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摘 要：近几年来，电气自动化行业得到迅速的发展，其取得的成就是有目共睹的。由于电力系统中电气自动化设备的单相电力牵引负荷变化复杂，受非线性因素的影响较大，对此，可以在电气自动化的基础上给予无功补偿，充分发挥无功补偿技术在电力系统中的作用。结合我国电气自动化的实际情况，对电气自动化中的无功补偿技术进行分析与研究，为电气自动化中无功补偿技术的应用提供了参考依据。
关键词：电力系统 电气自动化 无功补偿技术
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1007—3973（2012）009—032—02
1 前言
新时期背景下，我国电网存量不断增加，对电网无功的需求也在不断增加。与有功电源一样，无功电源可以提高电力系统的电压及电能质量，同时对降低网络损耗有着非常重要的作用，是电力安全运行的重要保障之一。无功电源在电力系统中通常需要保持一定的平衡，若平衡丧失，整个电力系统的电压将出现下降趋势，从而损坏电力系统的用电设备，还可以使电力系统解列。此外，在电力系统中，若电压出现降低的趋势或者网络功率因数出现降低的趋势，则用电设备都无法得到充分的利用，致使其网络传输能力出现下降的趋势，增加用电设备额损耗，因此，在电力系统中，必须采取有效措施处理好网络补偿问题，而无功补偿技术正是处理网络补偿问题的关键手段之一，对降低网络降损，提高节能有着非常重要的意义。
2 电气自动化中无功补偿技术的特点分析
无功补偿主要指在用户用电设备或者变电所等多个地方设置无功功率电源，使其对电力系统产生一定的作用，改变系统内无功功率的流动，使整个系统的电压水平不断提高，同时节约电能，缩小系统中配电线路开支的费用，降低用户成本，使电网能够更安全、经济、稳定地运行。无功补偿通常可以称为无功电压控制服务或者无功支持服务，主要指发电机组或者其他无功补偿设备吸收电网的无功功率或者向电网注入无功功率，使电力系统在正常状态的前提下 ，其节点电压所具备的波动水平能够维持在规定的范围内，当电力系统出现故障后，节点电压可以提供充足的无功支持服务，避免电力系统出现电压崩溃的现象。
电力系统中的电机组或者其他无功补偿设备，其所吸收的无功功率，与所加电压有着非常密切的关系，如表1。
在额定电压四周，当电压出现上升的趋势时，无功功率也逐渐增加。若电力系统反映无功功率缺额，则表示无功电源所提供的无功功率是不充足的，电力系统中各电压出现下降的趋势，减少电压向电力系统吸收的无功功率，使整个电力系统的无功功率处于不平衡的状态，因此，必须给予无功功率补偿。无功电压调整是电力系统中辅助的服务，对整个电力系统有着非常重要的意义，是其稳定、安全运行的重要保障，同时可以提高电力系统中电能的质量，减少电力系统中电网的有功损耗，促进电力系统中传输效率的提高，达到节约电能的目的。无功服务与有功服务有着明显的区别，相对于有功服务，无功服务具有以下几个特点：
（1）手段具备多样性的特点。有功主要通过发电机获取，而无功除了通过发电机获取外，还可以通过静止无功补偿器及相关的调相机获取，抑或通过输电线路获取，其获取手段具备多样性的特点。
（2）分析过程较复杂。用户的发电费用通常为有功服务所开支的费用，无功服务在运行中所需的费用比较小，但其投资费往往比较大，过程也相对比较复杂。目前，电网运营具备较高的商业化，且在电力系统中，电网电压的控制不是由单一用户承担的，而是由多个参与者共同承担。发电厂及其用户除了满足个人的电压与功率因数限制外，还受到无功调整的多样性与地域性等特征的影响，因此与有功服务相比，其定价问题往往比较复杂。
（3）供应出现地域性的特点。若对无功进行远距离地输送，则发电与受电的中间必须具有足够大的电压差，因而很容易出现有功功率的大量损耗，其经济效益低下，不利于节能工程的进展，因此，对于无功功率，应尽可能地减少或者避免远距离的传输，而应选择近距离的输送。从这个角度分析，无功供应的地域性十分明显。
（4）电压控制具备分散性的特点。在电力系统中，频率的控制必须保证有功的平衡，相同电压的控制，也必须保证无功的平衡。单频率由于是全网统一的，因此只要保证全网有功的平衡，及可控制单频率，而电压由于出现不同的节点，因此必须控制多个节点的电压，方可达到控制电力系统中整个电压的目的，所以说，电压控制具备分散性的特点。
3 电力负荷功率因数分析
3.1 无功功率分析
在电力系统电网中，大部分的用电设备通常参照电磁感应原理进行工作，比如，利用磁场，电力系统中的变电器可以改变其电压，同时将能量传输出去，使电动机正常转动，对机械负荷具有一定的带动作用。磁场周围所产生的磁场能通过获取，在能量转换中，变压器及电动机可以建立相关的交变磁场，使一定时间内所释放的功率等同于所获取的功率，通常将这种功率称为感性无功功率。
3.2 负荷自然功率因数分析
自然功率因数又称为自然功率数，主要指在未给予任何补偿的条件下电力系统中供用电设备本身所具有的固定功率因数。也可以说电力系统中供用电设备在未给予无功补偿前，其本身所具备的有功功率与现有有功功率的比值是自然功率因数，未给予补偿的自然功率因数通常在1.6～0.9之间。电力系统中的电负荷主要为综合性的用电负荷，其中涉及多个不同种类的用电设备，因此其反映出来的自然功率因数，与电力系统中的多个用电设备有着非常密切的关系，用电设备的负荷率及相关特性在一定程度上决定自然功率因数。参照相关的数据资料，通常电力系统中的用电设备，其自然功率因数的估算可以依据表2至表4中的相关数据。
3.3 提高电路中功率因数的方法
电力系统中用电设备功率因数与设备的无功功率有着密切的关系，用电设备无功功率的降低可以提高用电设备的功率因数。若用电设备处于空载状态或者轻载状态，则其所具备的功率因数往往比较低；若用电设备处于满载状态，则其所具备的功率因数往往比较高。因此在用电设备运行中，应尽可能地减少或者避免设备处于空载状态或者轻载状态，选择正确的设备容量。在电力系统电感性负载的两侧，连接相应的电容器，可有效提高电力系统中电路所具备的功率因数。在电力系统电感性负载的两侧，连接相应的电容器，对电路中无功功率的减少有着重要的作用。电容器可以补偿电感中无功功率，因此可以将电容器称为补偿电容。同时，电容器对用电设备的运行无任何不良影响，对用电设备所需的电流、电压以及功率因数无任何改变作用。此外，连接电容器对用电负载特性无任何改变作用，但可以改变电力系统中电路的总电流及总电压之间的相位差，同时改变电路中总电流的大小。因此，将补偿电容器连接于用户变电所的总负载上给予无功功率补偿，这样可以有效地提供电路中的功率因数。
无功补偿技术是电气化自动中关键的技术之一，在电力系统中起着不可或缺的作用，对降低网络降损，提高节能有着非常重要的意义。它的发展前景十分广阔，据专家预测，未来功率器件所具备的容量将不断提高，选择有源滤波器实施谐波抑制，柔性交流输电系统技术，给予无功功率补偿，是未来电力自动化系统主要的发展方向。因此需要我们对无功补偿技术不断地进行开发，发挥其应用潜能。
参考文献：
[1] 张伟林，宋修臣.浅谈电气自动化控制设备可靠性测试的方法[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2009，25（7）：102—103.
[2] 姜秋生，陈会峰，芦燕.静止型动态无功集中补偿技术在焦作煤矿的应用[J].煤矿机电，2009，12（6）：523—524.
[3] 夏焰坤，李群湛，邹大云.一种基于有源滤波器的同相牵引供电方案[J].电网技术，2010，11（10）：236—237.
[4] 刘晓菊，李群湛，康婕，等.同相牵引供电系统的补偿原理及再生制动特性[J].电网技术，2010，8（12）：412—413.
[5] 王李杨.浅析无功补偿技术在电气自动化中的应用[J].价值工程，2011（6）：26—27.
[6] 李晓凤，郝敏.无功补偿技术在电气自动化中的应用[J].神州（中旬刊），2011，23（7）：563—565.
关键词：电力系统 电气自动化 无功补偿技术
中图分类号：TM76 文献标识码：A 文章编号：1007—3973（2012）009—032—02
1 前言
新时期背景下，我国电网存量不断增加，对电网无功的需求也在不断增加。与有功电源一样，无功电源可以提高电力系统的电压及电能质量，同时对降低网络损耗有着非常重要的作用，是电力安全运行的重要保障之一。无功电源在电力系统中通常需要保持一定的平衡，若平衡丧失，整个电力系统的电压将出现下降趋势，从而损坏电力系统的用电设备，还可以使电力系统解列。此外，在电力系统中，若电压出现降低的趋势或者网络功率因数出现降低的趋势，则用电设备都无法得到充分的利用，致使其网络传输能力出现下降的趋势，增加用电设备额损耗，因此，在电力系统中，必须采取有效措施处理好网络补偿问题，而无功补偿技术正是处理网络补偿问题的关键手段之一，对降低网络降损，提高节能有着非常重要的意义。
2 电气自动化中无功补偿技术的特点分析
无功补偿主要指在用户用电设备或者变电所等多个地方设置无功功率电源，使其对电力系统产生一定的作用，改变系统内无功功率的流动，使整个系统的电压水平不断提高，同时节约电能，缩小系统中配电线路开支的费用，降低用户成本，使电网能够更安全、经济、稳定地运行。无功补偿通常可以称为无功电压控制服务或者无功支持服务，主要指发电机组或者其他无功补偿设备吸收电网的无功功率或者向电网注入无功功率，使电力系统在正常状态的前提下 ，其节点电压所具备的波动水平能够维持在规定的范围内，当电力系统出现故障后，节点电压可以提供充足的无功支持服务，避免电力系统出现电压崩溃的现象。
电力系统中的电机组或者其他无功补偿设备，其所吸收的无功功率，与所加电压有着非常密切的关系，如表1。
在额定电压四周，当电压出现上升的趋势时，无功功率也逐渐增加。若电力系统反映无功功率缺额，则表示无功电源所提供的无功功率是不充足的，电力系统中各电压出现下降的趋势，减少电压向电力系统吸收的无功功率，使整个电力系统的无功功率处于不平衡的状态，因此，必须给予无功功率补偿。无功电压调整是电力系统中辅助的服务，对整个电力系统有着非常重要的意义，是其稳定、安全运行的重要保障，同时可以提高电力系统中电能的质量，减少电力系统中电网的有功损耗，促进电力系统中传输效率的提高，达到节约电能的目的。无功服务与有功服务有着明显的区别，相对于有功服务，无功服务具有以下几个特点：
（1）手段具备多样性的特点。有功主要通过发电机获取，而无功除了通过发电机获取外，还可以通过静止无功补偿器及相关的调相机获取，抑或通过输电线路获取，其获取手段具备多样性的特点。
（2）分析过程较复杂。用户的发电费用通常为有功服务所开支的费用，无功服务在运行中所需的费用比较小，但其投资费往往比较大，过程也相对比较复杂。目前，电网运营具备较高的商业化，且在电力系统中，电网电压的控制不是由单一用户承担的，而是由多个参与者共同承担。发电厂及其用户除了满足个人的电压与功率因数限制外，还受到无功调整的多样性与地域性等特征的影响，因此与有功服务相比，其定价问题往往比较复杂。
（3）供应出现地域性的特点。若对无功进行远距离地输送，则发电与受电的中间必须具有足够大的电压差，因而很容易出现有功功率的大量损耗，其经济效益低下，不利于节能工程的进展，因此，对于无功功率，应尽可能地减少或者避免远距离的传输，而应选择近距离的输送。从这个角度分析，无功供应的地域性十分明显。
（4）电压控制具备分散性的特点。在电力系统中，频率的控制必须保证有功的平衡，相同电压的控制，也必须保证无功的平衡。单频率由于是全网统一的，因此只要保证全网有功的平衡，及可控制单频率，而电压由于出现不同的节点，因此必须控制多个节点的电压，方可达到控制电力系统中整个电压的目的，所以说，电压控制具备分散性的特点。
3 电力负荷功率因数分析
3.1 无功功率分析
在电力系统电网中，大部分的用电设备通常参照电磁感应原理进行工作，比如，利用磁场，电力系统中的变电器可以改变其电压，同时将能量传输出去，使电动机正常转动，对机械负荷具有一定的带动作用。磁场周围所产生的磁场能通过获取，在能量转换中，变压器及电动机可以建立相关的交变磁场，使一定时间内所释放的功率等同于所获取的功率，通常将这种功率称为感性无功功率。
3.2 负荷自然功率因数分析
自然功率因数又称为自然功率数，主要指在未给予任何补偿的条件下电力系统中供用电设备本身所具有的固定功率因数。也可以说电力系统中供用电设备在未给予无功补偿前，其本身所具备的有功功率与现有有功功率的比值是自然功率因数，未给予补偿的自然功率因数通常在1.6～0.9之间。电力系统中的电负荷主要为综合性的用电负荷，其中涉及多个不同种类的用电设备，因此其反映出来的自然功率因数，与电力系统中的多个用电设备有着非常密切的关系，用电设备的负荷率及相关特性在一定程度上决定自然功率因数。参照相关的数据资料，通常电力系统中的用电设备，其自然功率因数的估算可以依据表2至表4中的相关数据。
3.3 提高电路中功率因数的方法
电力系统中用电设备功率因数与设备的无功功率有着密切的关系，用电设备无功功率的降低可以提高用电设备的功率因数。若用电设备处于空载状态或者轻载状态，则其所具备的功率因数往往比较低；若用电设备处于满载状态，则其所具备的功率因数往往比较高。因此在用电设备运行中，应尽可能地减少或者避免设备处于空载状态或者轻载状态，选择正确的设备容量。在电力系统电感性负载的两侧，连接相应的电容器，可有效提高电力系统中电路所具备的功率因数。在电力系统电感性负载的两侧，连接相应的电容器，对电路中无功功率的减少有着重要的作用。电容器可以补偿电感中无功功率，因此可以将电容器称为补偿电容。同时，电容器对用电设备的运行无任何不良影响，对用电设备所需的电流、电压以及功率因数无任何改变作用。此外，连接电容器对用电负载特性无任何改变作用，但可以改变电力系统中电路的总电流及总电压之间的相位差，同时改变电路中总电流的大小。因此，将补偿电容器连接于用户变电所的总负载上给予无功功率补偿，这样可以有效地提供电路中的功率因数。
无功补偿技术是电气化自动中关键的技术之一，在电力系统中起着不可或缺的作用，对降低网络降损，提高节能有着非常重要的意义。它的发展前景十分广阔，据专家预测，未来功率器件所具备的容量将不断提高，选择有源滤波器实施谐波抑制，柔性交流输电系统技术，给予无功功率补偿，是未来电力自动化系统主要的发展方向。因此需要我们对无功补偿技术不断地进行开发，发挥其应用潜能。
参考文献：
[1] 张伟林，宋修臣.浅谈电气自动化控制设备可靠性测试的方法[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2009，25（7）：102—103.
[2] 姜秋生，陈会峰，芦燕.静止型动态无功集中补偿技术在焦作煤矿的应用[J].煤矿机电，2009，12（6）：523—524.
[3] 夏焰坤，李群湛，邹大云.一种基于有源滤波器的同相牵引供电方案[J].电网技术，2010，11（10）：236—237.
[4] 刘晓菊，李群湛，康婕，等.同相牵引供电系统的补偿原理及再生制动特性[J].电网技术，2010，8（12）：412—413.
[5] 王李杨.浅析无功补偿技术在电气自动化中的应用[J].价值工程，2011（6）：26—27.
[6] 李晓凤，郝敏.无功补偿技术在电气自动化中的应用[J].神州（中旬刊），2011，23（7）：563—565.