淺談電氣自動化中無功補償技術

朱江

（山西省產品質量監督檢驗研究院，山西 太原 030001）

無功補償技術一般都是用在電場和磁場之間的交換中的，從而在電氣自動化設備當中建立起一個維持磁場的功率，如果光是從字面意思來看是比較抽象的，只有將其應用進實際的過程當中，才能夠看出其重要性，發揮出其本身的作用。

1 無功補償的概述

一般地，在電氣自動化設備當中，都會自帶一個電磁線圈，而要想實現這個電磁線圈的運轉，就必須建立一個專門的磁場，這也意味著會有功率的消耗，一般都會使用字母Q來表示無功功率，單位則是乏或千乏。就比如在電動機當中，當電動機在運行的時候，都需要建立一個專門的磁場，從而來實現對轉子的旋轉，從而帶動電動機里面的機械運動，在這部分之中，電動機運行時候轉子所產生的磁場基本上都是通過電源里面的無功功率形成的。又比如，在電氣自動化中變壓器工作的時候，整個運行過程的實現也缺少不了無功功率的支持，因此，一次線圈就會形成對應的磁場，二次線圈會產生電壓。因此，如果沒有無功功率的支持，電動機是沒有辦法實現運行的，變壓器也不能實現對應的工作任務，一般正常情況下，用電設備在電源當中單獨得到有功功率的時候，還需要獲得無功功率。如果電網里面所提供的無功功率不能夠滿足實際需求的時候，就會使得電氣自動化設備得不到足夠的磁場支撐，從而失去工作的能力。也可以理解為，在沒有穩定無功功率的保障下，大部分的電氣自動化設備都沒有辦法實現正常的運行。

2 無功補償技術的類別

2.1 集中補償

集中補償屬于一種比較常用到的補償方式，在電氣自動化中，一般在應用進無功補償技術的時候第一時間想到的就是集中補償方式，該方法主要是通過將電容器安裝在母線上面，從而適當地改變功率的因數，以此全面提升變電站的終端電壓，這個時候就會在一定程度上把變壓器中的無功損耗實施補償。集中補償相對來說比較簡單，也不需要花費太多的精力和人力，一般在正常的情況下，該種方法的補償設備可以根據變壓器的實際符合狀態決定任何補償，和人工力量相比，這種方式更有效率很多，能夠在極大程度上提升功率因數，這種方法最主要的優勢就是補償效率比較高，在之后的維護工作和管理工作中處理起來也十分簡便，因此，深受專業領域的歡迎。

2.2 就地補償

從字面意思來看，就地補償就是指在電氣自動化設備上面直接安裝補償裝備，從而對其實施直接補償，這種補償方式一般都會使用到并聯電容器，而電容器則可以實現對就近的設備實施無功功率補償。當實現無功功率補償后，能夠在一定程度上消除電氣自動化設備的無功電流，從而達到降低線路能源消耗的目的。不僅如此，就地補償方法能夠有效地改善電壓的質量，以及供電的效率，對線路進行保護，從而使得其中的電壓得到一定的保護，減少電壓的流失，這樣一來，就在極大程度上改變了電氣自動化設備的運行效益。

2.3 分散補償

分散補償方式主要是針對供配電線路來說的，正常情況下，電容器言一般都是安裝在線路的指定位置上的，但所安裝的位置都距離供電設備比較近，在實際的安裝過程中，可以根據分級補償的原則來確定補償的位置。而一般地，分散補償又可以分成三種方法，每種方法都有自己的特征。比如，第一種名叫跟蹤補償，這種補償方式主要是把無功補償投切裝置當成是保護裝置的一種，從而實現母線和電容器之間的連接。這種補償方式有一個比較明顯的優勢，就是其補償效果非常好，深受歡迎，還有著較高的安全性和穩定性，但是，也有一個劣勢，就是其投資成本比較高，對于很多居民來說是一個比較大的支出。第二種是隨機補償方法，該方法主要是通過熔斷設備和電動機來實現電容器組的并聯，然后，再通過對有關裝備的使用，實現補償。該方法有著安裝簡單和方便維護、管理的優勢，并且，在后期維護時，也不會產生較大的費用。第三種補償方式即為隨器補償，這是一種針對于配電變壓器的補償方式，當配電變壓器出現空載無功狀態的時候，就可以應用這種補償方式，該方式有一個較大的優勢就是經濟適用，但也有一個缺點，就是局限性比較大。

3 無功補償技術在電氣自動化中的應用

近年來，當全球經濟得以發展的同時，我國的電氣自動化設備也嘗試著使用無功補償技術來進行改革，事實證明，在電氣自動化設備無功補償技術的應用方面，我國已經有了很大的進展。

3.1 真空斷路器投切電容器的應用

真空斷路器投切電容器有一個比較大的優勢，就是在使用的時候，不用投入太多的成本，包括前期和后期的投資費用都比較低，但沒有一件東西是十全十美的，真空斷路器投切電容器有唯一的缺點就是在合閘的時候，電容器上面會產生比較大的過電壓，當這種電壓達到一定限度的時候，就會導致其負載超載，從而對電氣自動化設備進行損壞。并且，因為開關壽命會受到比較大的限制，不能在長時間對其進行頻率且快速的使用，也就不能夠實現頻繁的投切，最終就使得動態補償效果遭到了影響。

3.2 固定濾波器和晶閘管調節電抗器的應用

該兩種設備的使用都在一定程度上提升了電氣自動化設備的運行效率，當晶閘管成反并聯狀態的時候，就會使得并聯濾波器當中有很多剩余的容性無功補償電流，而這些剩余的電流就會進行互相抵消，自動達到平衡的需求。這樣一來，就在適當范圍內實現了對功率因數的使用需求，固定濾波器和晶閘管調節電抗器的使用，可以實現長時間的使用，并且，在使用的時候，所涉及的晶閘管數量也不是特別的多，響應的速度也比較快，但是，固定濾波器和晶閘管調節電抗器也有一個缺點，就是會產生諧波現象。

3.3 固定濾波器、可控飽和電抗器的應用

電氣自動化設備中應用進無功補償技術，一定會涉及可控飽和電抗器的使用，其主要是通過對飽和電抗器的磁飽和程度進行調整來改變電流的，而這時，會產生比一些多余的無功功率，而這些功率會進行相互抵消，使其長期保持在平衡的狀態下，該設備的優勢主要體現在可以長期使用上，然而，其缺點是會產生一定的諧波，這種諧波可能不會對可控飽和電抗器產生多大的影響，但是卻會對電氣自動化設備造成比較大的影響，甚至還會形成比較大的噪音污染。

3.4 有源濾波器的應用

有源濾波器在電氣自動化設備運行中也是不可少的，當電氣自動化設備在產生負荷的時候，負荷當中的諧波電流和電流就會實現互抵，從而實現負荷電源對于總諧波、無功電流的使用需求。有源濾波器的補償方式比較靈活，在調節速度上也比較快速，并且，不會產生任何的諧振狀態，但是，在實際的應用過程中需要注意的是，應用該設備的電氣自動化設備價格一般都比較高。

3.5 固定濾波器、電容器和電抗器的應用

固定濾波器、電容器、電抗器的應用，主要是通過對變壓器的母線進行調整達到運行目的的，在傳統運行中，一般都是把無功出力當成根本性目標，而應用這三種設備就是為了將這種目標進行變更。在實際調整時，工作人員可以通過切斷閘管和分接開關實現無載調節，雖然從理念上來看，電氣自動化設備的壽命是不會遭到太多因素約束的，但是，在實際的工作過程中，還是應當適當地制造一些較為穩定的無功功率杜絕一切降低壽命的因素出現。

4 無功補償技術的應用前景

無功補償技術是在當代社會電氣自動化設備的開發之后才漸漸衍生出來的，其出現的目的就在于解決電氣自動化設備中由單相電力牽引負荷所引起來的諸多問題。然而，從目前我國電氣自動化設備的現狀出發來看，其還存在著很多的非線性問題，因此，從這一角度而言，無功補償技術還有著很大的發展空間。在諧波注入式的基礎上所發展起來的有源濾波器，在無功補償技術上有著非常大的可行性，這也充分地說明了在未來的發展中，無功補償技術會有較好的發展趨勢，再加上其各種各樣的優勢，更為今后的發展奠定了良好的基礎。

5 結語

伴隨著近年來社會經濟的不斷增長，在電氣自動化設備當中應用進無功補償技術，其主要體現在真空斷路器投切電容器、固定濾波器和晶閘管調節電抗器、可控飽和電抗器、有源濾波器以及電容器和電抗器的應用上。在未來的發展中，無功補償技術也會有比較光明的發展前景，在發展歷程中，無功補償技術經過了多年的發展，其中仍然存在著成本高、無法長期使用等缺陷，在將來的發展中，只有將這些問題逐一改善，才能夠促進其本身的發展。