电气设备的无功补偿技术研究

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无功补偿技术发展的现状和实现的途径

随着电气化迅速的发展，为使电气化高功率因素能从根本上得以提升，把负序降至最低，最根本的途径还在于与目前的滤波技术相结合，从而抵消电气化里的谐波。最近研究表明，在先进技术支持之下，我国这方面的成绩也非常突出，通过在谐波治理中使用无功补偿技术，使负序降低功效和功率因数的提高在最大程度上得以实现，并在原有基础之上形成了有效滤波通路，从而达到对电气化里谐波予以抵销或滤除的目的。(1)大量无功潮流由发电厂经高压输电站送至低压变电站，导致大量的无功功率进行了远距离输送。(2)尽管电容器能将一部分谐波抵消掉，但谐波成分过多还是会对电容寿命产生影响。在电容器不可以使谐波得到有效减小之时，它自身放大作用返回使谐波强度增大。(3)由于变电站无法根据负荷变化对容量装置进行调整，导致高负荷时功率因数太低，而在低负荷之时又会产生过补偿的状况。通常状况下，要使无功补偿技术得以实现，相关途径如下：首先，可以安装固定电抗器和电容器，来构成简单谐滤波器。但是在实际的设计中，需要安装人员以电抗器和电容器实际的功率作为出发点，从而确保其能在运行的过程中真正可以使功率因素得以提高，使负序作用得以降低。其次，应用真空断路器，可以凭借其操作简单、投资小的优势得到人们喜爱。但是在实际的应用里，它的缺点便是一旦工作人员合闸，便会在电容器上面形成过高电压，并对整个动态补偿效果产生影响。最后，将电抗器、电容器、固定滤波器予以组合进行调压。通常状况下，电抗器或滤波器的电压是通过对降压变压器的低侧母线电压进行调节来达到的，在进行调节之时，使用晶闸管通断，对开关分接，进行无载调节，理论上不会对电气寿命产生限制作用。

无功补偿在电气自动化里应用实例

供电设计和运行质量非常重要的评价标志便是电能质量，而电能质量非常重要的一项标志又是电压。南京某汽轮公司最主要的业务便是加工机械，它们的大型数控设备到处都是，在大型机床的运用中变频技术已成为工业自动化的一种趋势。但变频系统会产生非常严重的后果：造成电压的严重波动和偏移；大规模非线性负荷出现，致使高次谐波产生，从而使当地供电波形产生形变。应对这一状况具体的解决措施便是：在大型机床上面安装无功补偿的滤波装置，由互相串联的电抗器和电容器构成补偿装置，然后接在机床主回路上。对电抗器进行合理选用能使高频系统造成的高次谐波得以被消除，通过无涌流的电容投切器进行就地补偿，从而使功率因数得以提高。运用低压补偿装置能使成本降低，进行就地补偿能使补偿可靠性得到提升，从而使线路耗损得到有效地改善。(1)目前国内比较先进的无功补偿解决方案便是并联混合式的有源滤波无功补偿方案，此方案能将电力牵引符合不可控变化形成的电力滤波器的补偿量过大问题解决掉，此方案当然也是某些大型的电气自动化系统中协调式的补偿技术调整方案，此技术通过混合LC和APF，注入谐波进行无功补偿。因为牵引负荷是非线性的负荷，因此这里将电容C1变成动态补偿的形式，如此便能得到补偿装置的拓扑结构图，如图1所示。在图1中：开关在中央处理器控制之下按照负荷动态的大小将电容器组C1投入，从而使负荷无功功率动态补偿得以实现，并将往系统逆返传送容性无功进行有效控制；在中央处理器控制之下，有源滤波会向牵引供电系统里注入和负荷谐波相位相反、大小相等的反向谐波，从而达到将谐波滤除的目的；C2、L2所组成的基频率的滤波器最主要是用在对基波提供电流通路，确保对无功功率进行补偿，并对谐波形成高阻，使有源滤波器在体积和容量上都得以降低，最终减少运行的成本。(2)对晶闸调节电抗器和固定滤波器来说，因为整个系统里反并联晶闸管和系统里的电抗器是属于串联的形式，通过这种电路连结的形式使固定滤波器里剩余容性和无功补偿技术里的电流彼此相互抵消，使电流在系统上面达到平衡，从而使系统功率所需参数得以满足，最终达到使系统的整体稳定性得到提高和能源得以节约的目的。(3)在可控饱和的电抗器与固定滤波器中使用无功补偿技术，最主要是通过对饱和电抗器饱和的程度进行不断的调整，来达到对整个系统里回路感性电流进行改变的目的，从而在最大程度上将感性电流控制住，使其在系统电路里的无功补偿技术和无功电流能集合，使工作环境改善，使设备的经济损失和必要损耗得以降低，最大程度将设备在工作里的噪音降低。(4)事实上，对任何无功补偿技术来说，它不能在所有电气自动化中都完完全全适用。而在有源滤波里使用无功补偿技术是利用谐波器里剩余应用电流和谐波电流相反的特性，让二者可以相互抵消，以此来达到控制整个电源电流的目的，它的特点是可控性强、灵活多变。(5)在电抗器和电容器以及固定滤波器调压里使用无功补偿技术，它是通过对系统里变压器进行不断的调节，使整个系统的电流得以被不断的调节，最终达到减少系统能源耗费的目的。

无功补偿技术发展的趋势

此种装置是通过智能控制来实现无功补偿的一种装置，它具有如下特点：能实现无涌流、频繁的操作；动态跟踪速度快、时间短；具有多重保护功能：谐波分量超限保护、过压保护、缺相保护；平时不耗电，只在投切瞬间耗电，从而使成本得到有效降低；使用编码循环形式对电容器进行投切，让各电容器具备相同的使用率，从而延长了寿命。这项技术通过把功率开关所形成三相桥式的变流电经由电抗器或直接并联入电网，通过与之匹配的电压逆变技术提供超前或滞后的无功功率，以此实现无功补偿。它的运行原理是通过把晶闸管形成的交流电压串联在相电压上，以此对其相角和幅值加以改变，从而使无功与有功功率的调节得以实现。这项技术和上一项有所不同，这是一项动态谐波技术，能使不断变化谐波的无功补偿得以实现。现在这项技术依然面临着电流存在高次谐波以及单台容量低和成本高的问题。但伴随技术的不断发展以及电力半导体的不断发展，此项技术必会有更好的应用前景。

总而言之，伴随计算机技术、信息技术、电子技术等不断的发展，各类电气在自动化技术方面也在不停的创新，电气自动化的发展也对生活品质和生产效率的提高起到了促进的作用。特别是在对无功补偿技术加以运用之后，在应用效果上电气自动化技术得到了非常有效的提升，不但使电能消耗量得以大幅减小，并且还使电气自动化系统在运行安全上得到了保证，从而提升了电气系统的经济效益和供电质量。伴随无功补偿技术研究人员在应用经验上的不停积累，相信无功补偿技术的应用效果也会变得越来越好，从而为人们的生活和生产提供更有效、优质的服务。

本文作者：吴时孔工作单位：湛江三隆设备安装有限公司