无功补偿技术在电气领域中的发展前景

杨迪 赵杰 程旭 张若浩 朱登晶

摘要：在现如今的电力系统中，为保证电力系统的运行稳定性，用户使用的可靠性以及经济性，无功补偿是一种不得不采用的手段。主要原因在于，一旦无功功率出现不平衡，电网电压就会发生波动，导致供电质量下降;从供电方面考虑，会导致输电系统稳定性受影响，输电能力相应降低，严重时会导致短路等严重事故;负载和输电系统的功率因数下降，设备能量损失增加。因此必须在系统出现无功功率失衡时予以必要的补偿。

关键词：无功补偿技术;电气工程;供力系统

0 引言

随着经济以及科技的快速发展，其程度越来越深，电气自动化技术的应用范围也越来越广。但是，电气自动化设备中的非线性因素也在不断的增加，单向电力牵引负荷的变化规律也日益复杂，所以电网中负序与谐波的注入量和无功功率势必会增加。无功补偿技术应运而生了。它不仅能够对电网系统进行保护，同时能够增加电气自动化设备的稳定性。所以，在电气自动化设备中，无功补偿技术的应用是非常重要的，并且其前景广阔。

1 无功补偿技术简述

无功补偿技术在电气自动化中应用的主要目的是为了解决我国电网运行不稳定的问题，其中对高电压网与低电压网都有良好的效用[1]。那么什么是无功补偿技术呢？无功补偿技术就是通过对一些可以避免的损耗或者一些不能避免但能用现有技术解决损耗的减少，来提高资源的利用率，这样不仅可以提高工作效率，还可以节约资源，又可以更好保护系统的内部器件，一举两得。现在无功补偿技术已经应用在许多领域中，不仅仅在电气自动化领域，还有农业、水利、工业，武器制造等多个领域发挥了重要作用。与我们的工业生产以及生活有着重要的联系。

1.1 原理概述

无功补偿主要是解决无功功率过饱和的原因，而所谓无功功率，在电力系统的运用中有着重要作用，主要体现在电路电场和磁场中的交换作用，并可在电气设备中应用，形成可维持磁场的有效功率。从电力系统原理上看，无功功率并不对外做功，而是转变为另外一种能量形式。一般情况下，如果电气设备中具有电磁线圈，并且涉及到磁场的作用，就会消耗部分无功功率。

而无功功率补偿，就是在用户变电所或在用电设备等处装设无功功率电源，以改变电力系统中无功功率的流动，从而提高电力系统的电压水平，减小网络损耗和降低配电线路的成本节约电能[2]，保证电网安全稳定和经济地运行。

2 无功补偿在电气自动化中的运用

国家现阶段的发展中，无功补偿技术广泛应用于电网，电厂等输送电的环节当中，其中就地补偿技术和集中补偿技术应用最为广泛。电气自动化中无功补偿技术的应用技术虽热在不断提高，但是由于该技术种类繁多，涉及面较广，内容复杂，对于不同场景下使用条件不同，所以很多时候如何选择无功补偿技术，如何选择好，在我们的生产生活中显得有些不足，以至于达不到使用无功补偿技术所能带来的理想效果，也许还会浪费更多资源。为了改进这一现象，就需要我们对该技术的使用进行了解与掌握。

3 无功补偿技术在电力系统中的运用方式

3.1 静止补偿技术

静止补偿技术的核心在于静止补偿器，其能够不间断、迅速控制无功功率，即通过发送或吸收无功功率来控制受控输电系统的节点电压。

静止补偿器技术较为成熟，该产品价格低廉、维护技术简单，因此在国内依旧是很多产业的首选。经过多年的研究发展衍生出诸多类型，比較具有前景的有自饱和电抗器、可控硅控制电抗器和直流助磁饱和电抗器。在当前的电网中，由电磁交流接触器控制的电容和电抗得到大量使用，这种补偿技术不能根据无功功率的波动做出及时调整，因此是静态的。

3.2 滤波器

有源电力滤波器简称为APF，是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿，之所以称为有源，顾名思义该装置需要提供电源。

APF能实现对大小频率都变化的谐波和变化的无功进行补偿，根据直流储能元件的不同，分为电压型和电流型两种。目前得到应用的绝大多数仍是电压型。并联型有源滤波器占据多数。电流检测电路和补偿电流发生电路构成有源滤波系统的两大部分，电力检测电路从负载电流中分离出谐波电流分量和基波无功电流，然后调整其极性，发出补偿电流的指令信号[4]。

但是，该装置仍存在单台容量低、电流含高次谐波、造价高等缺点。但随着大容量、高频半导体器件的发展，这类无功补偿装置的应用前景值得期待。

4 结束语

无功补偿技术并非单一的技术，尤其是在现在科技爆炸的社会中，无功补偿技术也需要与其他的技术相互融合，相辅相成。但同时也需要随着时间流逝，不断对现有技术进行改进，弥补其不足。总之，无功补偿技术想获得快速的发展。离不开每一位科研人员的辛勤努力，更离不开国家制定的法律法规的保障以及大众的支持与理解。

无功补偿技术不仅可以提高整个电力供应系统的工作效率和稳定性，还可以既使得电力资源的损耗降低又使得输出的电力资源更加符合大众需求。无功补偿技术的利用与发展令我国乃至世界的电力资源乏问题得到极大改善，所以我们应该充分发挥无功补偿技术在电气自动化中的作用。

参考文献：

[1]曹晓东.无功功率补偿装置在港口供电系统中应用[J]，港口科技，2009（6）.

[2]黎志文.电网谐波与无功功率综合补偿方式的原理和控制策略[J]，广东科技，2009（6）.

[3]谢常华.电气自动化的发展[J]，企业导报，2010（11）.

[4]刘玉杰，周博，浅述我对无功补偿的认识Ⅱ，科技信息