電氣自動化中的無功補償技術探析

賈偉英

摘 要：我國電子自動化專業在市場經濟的日益發展和電子電氣水平的日益發展推動下有了飛速的進步。但是，因為電氣自動化裝置中單相電力牽動負荷發生變化是一項十分繁瑣的工作以及非線性元素也在持續加強，所以，對電子自動化實施無功補償技術就顯得特別重要。文章中就對電子自動化中進行無償補償展開了闡述。

關鍵詞：自動化；無功補償；技術

1 無功補償技術概述

1.1 無功功率

無功功率是一種抽象的概念，主要適用在各種電路的磁場以及電場中的互換，同時還有在電氣設施中設立和維護保持磁場的功率。無功功率本身沒有什么功率，是要經過轉化成其他形式的能量。一般來講，電氣設施中只要含有電磁線圈，就會形成磁場，肯定就會使用無功功率，無功功率的代表符號是Q，代表單位是千乏和乏。無功功率并不是沒有用處的功率。就拿電動機來說：在電動機正常運轉中，需要設立和維持保護在轉動的磁場，轉子憑借磁場轉動，才能驅使電動機設備里面的機械運轉，這里講述的轉子磁場的工作原理主要是依賴電源中的無功功率二設立的；再拿變壓設備來講，其在正常作業中也需要借助無功功率，一次線圈憑借無功功率形成磁場，二次線圈借助無功功率感覺到電壓。因此，假如沒有無功功率，那么電動機就無法正常運行，變壓設備也不能工作。所以，一般情況下，用電器不止要從電源中索求有功功率，還會索取無功功率。如果在電網的運行中缺少了無功功率，那么用電器就無法形成正常的電磁場，也就是說，電器設備將沒有辦法進行正常的運行工作。

1.2 無功補償工作原理

將具有感性功率負荷的裝置與容性功率負荷的裝置并聯接于同一電路中，能量會在這兩種負荷之間相互交換。在這樣的前提下，感性負荷所需的無功功率便可由容性符合輸出的無功功率來補償。這一過程實質上就是將原本應該由變壓器或電網提供的無功功率，改為由交流電力電容器來進行提供。

2 無功補償的基本類型

按照無功補償裝置所處的位置情況，可大致將其分為以下幾種類型

2.1 集中補償

現在最常使用的一種無功補償模式是集中補償，其工作原理是把并聯的電容設備裝置在變電設備的母線處，功率因數借此得到改善，以便提升變電設備的總電壓，同時補償變壓設備中的無功損耗。一般來講，補償設備可以根據負荷大小開展自動補償，以此提升功率因素。這種模式具有補償效率高的有點，而且維修保護以及管理還很簡單容易。

2.2 就地補償

就地補償顧名思義就是指將補償裝置直接安裝在電氣設備上對其進行無功補償，補償裝置通常采用的都是并聯電容器。電容器可以就近供給電氣設備負載時所需的無功功率，進而消除設備中的無功電流，降低線路損耗。此外就地補償還能夠有效地改善電壓質量，降低電壓損失，以此來改善用電設備的啟動以及運行條件。該補償方式的優點是成本低、裝置小易于安裝在空間狹小的位置上、節能效果較好。

2.3 分散補償

提供分配電的路線主要使用分散補償模式，電容設備一般都裝置在線路的主要用電段或者距供電器比較近的部位，在安裝電容設備的時候可以根據分散補償的特點進行確定要裝置的具體部位。分散補償主要有以下三種方法，各種方法各有各的特點：

2.3.1 跟蹤補償。跟蹤補償主要是利用無功補償的投切設備為保護設備，并聯電容設備和母線的模式。它的優點是工作運行可靠安全、補償的效果明顯。缺點是在投入的費用比較多。

2.3.2 隨機性補償。把電容設備并聯在電動機和熔斷設備中間，再使用對應的控制設備和電動設備一起投切。隨機補償的有點事裝置簡單，維護方便、發生故障率低、掌控性高。

2.3.3 跟隨機器補償。隨器補償是補償配電變壓設備空載的補償模式。它的優點是成本低。缺點是收到的限制比較多。

3 無功補償技術在電氣自動化中的應用

近年來，我國的電氣自動化方面對于無功補償技術和諧波綜合治理方法進行了多種深入研究，其中大部分都是力求在基波下補償牽引負荷的感性無功功率，對于提高電氣的功率因數、降低負荷以及構成有效的濾波通路、濾除、抵消指定諧波有著重要作用

3.1 無功補償技術應用特點分析

3.1.1 真空斷路設備投切電容設備。這個模式的優點是操作簡單而且成本低，但是也有一定的缺點，在合閘的操作中，電容設備很容易就會產生很高的過電電壓，可能會造成電器設備發生故障，除此之外還受到開關使用年限的制約，所以不能多次的開展投切，最后還是會對動態補償的效果有所影響。

3.1.2 固定濾波器和晶閘管調節電抗器。反并聯晶閘管與電抗器串聯，使其與并聯濾波器中多余的容性無功補償電流相抵消，最終達到平衡，以滿足其對功率因數的要求，其特點是固定濾波器可以長期投入使用，而所需要的晶閘管數量卻比較少，響應的速度也較快，其缺點是會產生諧波現象。

3.1.3 固定過濾電波設備、可以掌控飽和度的電抗設備。主要經過調整飽和電抗設備的磁飽狀態和程度，借助這個調整更改流進回路的感應電流，然后借助感應電流抵消多余的無功功率，以此抵達一個平衡點，其優點是固定過濾電波設備的并聯過濾電波的支路能夠長久使用，但是會形成諧波，會有比較大的噪音，對設備也會有一定的磨損。

3.1.4 有源濾波設備。有源濾波設備的工作原理是利用電力電子設備產生可以能夠和負序電流和負荷中的諧波電流相抵消的相反的電流，最終達到電源對無功電流以及總諧波的標準，其優點是：補償很靈活，調節無功電流以及總諧波的速度快，并且不會和設備發生一起振動的情況，不過就是電力電子機器的價格比較貴。

3.1.5 固定濾波器、電容器和電抗器的調壓。其主要是通過調節降壓變壓器的低壓側母線電壓來調節、連接低壓母線上的濾波器或者電抗器電壓的，以最終而改變其無功出力為根本目的，在調節的過程中，利用品閘管通斷和分接開關的無載調節，從電氣壽命理論上來說是不受限制的，但是在實際的應用過程中，可以通過加裝來提供穩定的無功功率以及實現濾波作用。

3.1.6 有源以及無源濾波設備。對于這種無功補償模式，我們國家還在研究的進程中，使用有源濾波設備發出能夠和負荷中諧波電流相抵消的反向電流，因為無源補償具備容量比較大以及有源補償具有可控制性和靈活的特點，把二者相結合最終達到電源對總諧波電流的標準。根據國內的現在情況來看，盡管我國已經廣泛的使用無功補償技術，但是因為電氣自動化裝置中的單相電力牽動著負荷，使其變化越來越繁瑣以及非線性元素的持續變強，急切的需要我們對無功補償措施進行更進入的了解和探討。

3.2 無功補償技術應用前景

3.2.1 無功補償技術是隨著電氣自動化設備中的單相電力牽引負荷變化復雜和非線性因素增強而迫切需要被深入研究的。

3.2.2 現在，為了降低負序和組建可用的濾波通道、提升電氣的功率數，或者抵消消除多余的諧波，一些電氣自動化的變電所對于無功補償措施和諧波治理方面提出了很多的無功補償措施的使用計劃。

3.2.3 根據諧波注入模式并聯具有無功補償措施的有源濾波設備，可實現性很強，因為它的設計模式充足的使用了有源補償的可控制性、靈活性以及無源補償的容量充沛的兩個特點。

參考文獻

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