無功補償技術在電氣自動化中的具體應用

魯勁柏 唐培林

摘要：隨著社會科技與經濟的發展，電氣自動化技術也在不斷進步。電氣設備的應用范圍也更加廣泛。文章主要介紹了無功補償技術的概念及特點，并分析了無功補償技術的現狀，闡述了無功補償在電氣自動化中的應用。

關鍵詞：無功補償技術；電氣自動化；應用我國的電氣自動化技術及其設備的應用越來越廣泛。且隨著我國科技與經濟的發展，無功補償技術也運用到了變電站、高鐵等領域。且通過對電氣自動化中功率因數、諧波等問題的研究，無功補償技術的應用也更加廣泛。

1無功補償技術

1.1 無功補償技術的概念

無功補償指為達到負荷端電壓與電力網水平及經濟運行的要求，需在負荷端和電力網之間設置無線電源，如調相機與電容器。無功補償技術將電網中的功率因數提高，并將供電過程中的損耗降低，達到了提高供電效率和改善供電環境的兩重功效，其在電力供電系統中起著重要的作用。無功補償技術能將電能轉化成另一種形式的能，是電氣設備中的必備的能量，其會在電能與電網間進行規律性的轉變，且將電容的元件按照一定的比例裝入電路中，可使電容元件和電磁元件之間的電相發生相互抵消。電壓和電流的矢量間的夾角會變小，進而提高電能做功的能力。

1.2 無功補償技術的特點

無功補償技術能夠實現動態補償，通過補償無功功率的大小及頻率，使控制器中的復合開關對補償對象產生快速反應。動態補償能不與電網的阻抗產生沖突且可以跟蹤電網中的頻率變動，控制電路中的電流，將射頻干涉的程度降到最低。利用無功補償技術控制電網中的電流、電壓、功率因數及諧波等，綜合分析后結合供電系統中的指令，然后完成電容器中的投切指令，使控制器準確完整的完成操作。

2無功補償技術的現狀

隨著社會科技的發展，我國電氣化程度也得到了日益的普及。在我國的城鄉網絡的改造中，主要使用了配電綜合測試儀和無功補償控制器結合的方法，有效的穩定了電器的電壓、提高了系統的功率因數并改善了電能的質量。目前，無功補償技術主要側重于低壓系統，高壓系統是變壓器式的接入，會使晶閘管的耐壓水平受到限制。因此，進行高壓無功補償技術的研究有著重要的影響。電能的質量是供電系統的評價標準中最重要的部分，電壓會影響電能的質量，由于阻抗問題和功率因數的問題使自動化系統中無功的情況增多，而電網也會因無功情況受到影響。如電網中整體波形變化是由牽引器與電網之間的線路上的非線性負荷導致了難以制定的諧波引起的，且諧波使電壓發生偏移，影響了電能的質量，并威脅到電網的整體安全性。而無功補償技術能夠提升電氣自動化的安全性，且能降低資源的浪費。進而降低了企業的投入的成本，同時因安全性的提高，用來處理各種事故的費用也減少很多，技術的提高使資源得到了有效的利用，最終達到最大程度的經濟效益。

3無功補償技術在電氣自動化中的應用

無功補償技術對于構成有效的濾波通路、降低負荷、濾除抵消指定的諧波及提高電氣功率因數有著重要的作用，無功補償技術在生產中表現出不同的優勢與缺點，且這些無功補償技術的特點各不相同，實現途徑也不同。主要有真空斷路器投切電容器、晶閘管調節變壓器和固定濾波器、晶閘管調節電抗器和固定濾波器、有源濾波器、可控飽和電抗器和固定濾波器等。

真空斷路器投切電容器的主要特點是投資較小且簡單，但在合閘時，電容器上會有很高的過電壓產生，可能會使設備損壞，且因開關的壽命限制不能對開關進行過多的投切，并對動態補償的效果產生影響。晶閘管調節變壓器與固定濾波器會通過高漏抗變壓器制造問題，有功的損耗較大，因此這種補償方式沒有得到廣泛應用。而晶閘管調節電抗器與固定濾波器的應用主要是通過電抗器與反并聯晶閘管串聯，與并聯濾波器中的多余容性無功補償的電流相互抵消，達到平衡，以此滿足其對功率因數的需求。其中固定濾波器可以進行長期使用，且所需的晶閘管也較少，響應的速度快，但會產生諧波現象。有源濾波器是使用電子裝置產生和負序電流相位及負荷中的諧波電流相反的電流，使其相互抵消，滿足電源對無功電流及總諧波的要求。這種方案的補償較靈活，不會和系統發生諧振現象，調節速度較快，但設備價格較高。可控飽和電抗器及固定濾波器主要通過對飽和電抗器的磁飽和程度進行調節從而改變流入回路的感性電流，然后讓其與并聯濾波器中多余容性的無功功率相互抵消，達到平衡。其固定濾波器的并聯濾波器的支路能長期投入，但對設備會產生一定損耗，且產生諧波，噪聲也較大。

變電站中無功補償技術的應用較普遍，其利用不同的電壓等級的配電線路供電給用戶。且根據分級補償及就地平衡的原理，使用戶與配電線路達到無功功率的平衡，且不會損耗變電站中的無功電力。變電站要以補償無損耗為主，在變電站中的無功補償中，應以補償主變壓器的無功損耗為主。對于電壓質量不能滿足要求、負荷大的變電站，應提高電壓幅度要求選擇需要的補償容量。在變壓器處在輕負荷的情況下，應以補償容量的最小值為準。以此達到變電站的合理的補償容量。

總之，隨著社會經濟與科技的發展，我國引進了國外的先進技術，并通過對無功補償技術的研究和應用，使得無功補償技術得到提高。隨著電氣自動化行業的快速發展，無功補償技術的應用也越來越廣泛。因此，對無功補償技術及其在電氣自動化中的應用的探究是十分必要的。

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