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摘 要：随着电气自动化技术的不断发展，电气化自动化设备在实际应用时，其内部的单相电力牵引负荷变化越加复杂，非线性因素的影响力也不断增强，在这样的前提背景下，极有必要对电气自动化技术中的无功补偿技术进行深入研究。本文基于高速电气化铁路背景，对其自动化下的无功补偿技术作详细分析，并得出相关结论供同行参考。
关键词：电气自动化；自动化设备；无功补偿技术；分析
随着电气自动化技术的不断发展与进步，在其技术之上衍生出来的电气自动化无功补偿技术及其相关的设备，已在国民生产、生活中得到了广泛的应用。比较常见的，如供电变电站、高速电气化铁路牵引系统等等。电气自动化无功补偿技术的主要作用是自动补偿设备运行过程中所产生的过大的无功功率，达到提高功率因素，降低负序的目的。
1、电气化铁路无功补偿技术的研究、应用情况
近年来，国内外针对自动化铁路变电所的设计的作了大量研究，尤其是自动化铁路变电所的无功补偿技术。所有研究人员都希望通过试验研究能够得出一个或多个能够有效处理基波补偿牵引负荷下的感性无功功率的办法，以达到提高电气功率、降低电气负荷、抵消谐波的目的。事实上，在大量研究工作中，研究人员也研发和探索出了多种有效的解决方法，比如在变电系统中安装固定的电容器+单调谐滤波器，或者安装真空断路器投切电容器等等。下面对现有的，并且常见的几种电气化铁路无功补偿技术进行分析介绍。
1.1固定电容器+单调谐滤波器。无可厚非，该方法可在一定程度上实现电气设备无功补偿，但值得一提的是，在使用该方法来进行无功补偿时，需要在设计初期先行过滤掉指定的谐波，并配合实施有效措施来提高电气的功率因数，降低其负序。
1.2真空断路器投切电容器。在电气化铁路变电系统中安装真空断路器投切电容器的最大优点是，操作工艺简单方便，且投资成本低，具有较高的经济性。但该方法也具有一定的缺点，主要表现为：合闸或开启电路时，电容器内部所产生的电压往往过大，容易给设备造成影响和损毁；另外，由于投切电容器的开关的书名有限，在频繁和反复的投切、开合中容易损坏，进而影响电气的动态补偿效果。
1.3固定滤波器+晶闸管调节电抗器。该种解决方法在实际应用时，需要将反并联的晶闸管与电抗器进行串联，以保证固定的并联滤波器中的容性无功补偿电流能够保持平衡，并能完全、充分的满足电气功率因数要求。该技术的最大优点是：如果固定滤波器可长期投入，那么在应用中所需要的晶闸管数量就会相对减少，响应速度在一定程度上会有所提高。而唯一的缺点是在应用和运行过程中容易产生谐波，影响无功补偿效果。
1.4固定滤波器+可控饱和电抗器。该项技术通过调节饱和电抗器磁的饱和程度来达到改变感性电流大小以及均衡度的目的，流入回路的感性电流被改变之后，其能够与并联滤波器一些多余的容幸无功功率保持平衡，进而实现无功补偿。该项技术的主要优点是：固定滤波器可实现长期投入，与之并联的滤波器支路也可长期投入；而缺点仍然是在运行中容易产生谐波和噪音，并且功率损耗较大。
1.5有源滤波器。有源滤波器英文简称“APF”，主要工作原理是：利用相关电力电子设备来产生一个与负荷中谐波电流相位相反的电流，使该电流与负荷谐波电流相互抵消，达到电源总谐波以及电流无功率的要求。该技术的优点是无功补偿灵活，电流的调节速度相对较快，且不会和电力系统产生谐振；缺点是相关电力电子设备的购进价格较为昂贵，经济价值较高。
1.6有源滤波器+无源滤波器。上述说到有源滤波器是通过电子设备产生与负荷谐波电流相位相反的电流来实现无功补偿的，而如果将有源滤波器和无源滤波器结合起来，其具体的工作原理又会有所变化。尽管当前“有源”和“无源”滤波器结合技术还处于研究阶段，但不可否认的是，这一技术同样能够充分利用无源补偿技术的大容量，以及有源补偿技术灵活、可控性来实现电气铁路无功补偿。
1.7固定滤波器+电容器+电抗器调压。通过调节降压变压器低压侧的母线电压来调节连接在低压母线上的滤波器或电抗器的电压，从而改变其无功出力。调节时，用晶闸管通断，分接开关无载调节，电气寿命理论上不受限制。
虽然目前无功补偿技术已有不同的实现途径和应用，但随着电气自动化设备中的单相电力牵引负荷变化复杂和非线性因素增强，需要研究新的无功补偿技术及其实现方式。
2、基于谐波注入式并联混合有源滤波器的无功补偿技术及方案
为了有效地解决由于电力牵引负荷变化复杂和非线性因素引起的有源电力滤波器补偿容量过大的问题，这里提出采用有源滤波器（APF）和无源滤波器（LC）混合，对APF和LC的混合采用是谐波注入式的无功补偿方案。由于牵引负荷为非线性负荷，在此借鉴反无功控制相对较好的LAMSC型低压智能投切电容器动态无功补偿成套装置的方法，可将电容C1改为动态补偿形式。
在改进后的谐振注入式混合补偿器拓扑结构中，开关是在中央处理器的控制下根据负荷的大小动态投入电容器组C1，实现对负荷无功功率的动态补偿，并有效的控制向系统返送容性无功；有源滤波在中央处理器的控制下向牵引供电系统注入与负荷谐波大小相等。相位相反的反向谐波，实现滤除谐波的目的；C2，L2组成基频率滤波器主要是用于提供基波的电流通路，保证无功功率的补偿，并对于谐波形成高阻，从而降低有源滤波器的容量与体积，并减少运行成本。
3、对于应用效果的总结
3.1无功补偿技术是随着电气自动化设备中的单相电力牵引负荷变化复杂和非线性因素增强而迫切需要被深入研究的。
3.2新阶段，为了提高电气的功率因数、降低负序以及构成有效的滤波通路，或者滤除、抵消指定的谐波，一些电气化铁道的变电站已经在无功补偿技术和谐波综合治理方面提出了更多的无功补偿技术应用方案。
3.3基于谐波注入式并联混合有源滤波器的无功补偿技术具有很强的可行性，因为其设计的实现方案充分的利用了无源补偿大容量、有源补偿灵活性和可控性两个优点。
4、结束语
综上所述，随着电气自动化设备中的单相电力牵引负荷变化复杂和非线性因素增强，需要对电气自动化中的无功补偿技术进行深入研究；为了提高功率因数，降低负序，并构成有效的滤波通路，滤除或抵消指定谐波，我国电气化铁道变电所已对无功补偿与谐波综合治理提出了多种无功补偿方案，充分利用无源补偿的大容量和有源补偿的灵活性、可控性，具有一定的可行性。■
参考文献
[1]王超.电气自动化中的无功补偿技术分析[J].廣西轻工业.2008（05）
[2]丛民滋.无功补偿技术在定西配电网中的应用[J].水利电力机械.2007（10）
[3]李良，崔家才.无功补偿技术在矿井供电中的几点体会[J].中国产业.2011（06）
关键词：电气自动化；自动化设备；无功补偿技术；分析
随着电气自动化技术的不断发展与进步，在其技术之上衍生出来的电气自动化无功补偿技术及其相关的设备，已在国民生产、生活中得到了广泛的应用。比较常见的，如供电变电站、高速电气化铁路牵引系统等等。电气自动化无功补偿技术的主要作用是自动补偿设备运行过程中所产生的过大的无功功率，达到提高功率因素，降低负序的目的。
1、电气化铁路无功补偿技术的研究、应用情况
近年来，国内外针对自动化铁路变电所的设计的作了大量研究，尤其是自动化铁路变电所的无功补偿技术。所有研究人员都希望通过试验研究能够得出一个或多个能够有效处理基波补偿牵引负荷下的感性无功功率的办法，以达到提高电气功率、降低电气负荷、抵消谐波的目的。事实上，在大量研究工作中，研究人员也研发和探索出了多种有效的解决方法，比如在变电系统中安装固定的电容器+单调谐滤波器，或者安装真空断路器投切电容器等等。下面对现有的，并且常见的几种电气化铁路无功补偿技术进行分析介绍。
1.1固定电容器+单调谐滤波器。无可厚非，该方法可在一定程度上实现电气设备无功补偿，但值得一提的是，在使用该方法来进行无功补偿时，需要在设计初期先行过滤掉指定的谐波，并配合实施有效措施来提高电气的功率因数，降低其负序。
1.2真空断路器投切电容器。在电气化铁路变电系统中安装真空断路器投切电容器的最大优点是，操作工艺简单方便，且投资成本低，具有较高的经济性。但该方法也具有一定的缺点，主要表现为：合闸或开启电路时，电容器内部所产生的电压往往过大，容易给设备造成影响和损毁；另外，由于投切电容器的开关的书名有限，在频繁和反复的投切、开合中容易损坏，进而影响电气的动态补偿效果。
1.3固定滤波器+晶闸管调节电抗器。该种解决方法在实际应用时，需要将反并联的晶闸管与电抗器进行串联，以保证固定的并联滤波器中的容性无功补偿电流能够保持平衡，并能完全、充分的满足电气功率因数要求。该技术的最大优点是：如果固定滤波器可长期投入，那么在应用中所需要的晶闸管数量就会相对减少，响应速度在一定程度上会有所提高。而唯一的缺点是在应用和运行过程中容易产生谐波，影响无功补偿效果。
1.4固定滤波器+可控饱和电抗器。该项技术通过调节饱和电抗器磁的饱和程度来达到改变感性电流大小以及均衡度的目的，流入回路的感性电流被改变之后，其能够与并联滤波器一些多余的容幸无功功率保持平衡，进而实现无功补偿。该项技术的主要优点是：固定滤波器可实现长期投入，与之并联的滤波器支路也可长期投入；而缺点仍然是在运行中容易产生谐波和噪音，并且功率损耗较大。
1.5有源滤波器。有源滤波器英文简称“APF”，主要工作原理是：利用相关电力电子设备来产生一个与负荷中谐波电流相位相反的电流，使该电流与负荷谐波电流相互抵消，达到电源总谐波以及电流无功率的要求。该技术的优点是无功补偿灵活，电流的调节速度相对较快，且不会和电力系统产生谐振；缺点是相关电力电子设备的购进价格较为昂贵，经济价值较高。
1.6有源滤波器+无源滤波器。上述说到有源滤波器是通过电子设备产生与负荷谐波电流相位相反的电流来实现无功补偿的，而如果将有源滤波器和无源滤波器结合起来，其具体的工作原理又会有所变化。尽管当前“有源”和“无源”滤波器结合技术还处于研究阶段，但不可否认的是，这一技术同样能够充分利用无源补偿技术的大容量，以及有源补偿技术灵活、可控性来实现电气铁路无功补偿。
1.7固定滤波器+电容器+电抗器调压。通过调节降压变压器低压侧的母线电压来调节连接在低压母线上的滤波器或电抗器的电压，从而改变其无功出力。调节时，用晶闸管通断，分接开关无载调节，电气寿命理论上不受限制。
虽然目前无功补偿技术已有不同的实现途径和应用，但随着电气自动化设备中的单相电力牵引负荷变化复杂和非线性因素增强，需要研究新的无功补偿技术及其实现方式。
2、基于谐波注入式并联混合有源滤波器的无功补偿技术及方案
为了有效地解决由于电力牵引负荷变化复杂和非线性因素引起的有源电力滤波器补偿容量过大的问题，这里提出采用有源滤波器（APF）和无源滤波器（LC）混合，对APF和LC的混合采用是谐波注入式的无功补偿方案。由于牵引负荷为非线性负荷，在此借鉴反无功控制相对较好的LAMSC型低压智能投切电容器动态无功补偿成套装置的方法，可将电容C1改为动态补偿形式。
在改进后的谐振注入式混合补偿器拓扑结构中，开关是在中央处理器的控制下根据负荷的大小动态投入电容器组C1，实现对负荷无功功率的动态补偿，并有效的控制向系统返送容性无功；有源滤波在中央处理器的控制下向牵引供电系统注入与负荷谐波大小相等。相位相反的反向谐波，实现滤除谐波的目的；C2，L2组成基频率滤波器主要是用于提供基波的电流通路，保证无功功率的补偿，并对于谐波形成高阻，从而降低有源滤波器的容量与体积，并减少运行成本。
3、对于应用效果的总结
3.1无功补偿技术是随着电气自动化设备中的单相电力牵引负荷变化复杂和非线性因素增强而迫切需要被深入研究的。
3.2新阶段，为了提高电气的功率因数、降低负序以及构成有效的滤波通路，或者滤除、抵消指定的谐波，一些电气化铁道的变电站已经在无功补偿技术和谐波综合治理方面提出了更多的无功补偿技术应用方案。
3.3基于谐波注入式并联混合有源滤波器的无功补偿技术具有很强的可行性，因为其设计的实现方案充分的利用了无源补偿大容量、有源补偿灵活性和可控性两个优点。
4、结束语
综上所述，随着电气自动化设备中的单相电力牵引负荷变化复杂和非线性因素增强，需要对电气自动化中的无功补偿技术进行深入研究；为了提高功率因数，降低负序，并构成有效的滤波通路，滤除或抵消指定谐波，我国电气化铁道变电所已对无功补偿与谐波综合治理提出了多种无功补偿方案，充分利用无源补偿的大容量和有源补偿的灵活性、可控性，具有一定的可行性。■
参考文献
[1]王超.电气自动化中的无功补偿技术分析[J].廣西轻工业.2008（05）
[2]丛民滋.无功补偿技术在定西配电网中的应用[J].水利电力机械.2007（10）
[3]李良，崔家才.无功补偿技术在矿井供电中的几点体会[J].中国产业.2011（06）