无功补偿技术在电气自动化中的应用研究张洪峰

无功补偿技术在电气自动化中的应用研究张洪峰

张洪峰

山东华宇工学院山东德州253034

摘要：随着社会的快速发展，以及科学技术的不断提高，我国的电气自动化技术也获得了长足的发展，在目前的社会形势下，在电气自动化系统中应用无功补偿技术降低了无功功率，减少对电能的损耗，在今后使用无功补偿技术是一种必然的趋势。为此，本文主要对无功补偿技术的基本原理、应用情况进行了详细的分析，以供广大同仁参考借鉴。

关键词：无功补偿技术；电气自动化；应用

引言

所谓的电气自动化是指涉及到电气生产和计算机工程等多门综合性技术以及方法原理，作为传统的专业，它囊括了电力电子设备及技术要素，也包括了电力基础、数学工程在内的一系列理论基础，其特点是计算机技术与自动化技术相结合，为实现工业生产技术的电气化、自动化。电气自动化中无功补偿技术的应用有着自身的必要性，它的技术通俗来说就是将低压变压器传输过来的无用功率变为有用功率，所以，要想电气自动化水平能够稳定运行，就要从无功补偿技术问题入手，提高技术的水平。

1电气自动化工程的发展现状

随着经济的发展和科学技术的进步，电气工程技术也不断被注入了新的血液，活力倍增，不断发展，逐渐成为了推动现代化建设的重要功臣。在这几十年的发展历程中，电气自动化控制系统不断突破自我，获得发展，取得了举世瞩目的成就。但是，与国外的发展水平相比，我国电气自动化控制系统的水平还有待进一步提高。从目前的发展状况来看，电气自动化控制系统正朝着信息集成化、标准语言的规范化和监控集中化3个方向发展。只有不断完善电气自动化工程控制系统，实现电气自动化工程的长足发展，才能促进我国经济的持续发展，实现中华民族伟大复兴的中国梦。作为电气自动化工程中的重要技术，无功补偿技术也在不断发展和完善，为推动我国经济发展作出了重要贡献。

2无功补偿技术的基本原理

我们知道在电气自动化运行的过程中既会产生有功功率也会产生无功功率。有功功率指的是将电能转化成了机械能或者热能等其它形式的能。而无功功率则是不消耗电能，直接将电能与其他形式的能进行转化。减小无功功率在电网中的流动，就能够降低线路以及变压器因为输送无功功率而白白产生的电能损耗。

3无功补偿技术的意义

我们知道负序、谐波以及无功是电气自动化系统中三大重点的问题，随着科学技术的发展，电器自动化领域的研究也在不断的进行着进步，比如，在变电站，高铁牵引系统之中都在应用者电气自动化技术，但是却存在着有关单相电力牵引的负荷复杂变化的问题，也正是由于这个问题，导致整个电力系统之中的谐波以及负序大大增加，也会使得无功功率进行提升，虽然我国已经对如何应对这些问题进行了一定的研究，但是依旧面临着较重的压力，而且非线性因素带来的不可控问题变得更为严重。严重时甚至会带来较为大型的事故，为社会以及企业会带来较为严重的损失，在电气自动化系统中引入无功补偿技术，能够解决电气自动化系统非线性问题。

4无功补偿技术在变电所电气自动化设备上的应用

国内很多变电所近年来注重借鉴与结合国外先进技术，针对无功补偿技术和谐波综合治理方法系统地开展相关研究工作，基本上都是基于基波补偿牵引负荷的感性无功功率对电气功率因数进行提高、对负荷进行降低，从而形成有效的滤波通路，可以实现滤除、抵消指定谐波的作用，由于在实现途径上无功补偿技术各自具有不同的特点，而在以下几个设备上的具有各不相同的应用效果。

4.1真空断路器投切电容器

该设备具有结构简单且投资较小的优点，但最主要的缺点之一就是电容器在合闸时会产生较高的过电压，即有可能损坏设备，而且开关由于受到使用寿命的限制，不能频繁对其投切，因而对动态补偿效果将造成重要影响。

4.2晶闸管调节电抗器与固定滤波器

将晶闸管反并联后再串联电抗器，可抵消其与滤波器并联中产生多余的容性无功补偿电流，进而使对功率因数的要求得以满足并实现平衡，其具有固定滤波器能长期使用的特点，只是需要较少的晶闸管，具有快速响应的优点，不足之处是会出现谐波现象。

4.3晶闸管调节变压器与固定滤波器

这两种设备主要由于受高漏抗变压器影响而具有较大的有功损耗，这也是无功补偿技术没能得到广泛应用的一个重要原因。

4.4可控饱和电抗器及固定滤波器

这两种设备主要利用对饱和电抗器的磁饱和程度进行调节使流入回路的感性电流得到改变，再抵消相并联的感性电流与滤波器中多余容性无功功率进而实现平衡，尽管固定滤波器的并联滤波支路具有可长期投入的特点，但对于设备依然会形成具有一定损耗的谐波，而且也具有相对较大的噪声。

4.5有源滤波器

有源滤波器主要通过电力电子装置产生相互抵消的相位相反的负序电流和负荷中的谐波电流，进而实现电源对无功电流与总谐波的要求。具有补偿灵活，调速快，不与系统产生谐振现象的特点，只是在价格上该设备较为昂贵。

4.6调压固定滤波器、电抗器和电容器

这几种设备主要是通过调节对降压变压器的低压侧母线电压进行调节，与电抗器或低压母线上的滤波器电压相连接，实现对此设备无功出力进行改变的目标，利用分接开关的无载和晶闸管通断进行必要的调节过程，在理论上来说其寿命是不会受到限制的，只是在实际的应用过程中，采用加装使提供的无功功率稳定，从而起到滤波的作用。

4.7无源滤波器与有源滤波器

无功补偿技术在这两种设备上的应用还处于研究阶段，相互抵消因有源滤波器形成的同负荷中的相反谐波电流，进而达到电源对总谐波电流的需要，充分利用无源对大容量的补偿和有源补偿所具有的灵活可控特点。

目前国内虽然有众多的无功补偿技术日益得到广泛应用，但由于受到很多负荷不断变化的设备和一些非线性因素的影响，对无功补偿技术的应用也提出了更高的要求。

5无功补偿技术的应用效果

电气自动化中无功补偿技术近年来得到迅速发展，在实际应用中，随着电气自动化设备中变化复杂的负荷及不断增加的非线性因素而需要进行深入研究。为使电气功率因数提高、负序降低并形成有效滤波通路或将产生的谐波滤除或进行抵消，很多变电站已提出了很多技术方案用于实现无功补偿并进行谐波治理。以谐波注入式为基础与混合有源滤波器相并联的无功补偿技术在实际应用中由于其在设计方案中利用大容量进行无源补偿、灵活可控的有源补偿两个优点，而具有很强的可行性。

6结束语

随着我国经济的发展，电气自动化工程控制系统成为了我国经济体系中的重要组成部分，对推动经济的发展有非常重要的作用。尤其是无功补偿技术在电气自动化中的应用，极大地降低了电能线损，提高了电网的稳定性和安全性，为用户提供了优质电压。现阶段，随着科技的发展，无功补偿技术也在不断完善和发展，在电网中发挥着越来越重要的作用，应该重视对无功补偿技术的研究和创新，从而推动我国电气自动化工程的发展。

参考文献

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