无功补偿技术在电气自动化领域中的具体应用

陈海燕

摘要：随着互联网技术的发展与普及，当今社会的许多行业基本实现了生产自动化，而电力行业作为我国市场中的重要部分，也正在努力发展并逐步实现自动化。其中，无功补偿技术这种新型技术的应用，为我国电力行业实现电气自动化发挥了重要的助推作用。文章主要以无功补偿技术的关键技术作为切入点，深入探讨了无功补偿技术在电气自动化中常见的应用方法，并对其具体应用形式进行了归纳。主要目的在于推进无功补偿技术在电气自动化中的应用，并在当前基础上进行技术、应用方法和应用形式的创新拓展。

关键词：无功补偿技术；电气自动化；创新拓展

随着科技的不断进步创新，我国包括电力行业在内的许多行业，逐步实现生产自动化。但是在实现自动化的过程中，特别是在电网运行过程中，提高电网运行的效率和质量也是重点。目前，我国电力运营在主要有低压网、高压网、中压网3种模式，而其中低压网和高压网运行中的稳定性是解决的重点。因此，对电力行业来讲，如何保障低压网以及高压网运行的稳定，成为当前迫切需要解决的问题。本文则针对当前电网稳定性运行问题，从无功补偿的角度，探讨务工补偿的关键技术，并重点就务工补偿的应用方法和具体应用形式进行了分析，以期为当前无功补偿的应用提供借鉴和实际的运行参考。

1 电力无功补偿的关键技术

无功补偿技术能够优化解决负序、无功功率问题，是电力行业重要的新型技术。无功补偿技术通过提高低压配电网以及高压配电网的稳定性，减少电气元件被电气自动化过程中产生的电流所破坏，从而使电气自动化系统能够稳定运行。具体来说，无功补偿的关键技术主要从电力负荷的功率因数（ Power Factor）入手[1]。

功率因数用符号cosΦ表示，是指交流电路中电压与电流之间的相位差（φ）的余弦，其数值为有功功率和视在功率（Apparent）的比值，即cosΦ=P/S.可以看出，功率因数可以通过电力设备的视在功率将大部分供给有功功率。在电力网的运行过程中，为了减少无功功率的传输和有功功率的损耗，应在合理范围之内尽可能地提高功率因数，从而提高供电设备使用功能以及电压质量。因此，在这种情况下，电压与电流之间的相位差（Φ）为0时，功率因数为l，提高功率因数便能够减少用电设备的无功功率需用量。

2 无功补偿技术在电气自动化中的应用方法

目前，无功补偿技术常用的应用方法有断路器投切电容器、晶闸管投切电容器、无源滤波器（LC滤波器）以及有源滤波器（Active Power Filter，APF）等。本研究则重点对上述几种方法进行了介绍和分析。

2.1断路器投切电容器

断路器投切电容器优势在于结构简单、成本低廉、运行简捷，而缺点是投切滤波支路在合闸时的暂态过程中会产生過电流过电压，从而对电容器及串联电抗器的运行造成影响。此外，切除滤波支路时，触头上恢复电压较高，使开关重燃概率提升，可能会重复击穿，导致电容器上较高过电压而损坏设备[2]。

2.2晶闸管投切电容器

晶闸管投切电容器的晶闸管开关没有触点，因此操作寿命极长。由于可以精确控制晶闸管的投切时刻，因而能够降低操作难度，提升电容器投入速度，并减少投切的冲击电流。晶闸管投切电容器的动态响应时间通常在0.01-0.02 s，TSC能快速跟踪冲击负荷的突变，维持最佳馈电功率因数，进行动态无功补偿，使无功补偿能够及时跟着实际需求量进行变化，降低电压波动，从而提高电能质量并节约电能。

2.3 LC滤波器

LC滤波器是利用电感、电容和电阻的组合设计构成的滤波电路，能够对主要次谐波构成低阻抗旁路.从而滤除谐波。这种方式的缺点是仅能对确定频率谐波进行滤波和固定的补偿。LC滤波器可分为单调谐滤波器、高通滤波器等若干种，在实际应用中，LC滤波器通常是由若干组单调谐滤波器和高通滤波器共同组成。其中，高通滤波器有一阶、二阶、三阶和C型4种。一阶高通滤波器由于电容需求高、基波损耗大，因此较少采用；二阶高通滤波器的滤波性能最好，但是基波损耗比三阶高；三阶高通滤波器比二阶的多一个电容，容量比很小，从而提高滤波器对基波频率的阻抗，有效降低基波损耗；C型高通滤波器的C2与L调谐在基波频率上，因此降低基波损耗。其性能介于二阶和三阶之间，缺点是基波频率失谐和元件参数漂移对其影响较大。

2.4有源滤波器

APF的基本原理是利用可关断电力电子器件产生与负荷电流谐波分量相等、相位相反的补偿电流ic，从而使电源is电流接近正弦波。其优势在于响应快、受电源阻抗影响小、没有谐振现象等，缺点是装置成本高。有源电力滤波器可以根据接入电力系统的不同方式，而分为并联型有源电力滤波器、串联型有源电力滤波器、混合型有源电力滤波器等类型。并联型有源电力滤波器在电路中作为电流源工作，适合如带阻感负载的整流电路这样具有电流源性质的谐波源；串联型有源电力滤波器在电路中作为电压源工作，适合如电容滤波形整流电路这种具有电压源型性质的谐波源。在实际应用中，应当针对谐波源的性质差异，合理使用不同的拓扑结构的有源电力滤波器。

3 无功补偿技术在电气自动化中的具体应用形式

综合前文所述，在电气自动化设备的基础上，应用无功补偿技术可以对谐波与负序开展补偿工作，尽可能地降低电能损耗，从而提高供电设备容量，控制对配电系统工作中所产生的电压。在当前我国电力行业的实际生产与传输过程中，无功补偿技术的常见应用形式主要有以下3个方面。

3.1构建真空断路器

真空断路器是指在电气自动化的实际工作过程中，通过固定晶闸管与滤波器，将两者有机融合。这种结合体在实际应用中能够稳定滤波器无功补偿产生的电流，在较短的时间内对电气自动化进行无功补偿工作，规避非必要的电能损耗。

3.2对电能用户的无功补偿

目前应用无功补偿技术对电能用户实施无功补偿时，通常使用的方法有两种。一种方法是经过无功补偿，将配电网的功率因数提高到国家相关部门所规定的标准范围，这种方法还能使电能用户得到更多电费补偿[3]。因此，还应当对相关政策进行大力的宣传推广，不但实现对广大电能用户的无功补偿，有效减少电能损耗，也加强了广大电能用户的节电意识，缓解当前我国用电紧张的情况。另一种方法是在电能用户的配电网中采用无功补偿技术，降低电能损耗，较大程度地减少电能资源浪费，有效降低用户的电费支出。

3.3对回路电流的无功补偿

这种无功补偿方式是通过调整固定滤波器低饱和电感器内部的磁能饱和程度，改变流入回路的感性电流.使其与滤波器中剩余的电容性电流相互抵销，从而实现电流平衡。再通过串联滤波器与电抗器，调节变压器的降压按钮，从而降低母线的电压，最终实现无功补偿。

4结语

综上所述，对于电气自动化而言，应用无功补偿技术不仅可以提高低压配电网、高压配电网整体性能，还减少了电气自动化运行中的电能损耗，保障电气自动化系统高效低耗地进行应用。本文就当前的无功补偿技术进行了全面分析和阐述，为未来的电网应用提供了参考。

[参考文献]

[1]刘彬.无功补偿技术在电气自动化中的应用分析[J].中国新技术新产品，2016 （7）：16

[2]孔令俊.无功补偿技术在低压配电系统中的应用[J].中国高新技术企业，2015 （4）：66-67.

[3]刘振亚，张启平，王雅婷，等.提高西北新甘青750 kV送端电网安全稳定水平的无功补偿措施研究[J].中国电机工程学报，2015 （5）：1015-1022