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無功補償技術發展的現狀和實現的途徑

隨著電氣化迅速的發展，為使電氣化高功率因素能從根本上得以提升，把負序降至最低，最根本的途徑還在于與目前的濾波技術相結合，從而抵消電氣化里的諧波。最近研究表明，在先進技術支持之下，我國這方面的成績也非常突出，通過在諧波治理中使用無功補償技術，使負序降低功效和功率因數的提高在最大程度上得以實現，并在原有基礎之上形成了有效濾波通路，從而達到對電氣化里諧波予以抵銷或濾除的目的。(1)大量無功潮流由發電廠經高壓輸電站送至低壓變電站，導致大量的無功功率進行了遠距離輸送。(2)盡管電容器能將一部分諧波抵消掉，但諧波成分過多還是會對電容壽命產生影響。在電容器不可以使諧波得到有效減小之時，它自身放大作用返回使諧波強度增大。(3)由于變電站無法根據負荷變化對容量裝置進行調整，導致高負荷時功率因數太低，而在低負荷之時又會產生過補償的狀況。通常狀況下，要使無功補償技術得以實現，相關途徑如下：首先，可以安裝固定電抗器和電容器，來構成簡單諧濾波器。但是在實際的設計中，需要安裝人員以電抗器和電容器實際的功率作為出發點，從而確保其能在運行的過程中真正可以使功率因素得以提高，使負序作用得以降低。其次，應用真空斷路器，可以憑借其操作簡單、投資小的優勢得到人們喜愛。但是在實際的應用里，它的缺點便是一旦工作人員合閘，便會在電容器上面形成過高電壓，并對整個動態補償效果產生影響。最后，將電抗器、電容器、固定濾波器予以組合進行調壓。通常狀況下，電抗器或濾波器的電壓是通過對降壓變壓器的低側母線電壓進行調節來達到的，在進行調節之時，使用晶閘管通斷，對開關分接，進行無載調節，理論上不會對電氣壽命產生限制作用。

無功補償在電氣自動化里應用實例

供電設計和運行質量非常重要的評價標志便是電能質量，而電能質量非常重要的一項標志又是電壓。南京某汽輪公司最主要的業務便是加工機械，它們的大型數控設備到處都是，在大型機床的運用中變頻技術已成為工業自動化的一種趨勢。但變頻系統會產生非常嚴重的后果：造成電壓的嚴重波動和偏移；大規模非線性負荷出現，致使高次諧波產生，從而使當地供電波形產生形變。應對這一狀況具體的解決措施便是：在大型機床上面安裝無功補償的濾波裝置，由互相串聯的電抗器和電容器構成補償裝置，然后接在機床主回路上。對電抗器進行合理選用能使高頻系統造成的高次諧波得以被消除，通過無涌流的電容投切器進行就地補償，從而使功率因數得以提高。運用低壓補償裝置能使成本降低，進行就地補償能使補償可靠性得到提升，從而使線路耗損得到有效地改善。(1)目前國內比較先進的無功補償解決方案便是并聯混合式的有源濾波無功補償方案，此方案能將電力牽引符合不可控變化形成的電力濾波器的補償量過大問題解決掉，此方案當然也是某些大型的電氣自動化系統中協調式的補償技術調整方案，此技術通過混合LC和APF，注入諧波進行無功補償。因為牽引負荷是非線性的負荷，因此這里將電容C1變成動態補償的形式，如此便能得到補償裝置的拓撲結構圖，如圖1所示。在圖1中：開關在中央處理器控制之下按照負荷動態的大小將電容器組C1投入，從而使負荷無功功率動態補償得以實現，并將往系統逆返傳送容性無功進行有效控制；在中央處理器控制之下，有源濾波會向牽引供電系統里注入和負荷諧波相位相反、大小相等的反向諧波，從而達到將諧波濾除的目的；C2、L2所組成的基頻率的濾波器最主要是用在對基波提供電流通路，確保對無功功率進行補償，并對諧波形成高阻，使有源濾波器在體積和容量上都得以降低，最終減少運行的成本。(2)對晶閘調節電抗器和固定濾波器來說，因為整個系統里反并聯晶閘管和系統里的電抗器是屬于串聯的形式，通過這種電路連結的形式使固定濾波器里剩余容性和無功補償技術里的電流彼此相互抵消，使電流在系統上面達到平衡，從而使系統功率所需參數得以滿足，最終達到使系統的整體穩定性得到提高和能源得以節約的目的。(3)在可控飽和的電抗器與固定濾波器中使用無功補償技術，最主要是通過對飽和電抗器飽和的程度進行不斷的調整，來達到對整個系統里回路感性電流進行改變的目的，從而在最大程度上將感性電流控制住，使其在系統電路里的無功補償技術和無功電流能集合，使工作環境改善，使設備的經濟損失和必要損耗得以降低，最大程度將設備在工作里的噪音降低。(4)事實上，對任何無功補償技術來說，它不能在所有電氣自動化中都完完全全適用。而在有源濾波里使用無功補償技術是利用諧波器里剩余應用電流和諧波電流相反的特性，讓二者可以相互抵消，以此來達到控制整個電源電流的目的，它的特點是可控性強、靈活多變。(5)在電抗器和電容器以及固定濾波器調壓里使用無功補償技術，它是通過對系統里變壓器進行不斷的調節，使整個系統的電流得以被不斷的調節，最終達到減少系統能源耗費的目的。

無功補償技術發展的趨勢

此種裝置是通過智能控制來實現無功補償的一種裝置，它具有如下特點：能實現無涌流、頻繁的操作；動態跟蹤速度快、時間短；具有多重保護功能：諧波分量超限保護、過壓保護、缺相保護；平時不耗電，只在投切瞬間耗電，從而使成本得到有效降低；使用編碼循環形式對電容器進行投切，讓各電容器具備相同的使用率，從而延長了壽命。這項技術通過把功率開關所形成三相橋式的變流電經由電抗器或直接并聯入電網，通過與之匹配的電壓逆變技術提供超前或滯后的無功功率，以此實現無功補償。它的運行原理是通過把晶閘管形成的交流電壓串聯在相電壓上，以此對其相角和幅值加以改變，從而使無功與有功功率的調節得以實現。這項技術和上一項有所不同，這是一項動態諧波技術，能使不斷變化諧波的無功補償得以實現。現在這項技術依然面臨著電流存在高次諧波以及單臺容量低和成本高的問題。但伴隨技術的不斷發展以及電力半導體的不斷發展，此項技術必會有更好的應用前景。

總而言之，伴隨計算機技術、信息技術、電子技術等不斷的發展，各類電氣在自動化技術方面也在不停的創新，電氣自動化的發展也對生活品質和生產效率的提高起到了促進的作用。特別是在對無功補償技術加以運用之后，在應用效果上電氣自動化技術得到了非常有效的提升，不但使電能消耗量得以大幅減小，并且還使電氣自動化系統在運行安全上得到了保證，從而提升了電氣系統的經濟效益和供電質量。伴隨無功補償技術研究人員在應用經驗上的不停積累，相信無功補償技術的應用效果也會變得越來越好，從而為人們的生活和生產提供更有效、優質的服務。

本文作者：吳時孔工作單位：湛江三隆設備安裝有限公司