天津市大港油田集团建设监理有限责任公司天津300280
摘要：在我国经济不断发展的过程中，电气自动化已经广泛的应用于各个领域中，其不仅能够推动我国工业化的发展进程，同时也能够促进我国经济的发展。在电气自动化化工，无功补偿技术能够起到十分重要的作用。本文主要对无功补偿技术的重要性和危害继续分析，并讨论了无功补偿技术对电能电压质量、经济运行中的线损影响，简要探讨了如何解决无功补偿技术在电气自动化应用中的问题，以及实际运行中无功补偿装置的维护。
关键词：无功补偿；技术；电气；自动化；应用
1、无功补偿概述
在电网调度运行中，当交流电通过纯电阻的时候，电能全部转化成了热能，而在通过纯容性或者纯感性负载的时候，并不做功。也就是说没有消耗电能，即为无功功率。但在电网的运行中，一般不存在纯感性或纯容性的负载，因此，当电流通过混合性的负载时，有一部分是做功的，有一部分不做功，功率因素小于1时，如果要想提高电能的利用效率，则应进行电网调度运行的无功补偿。无功补偿技术又可称之为无功电压的控制服务技术，指的是发电机组向运行电网注入定额功率，用以维持电网的正常运行，保证输电线路电压的总体平衡，加强对电力运行情况的控制，在电力系统出现故障时，能够利用无功补偿技术防止整个电网系统的瘫痪。
2、实现无功补偿的方法
2.1使用晶闸管调节变压器和固定滤波器的方法。这两种设备可以用高漏抗变压器，对其导致有功损耗，所以晶闸管调节变压器和固定滤波器这两种装置在实际生产过程中并没有得到广泛的应用。
2.2使用真空断路器投切电容器方案。真空断路器的价格便宜，操作简单，但是他在合闸时电容器上所产生的电压非常高，很容易烧坏其他设备，而且这种设备的开关寿命也非常有限，不能够进行频繁的投切，给予以上这些弊端，这种设备大大影响了设备的补偿效果。
2.3使用有源滤波器方案。有源滤波器会让电子装备产生与负序电流相反的电流，让这些电流在装置中会想抵消，满足电源总谐波以及无功电流的需要，这种方案的特点是补偿灵活，不会与各个系统之间产生谐振的现象，调节和恢复的速度也是非常快的。但是有一点需要引起注意，那就是这种装备的价格通常是非常昂贵的。
3、无功补偿技术在电气自动化中的具体应用
我国早在几十年前，即开展了对无功补偿技术的系统研究和应用。近年来，随着我国电气自动化的发展和相关先进技术的采用，多种无功补偿装置在我国电气自动化中得到了更为广泛的应用与普及，例如静止无功功率发生器（SVG）、统一潮流控制器（UPFC）、有源电力滤波器（APF）等等。
3.1同步调相机
同步调相机是指当同步电动机不带负荷空载运行时，并专门向电网输送无功功率的装置，也是一种动态运动无功补偿装置。同步调相机在过励磁运行时，它向系统供给感性无功功率而起到无功电源的作用，能提高系统电压；在欠励磁运行时，它从系统吸收感性无功功率而起到无功负荷的作用，可降低系统电压。自上世纪50年代左右，同步调相机已初步应用于电力系统的电压和无功功率的控制当中，并主要装设在变电所，和变压器相连接。该装置的主要优点是可根据电压平滑的调节输入或输出功率，但是存在着运行维护复杂、响应速度慢、有功损耗量大等明显缺陷，因此近年来应用率已逐步降低。
3.2静止无功功率补偿器（SVC）
静止无功功率补偿器是指其输出随电力系统特定的控制参数，而变化的并联连接的静止无功功率发生装置或无功功率吸收装置，主要包括了饱和电抗器、晶闸管控制电抗器和晶闸管投切电容器。和同步调相机相比，SVC是一种完全静止的设备，但是其无功补偿的过程是动态的，即可根据系统无功功率的需求或者电压的变化，来实现自动跟踪补偿。SVC的一个最主要的特点是依靠晶闸管等电力电子元件来完成调节或投切功能，从而可实现频繁的调节和投切，其动作速度是毫秒级的，远比机械设备的动作速度更快。
目前，SVC已被广泛应用于电气自动化的各个领域中。在输电系统中，SVC可有效控制因长距离输电线路甩负荷、空载效应等引起的过电压；可明显改善暂态稳定抑制系统的无功功率和电压振荡；可维持输电线路的电压，提高线路输送有用功的能力。在工业网系统中，SVC可调节负荷功率因素，限制无功功率向系统倒流，从而减少无功功率引起的损耗，稳定系统电压；还可平衡三相负荷，减少工业网对通信系统的干扰，从而提高用电的质量。
3.3静止无功功率发生器（SVG）
静止无功功率发生器是指由自换相的电力半导体桥式变流器，来进行发生和吸收无功功率的动态补偿装置。在上文中所介绍的同步调相机、静止无功功率补偿器，由于这些设备中储能元件的时滞影响，普遍存在着连续可控性差、恒阻抗性差等缺陷，无法实现瞬时无功功率的控制。而SVG在电气自动化中的应用，则不存在以上缺陷，它可通过电路吸收或发出满足要求的无功功率，实现集动态补偿无功功率和容性无功功率于一身，并具有以下特点：①在提高系统的暂态稳定性，降低阻尼系统振荡性等方面的性能，极大的优于传统的同步调相机。②采用数字控制技术，设备可靠性高，基本不需要维护，从而极大节省了维护费用。同时，可通过调度中心EMS实行无功功率潮流和电压的最优化控制。③控制灵活、调节速度快、调节范围广，在感性和容性运行工况下均可实现连续、快速的调节，响应速度可达到毫秒级。
3.4统一潮流控制器（UPFC）
统一潮流控制器是在一台SVG和一台静止同步串联补偿器（SSSC）复合而成的，具有一个共同统一控制系统的新型潮流控制器。通过UPFC，不仅可以连续改变输出电压的幅值和相位，而且可以实现对电气设备及线路无功功率、有功功率潮流的控制。UPFC的功能，主要包括了以下几个方面：①可分别或者同时对电力系统的有功功率、无功功率及电压进行调节和控制，可以对交流输电系统进行实时控制和动态补偿，并提供了多种补偿功能，从而极大的优化了系统运行效率，提高了系统的暂态稳定性和运行质量。②可实现对线路潮流的准确调节，提高线路电力的输送能力，保障系统的暂态稳定性。③可以独立的控制电气设备及线路中的有功功率和无功功率，并可作为并联或串联的无功功率补偿器。
3.5有源电力滤波器（APF）
有源电力滤波器是由全控电力电子器件组成的变流器，提供与补偿电流（电压）大小相等、极性相反的电流（电压），以抑制负载所产生的有害电流（电压）的主动式综合补偿装置。APF在电气自动化中的应用，可利用适当的电路结构和控制技术，实现高次谐波补偿、三相不对称补偿、补偿点电压稳定、电压差补偿、功率因素补偿等多种补偿方式。与其它补偿装置相比，APF在电气自动化中应用，主要有以下几方面优点：①能对频率和大小都变化的谐波实现动态补偿，并能跟踪补偿多次谐波，对补偿对象的变化也有极快的响应。②不仅可补偿各次谐波，还可抑制闪变，补偿无功功率。在运行过程中装置基本不消耗功率，因此运行效率远高于串联LC滤波器。③补偿方式灵活，既可对一个谐波和无功单独补偿，也可对多个谐波和无功集中补偿。④补偿无功功率时无需储能元件，补偿谐波时所需的储能元件容量也较小，因此装置总体积较小，可极大减少占地面积。
结语
直到今天，我国对无功补偿采用了很多技术和方法，可是随着现在电气自动化应用范围的越来越广泛，电器自动化对电网造成的各种不利因素也在不断增加，因此，研发电气自动化设备的无功补偿就具有非常现实的意义。
参考文献：
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