淺析無功補償技術在電氣自動化中的應用

摘 要：當前，電氣自動化技術已經是諸多工業(yè)領域普遍使用的科學技術之一，作為電氣自動化的硬件支持，電力電子設備也普遍被諸多電網企業(yè)采用，使得無功補償技術在電氣自動化中扮演著越來越關鍵的角色。文中簡單介紹了無功補償技術有關技術要點，同時闡述了其在電器自動化領域的應用前景，為電器自動化技術的進一步研究給予理論參考。

關鍵詞：無功補償；技術；電氣；自動化；應用

引言

當今世界，各行各業(yè)發(fā)展日新月異，國家經濟逐漸增強。我國自然也不例外，近些年來在電氣自動化行業(yè)方面也取得了快速的發(fā)展。當然發(fā)展中也存在很多制約，例如由于單項電力牽引負荷變化的復雜性，非線性因素較強，因此在現(xiàn)階段電氣自動化設備中的無功補償技術方面的研究還不是非常地深入。目前，電氣自動化技術和設備在我國的制造領域中應用廣泛。

1 無功補償和特點

1.1 無功補償和作用

無功補償主要是通過在負荷端和電力網處安裝電容器或調相機等無功電源來降低其運作能耗和維持其電壓水平。

1.2 無功補償的特點

電力公司運作過程中，產生無功功率量最大的設備主要是變壓器和異步電動機，其中一部變壓器的無功功率是運作功率的50%，而異步電動機是60%，其他設備如電抗器、供電線路和整流設備無功功率也占運作功率的20%。從上述數據可知，電力公司產生的無功功率主要源于變壓器、供電線路和異步電動機等等設備。應用無功補償技術，能夠有效補償耗費的大量無功功率，從而改善電網公司的電功率因素，確保諸多電力設備節(jié)能高效運作。

2 無功補償技術

2.1 電力負荷的功率因數

功率因數的定義為變壓器和電網等設備中有功功率站其可視功率的比例。通常來說，電網公司都期望高功率因數，高功率因數的實現(xiàn)主要通過降低傳輸設備無功功率的比例和減少有功功率的損失來實現(xiàn)的，科學合理地提高用戶的功率因數，盡可能地發(fā)揮供電設備改善電壓的質量。

2.2 并聯(lián)電容器補償無功功率的作用及方法

2.2.1 并聯(lián)電容器無功補償的作用

在電網和負荷端安裝電容器，能夠通過無功補償有效的降低無效功率的比例，不僅能夠減少電網線路的損耗，而且還能夠確保電壓穩(wěn)定，是一項改善供電質量和節(jié)能環(huán)保的技術。提高功率因數不僅可以有效地降低電網有效功率的損耗量，還可以有效地降低電網的無功功率的消耗量，而且又可以有效地提高了變壓器與電力線路容量利用率及減少電壓降。所謂的并聯(lián)補償就是把被補償設備和電容器直接并接到同一個電路上去，來不斷地提高功率因數。通常將無功補償技術中采用的電容器叫做并聯(lián)電容器，此種無功補償技術已經被廣泛推廣于電網行業(yè)。

2.2.2 無功補償電壓的調整

在電網和負載紅安裝并聯(lián)電容器，電容器的接入和切斷極大程度的影響了變壓器電壓狀況，因而在應用過層中，變壓器電壓質量能夠借助電容器的接入和切斷來進行改善。

3 無功補償技術在電氣自動化中的應用

3.1 真空斷路器投切電容器

這個設備的主要特點是簡單、投入少。缺點主要在于，合閘時電容器瞬間電壓過高，從而使設備損壞；除此之外，在開關壽命的制約下，不斷地的投切變是不可能的，進而造成動態(tài)補償效果受到嚴重影響。

3.2 晶閘管固定濾波器與調節(jié)電抗器

將電抗器與反并聯(lián)晶閘管并聯(lián)，能夠較好的抵消濾波器中殘留的無功補償電流，從而確保整體平衡。這樣處理的優(yōu)點是不僅可以有效的固定濾波器還可以長期高效的使用，另一方面在晶閘管的使用數量上面也可以適當減少，并且能夠提升響應的速度。主要缺點就是諧波現(xiàn)象有可能會產生。

3.3 晶閘管調節(jié)變壓器和固定濾波器

以上兩者都是通過高漏抗變壓器進行工作的，也是因為這個工作過程中會出現(xiàn)一些難以解決的問題，使得對有功的損耗較大。正因為這些原因，此種方案一直沒有被廣泛的使用。

3.4 電抗器、固定濾波器與可控飽

工作時利用改變飽與電抗器的磁飽和程度來不斷地讓流入回路的感性電流不斷地變化，這種不斷變化的感性電流能夠非常有效地抵消并聯(lián)濾波器中的多余容性的無功功率，這樣的話就可以達到一種持久平衡。本方式的特點在于固定濾波器的并聯(lián)濾波支路能夠被長期使用，缺點在于會產生諧波，除此之外對設備的損耗較大，噪音較大。

3.5 有源濾波器相關特性

有源濾波器能夠讓專業(yè)電力電子設備產生能夠抵消負載中負序電流和諧波電流的電流，從而確保電源的無功電流和總諧波滿足技術要求。本方案的優(yōu)點主要有，可以靈活、快速方便的進行有效補償，還不會發(fā)生系統(tǒng)產生諧振。但是，它也有自己的缺點，其缺點是，電力電子設備的價格相對比較高。

3.6 電抗器、電容器和固定濾波器的調壓

這種方法主要目標在于改變無功出力，主要方式是通過改變降壓變壓器低壓側母線電壓，進而來改變低壓母線上的濾波器或者改變電抗器的電壓。這樣的調節(jié)方式是利用晶閘管通斷與分接開關的無載調節(jié)來不斷進行的，所以理論上來說在電氣的使用壽命方面是沒有制約的，但在實際操作過程中，還可以利用加裝來提供穩(wěn)定的無功功率，而且優(yōu)先的達到濾波效果。

3.7 有源和無源濾波器

本技術主要是針對無功補償的研究而產生的?，F(xiàn)今還未發(fā)展成熟，相關研究專家正在積極研究改進。試驗結果顯示，負荷中的諧波電流和濾波器產生的諧波電流流向相反，能夠相互中和，實現(xiàn)總諧波電流在規(guī)定的范圍內符合電源的具體要求。這一過程，充分展現(xiàn)了資源合理利用的優(yōu)點：無源補償充分使用和有源補償科學合理規(guī)劃，實時控制使用相結合的機制特性。從我國目前國情來看，無功補償技術備受領域內眾多學者所關注，不過隨著時代的發(fā)展，科技不斷進步，我國在電氣自動化方面發(fā)展越來越快，其中單相電力牽引負荷變化及非線性因素方面技術日趨成熟，這就導致我們需要在于無功補償技術方面更加努力探討研究，以便更加適應社會需要。

4 結語

綜上所述，就目前形勢而言，還是要要求人們在電氣自動化的大前提下充分應用無功補償技術，分析與探討無功補償技術在電氣自動化中的應用，不斷對國外先進技術的借鑒與結合，使無功補償技術在我國的電氣自動化領域得到更好的應用與發(fā)展。

參考文獻

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