04）.