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[摘要]：随着电气自动化发展的不断深入，作为一项调节电网中无功功率分配的专用技术，无功补偿技术凭借其优越的运用性能得到了配电系统设计的青睐。本文对无功补偿技术的应用特点、关键技术、相关装置的选择及其相关运算进行相应的分析和介绍，以探讨无功补偿技术在螺杆空压机配电系统中的相关应用。
[关键词]：电气自动化 无功补偿技术 螺杆空压机配电系统
中图分类号：F407.67 文献标识码：F 文章编号：1009-914X（2012）26- 0630 -01
1无功补偿技术的应用特点
无功补偿技术的现实实现，是将容性功率负荷装置与感性功率负荷并联于同一电路，通过两者间的能量交换，使得容性负荷输出的无功功率补偿感性负荷所需的无功功率（见图1）。
将无功补偿技术应用于规模较大的配电系统，还可以有效调整电网中的电压，从而使得电网稳定性得到相应的提高。
2无功补偿技术的关键技术
2.1功率因数
根据功率因数可以将所有的用电设备划分为电阻性负荷、电感性负荷和电容性负荷三大类，而当前的绝大部分用电设备为感性负荷，致使配电系统的功率因数处于小于1的状态，导致系统中用电设备的容量无法得到充分的利用，相关的损耗也随之增加。通常功率因数大小，即可说明电网中输电线路、变压器所供给的有功功率的利用率，因此，适当的提高功率因数，可有效改进配电系统的电压质量、降低电网中供电变压器和输电线路的损耗，而实现功率因数提高的关键就是减少相关用电设备无功功率的需求量。
2.2并联电容器无功功率的补偿
应用电容器实现无功功率的补偿，是提高用电负荷功率因数的常用节电措施。由于投入或切除补偿电容器都会引起变压器负载侧电压的变化，因而需要对进行无功补偿时的电压进行相应的调整，以实现变压器负载侧电压质量的提高，而对于变压器负载侧电压在并联电容器投入和切除时进行相关调整的计算简介如下：
3无功补偿技术中补偿装置的选择
目前在无功补偿技术的实际应用中，常用的无功补偿装置有MSC、TSC和MSC+TSC三种。
1）MSC无功补偿装置。
此装置是运用机械开关以实现并联电容器的投切控制的，可以根据实际情况设置为手动或自動投切，由于量级的存在，使其相应的响应时间通常大于10s，再加上操作的过度，投切中较大合闸涌流的产生，易导致交流接触器的损坏。
MSC装置通常适用于连续工作制的工业企业，将其安装于低压配电室中以实现配电系统的集中补偿，可保证企业用电负荷特性的平稳，降低企业用电中无功负荷的变化。
2）TSC无功补偿装置。
此装置是一种新型的无功补偿装置，集电子、微机和机电一体，由晶闸管实现投切回路的控制，由于晶闸管的使用可将其响应时间和合闸涌流分别控制于100ms、3倍额定电流之内，其工作原理是：通过自动控制器以实现电网中无功电流的快速检测，再经过对比和相应的判定后，向其晶闸管发出相应的通断信号，当通断信号抵达控制回路之后，进而以过零触发电路实现电容器投切操作的有效控制。
TSC装置适用于冲击性负荷含量大且无功负荷瞬时变化大的场合。
3）MSC+TSC无功补偿装置。
此装置是以晶闸管和交流接触器并联的组合方式来实现投切回路的控制，其工作原理与TSC无功补偿装置一致，只是在其工作方式上稍有不同而已。
MSC+TSC无功补偿装置则适合的用电场所为大型商场、高层的住宅区及写字楼等。
根据无功补偿装置的不同特点及其工作原理，在实际的配电系统中需要以用电负荷为相关的依据来实现无功补偿装置的有效选择。
4螺杆空压机配电系统中无功补偿技术的应用
由于通常可将螺杆空压机配电箱分为固定面板式开关柜、防护式（封闭式）开关柜和抽屉式开关柜3大类，根据这3类的特征和用途的不同，其所用的无功补偿装置也会有所不同。例如，固定板式开关柜配电箱的防护等级较低，一般用作变电室进行集中供电，因而对其所用的无功补偿装置便为MSC装置。
基于螺杆空压机功率大、启动电流大、频繁加卸载等特性，将无功补偿技术应用于其配电系统中，主要体现在其配电线路的无功补偿上，而如何实现配电线路节点的无功功率补偿的最优控制，则是目前无功补偿技术应用于螺杆空压机配电系统中的关键所在，下文将对其配电线路单节点的无功补偿最优控制的实现进行详细的介绍。
在给定的补偿电容器的前提下，通过一定的控制可得到最高的功率因数。若配电现场电路的单节点为负荷较小或三相平衡性较小且不太重要的单节点时，为了实现其最优的控制效果，即可采用以单片机为核心的控制器，并应用线性规划的控制算法可实现电容器容量投切的有效控制。
首先，将单节点无功补偿的设定为，此时，、和分别为补偿电容所需的容量、负载的功率和负载的阻抗角，其最优的控制问题便可表示如下：
，此时式中的、和分别为所补偿的电容器的投切容量、控制状态下的最小单位容量和电容器的组数。
然后，通过对进行适当的变换后，可求解得出其最优的控制规律，即进而对所得的最优控制规律的运算式进行量化，按量化后所得的控制量实现电容器的有效投切控制，而对其功率因数的补偿可采用反馈的控制方式。
虽然就理论上而言，此类最优无功补偿控制的实现具有良好的应用效果，但是在实际的配电系统中，可根据实际情况中的具体问题，在此实现方法上进行相应的改进，如对补偿的电容器采用步进式的控制方式可实现其控制精度的有效提高等等。
5小结
应用并联电容器进行无功补偿是当前无功补偿技术应用的突出表现形式，具有一定的普遍性，其应用效果也得到了相应的认可；对于作为无功补偿技术中重要部分的关键技术的了解和相关装置的选择，是未来的无功补偿技术的发展趋势所在；而对于螺杆空压机配电系统中配电线路节点无功补偿的最优控制，可有效保证其配电系统的可靠性、抗干扰性的高要求。
参考文献：
[1]于士国.电气自动化中的无功补偿技术分析[A].硅谷.2011，（13）： 1671-597.
[2]高亢.无功补偿技术在电气自动化中的应用分析[A].动力与电气工程.2011，（09）： 1672-3791.
[3]吴京京.试论电力系统中配电线路无功补偿中存在的问题分析和改进[J].生产一线.
[关键词]：电气自动化 无功补偿技术 螺杆空压机配电系统
中图分类号：F407.67 文献标识码：F 文章编号：1009-914X（2012）26- 0630 -01
1无功补偿技术的应用特点
无功补偿技术的现实实现，是将容性功率负荷装置与感性功率负荷并联于同一电路，通过两者间的能量交换，使得容性负荷输出的无功功率补偿感性负荷所需的无功功率（见图1）。
将无功补偿技术应用于规模较大的配电系统，还可以有效调整电网中的电压，从而使得电网稳定性得到相应的提高。
2无功补偿技术的关键技术
2.1功率因数
根据功率因数可以将所有的用电设备划分为电阻性负荷、电感性负荷和电容性负荷三大类，而当前的绝大部分用电设备为感性负荷，致使配电系统的功率因数处于小于1的状态，导致系统中用电设备的容量无法得到充分的利用，相关的损耗也随之增加。通常功率因数大小，即可说明电网中输电线路、变压器所供给的有功功率的利用率，因此，适当的提高功率因数，可有效改进配电系统的电压质量、降低电网中供电变压器和输电线路的损耗，而实现功率因数提高的关键就是减少相关用电设备无功功率的需求量。
2.2并联电容器无功功率的补偿
应用电容器实现无功功率的补偿，是提高用电负荷功率因数的常用节电措施。由于投入或切除补偿电容器都会引起变压器负载侧电压的变化，因而需要对进行无功补偿时的电压进行相应的调整，以实现变压器负载侧电压质量的提高，而对于变压器负载侧电压在并联电容器投入和切除时进行相关调整的计算简介如下：
3无功补偿技术中补偿装置的选择
目前在无功补偿技术的实际应用中，常用的无功补偿装置有MSC、TSC和MSC+TSC三种。
1）MSC无功补偿装置。
此装置是运用机械开关以实现并联电容器的投切控制的，可以根据实际情况设置为手动或自動投切，由于量级的存在，使其相应的响应时间通常大于10s，再加上操作的过度，投切中较大合闸涌流的产生，易导致交流接触器的损坏。
MSC装置通常适用于连续工作制的工业企业，将其安装于低压配电室中以实现配电系统的集中补偿，可保证企业用电负荷特性的平稳，降低企业用电中无功负荷的变化。
2）TSC无功补偿装置。
此装置是一种新型的无功补偿装置，集电子、微机和机电一体，由晶闸管实现投切回路的控制，由于晶闸管的使用可将其响应时间和合闸涌流分别控制于100ms、3倍额定电流之内，其工作原理是：通过自动控制器以实现电网中无功电流的快速检测，再经过对比和相应的判定后，向其晶闸管发出相应的通断信号，当通断信号抵达控制回路之后，进而以过零触发电路实现电容器投切操作的有效控制。
TSC装置适用于冲击性负荷含量大且无功负荷瞬时变化大的场合。
3）MSC+TSC无功补偿装置。
此装置是以晶闸管和交流接触器并联的组合方式来实现投切回路的控制，其工作原理与TSC无功补偿装置一致，只是在其工作方式上稍有不同而已。
MSC+TSC无功补偿装置则适合的用电场所为大型商场、高层的住宅区及写字楼等。
根据无功补偿装置的不同特点及其工作原理，在实际的配电系统中需要以用电负荷为相关的依据来实现无功补偿装置的有效选择。
4螺杆空压机配电系统中无功补偿技术的应用
由于通常可将螺杆空压机配电箱分为固定面板式开关柜、防护式（封闭式）开关柜和抽屉式开关柜3大类，根据这3类的特征和用途的不同，其所用的无功补偿装置也会有所不同。例如，固定板式开关柜配电箱的防护等级较低，一般用作变电室进行集中供电，因而对其所用的无功补偿装置便为MSC装置。
基于螺杆空压机功率大、启动电流大、频繁加卸载等特性，将无功补偿技术应用于其配电系统中，主要体现在其配电线路的无功补偿上，而如何实现配电线路节点的无功功率补偿的最优控制，则是目前无功补偿技术应用于螺杆空压机配电系统中的关键所在，下文将对其配电线路单节点的无功补偿最优控制的实现进行详细的介绍。
在给定的补偿电容器的前提下，通过一定的控制可得到最高的功率因数。若配电现场电路的单节点为负荷较小或三相平衡性较小且不太重要的单节点时，为了实现其最优的控制效果，即可采用以单片机为核心的控制器，并应用线性规划的控制算法可实现电容器容量投切的有效控制。
首先，将单节点无功补偿的设定为，此时，、和分别为补偿电容所需的容量、负载的功率和负载的阻抗角，其最优的控制问题便可表示如下：
，此时式中的、和分别为所补偿的电容器的投切容量、控制状态下的最小单位容量和电容器的组数。
然后，通过对进行适当的变换后，可求解得出其最优的控制规律，即进而对所得的最优控制规律的运算式进行量化，按量化后所得的控制量实现电容器的有效投切控制，而对其功率因数的补偿可采用反馈的控制方式。
虽然就理论上而言，此类最优无功补偿控制的实现具有良好的应用效果，但是在实际的配电系统中，可根据实际情况中的具体问题，在此实现方法上进行相应的改进，如对补偿的电容器采用步进式的控制方式可实现其控制精度的有效提高等等。
5小结
应用并联电容器进行无功补偿是当前无功补偿技术应用的突出表现形式，具有一定的普遍性，其应用效果也得到了相应的认可；对于作为无功补偿技术中重要部分的关键技术的了解和相关装置的选择，是未来的无功补偿技术的发展趋势所在；而对于螺杆空压机配电系统中配电线路节点无功补偿的最优控制，可有效保证其配电系统的可靠性、抗干扰性的高要求。
参考文献：
[1]于士国.电气自动化中的无功补偿技术分析[A].硅谷.2011，（13）： 1671-597.
[2]高亢.无功补偿技术在电气自动化中的应用分析[A].动力与电气工程.2011，（09）： 1672-3791.
[3]吴京京.试论电力系统中配电线路无功补偿中存在的问题分析和改进[J].生产一线.