試析無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電氣自動(dòng)化的技術(shù)也得到了充分的發(fā)展，無功補(bǔ)償技術(shù)也被運(yùn)用到電氣化的應(yīng)用體系之中。本文正是基于該話題而展開了相關(guān)的論述，著重闡述了無功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其運(yùn)用情況。

關(guān)鍵詞：無功補(bǔ)償；電氣；自動(dòng)化

中圖分類號(hào)：TD611+.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1分析電氣化鐵路無功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其應(yīng)用情況綜述

從實(shí)際運(yùn)用的角度而言，國(guó)內(nèi)電氣自動(dòng)化技術(shù)及其設(shè)備的運(yùn)用程度呈現(xiàn)出遞增的趨勢(shì)，其運(yùn)用的廣度也較大，譬如，高速電氣化鐵路的牽引系統(tǒng)以及供電變電所等。當(dāng)然，從電氣設(shè)施中的單相電力牽引負(fù)荷的角度而言，如若其變化的程度過大，就會(huì)出現(xiàn)負(fù)面影響的后果。由于本身具有非凡的復(fù)雜程度以及非線性的因素，這也會(huì)造成無功功率的遞增以及電力系統(tǒng)的負(fù)序強(qiáng)化以及加大諧波含量的后果，同時(shí)，涉及的范圍內(nèi)容也因此呈現(xiàn)出擴(kuò)大的趨勢(shì)，并會(huì)對(duì)電力設(shè)施的安全性能產(chǎn)生一定的威脅。因此，電氣自動(dòng)化在整個(gè)電氣體系中的重要性不言而喻。這也是本文研究的一個(gè)重要的原因所在。通過研究分析，我們可以進(jìn)一步地得出關(guān)于電氣化技術(shù)及其設(shè)備設(shè)施特征及其相關(guān)負(fù)荷的結(jié)論，得出關(guān)于無功、負(fù)序以及諧波等特點(diǎn)的綜合性補(bǔ)償結(jié)論。就鐵路單相交直體系來看，無功、負(fù)序以及諧波等是其中最為棘手的問題。若再?gòu)娜虻陌l(fā)展趨勢(shì)看去，一些國(guó)家已經(jīng)取得了一定的成效，諸如IEEEStd519、英國(guó)的ERG513和ERG弘等。再?gòu)奈覈?guó)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，電氣自動(dòng)化的程度也呈現(xiàn)出強(qiáng)化的趨勢(shì)，同時(shí)，變電所的容量也在原先的基礎(chǔ)上增大。當(dāng)然，措施本身所包孕的運(yùn)用價(jià)值較大，但非線性因素的干擾介入，也暗示著不能成功的最后結(jié)局，當(dāng)然，也同時(shí)存在著較大的安全隱患。

從最近幾年的情況來看，由于借鑒了國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，國(guó)內(nèi)的電氣自動(dòng)化鐵道變電所也越來越重視無功補(bǔ)償技術(shù)以及諧波綜合治理方案，其中也包含了大部分的關(guān)于基波環(huán)境下的補(bǔ)償牽引負(fù)荷的感性無功功率，因此，這可以有效地強(qiáng)化電氣的功率因數(shù)、降低負(fù)荷和相關(guān)的濾波通路、濾除、抵消指定諧波等內(nèi)容。

然而，若從無功補(bǔ)償技術(shù)的實(shí)現(xiàn)途徑上而言，又有不同的特征。

2真空斷路器投切電容器現(xiàn)狀分析

該設(shè)施具有簡(jiǎn)易、投資數(shù)額不大的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)，也存在著一些不足之處：譬如，最為明顯的特點(diǎn)之一便是在合閘之際，電容器上會(huì)出現(xiàn)極強(qiáng)的過電壓，從而對(duì)相關(guān)的設(shè)施產(chǎn)生一定的干擾影響。出于開關(guān)壽命時(shí)限的考慮，不能過度地進(jìn)行投切的過程，進(jìn)而保障動(dòng)態(tài)性的補(bǔ)償。

3 固定濾波器

3.1固定濾波器以及晶閘管調(diào)節(jié)電抗器。

對(duì)反并聯(lián)晶閘管以及電抗器做好串聯(lián)的工作，從而有效地消除濾波器中多余的容性無功補(bǔ)償電流部分，使其達(dá)到平衡的狀態(tài)，從而與功率因數(shù)達(dá)成內(nèi)在的一致性。

從特征而言，固定濾波器的使用期限較長(zhǎng)，但所需的晶閘管數(shù)量并不多，響應(yīng)的速度也達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然，其不足之處也比較明顯，即會(huì)出現(xiàn)諧波的現(xiàn)象。

3.2固定濾波器以及晶閘管調(diào)節(jié)變壓器分析。

從實(shí)際的運(yùn)用情況來看，這兩種器材所運(yùn)用的程度并不廣泛。從內(nèi)在的原因來看，由于所采用的主要是高漏抗變壓器來展開工序的，因此，消耗的功率也比較大。

3.3固定濾波器、可控飽和電抗器。

從工作的方式來看，對(duì)飽和電抗器的磁飽和程度大小的調(diào)節(jié)是最為關(guān)鍵的步驟，其目的在于改變流入回路的感性電流變量，從而消除由于感性電流和濾波器并聯(lián)之后所產(chǎn)生的無用功率，讓二者達(dá)成內(nèi)在的動(dòng)態(tài)平衡。

就特征而言，其特點(diǎn)在于由于固定濾波器的并聯(lián)濾波效應(yīng)，從而達(dá)到長(zhǎng)期投入的效果。其不足之處在于諧波現(xiàn)象也會(huì)同步地出現(xiàn)，因此，也會(huì)對(duì)設(shè)施造成一些不必要的損失。此外，在工作的過程中，還會(huì)出現(xiàn)噪音現(xiàn)象。

4 有源濾波器

4.1有源濾波器。

從工作效率的角度來看，有源濾波器根據(jù)的是將電力電子裝置所產(chǎn)生的負(fù)荷諧波電流與負(fù)序中的諧波電流加以中和，從而達(dá)到總諧波以及無功電流和諧的要求。

從具體實(shí)施的方案特征而言，整個(gè)補(bǔ)償過程顯得比較靈便。同時(shí)，就調(diào)節(jié)的速度而言，也顯得比較迅速，并不會(huì)出現(xiàn)諧振的現(xiàn)象。若說不足的話，那就是電力電子設(shè)施的價(jià)格并不便宜。

4.2固定濾波器、電容器以及電抗器的調(diào)壓過程。

該過程的展開，主要是借助于調(diào)節(jié)降壓變壓器的低壓側(cè)母線電壓，同時(shí)也需要將低壓母線上的濾波器或者電抗器電壓加以連接，其目的在于改變無功出力的現(xiàn)狀。同時(shí)，在整個(gè)調(diào)節(jié)的流程中，借助于品閘管通斷以及分接開關(guān)的無載調(diào)整，進(jìn)而達(dá)到非受限制性的效果。

當(dāng)然，在具體的運(yùn)用過程中，可以切實(shí)地通過加載的方式來達(dá)到穩(wěn)定無功率及其濾波的效果。

4.3有源濾波器以及無源濾波器區(qū)別。

就無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用角度來說，仍舊處于啟蒙時(shí)期。在消除有源濾波器以及負(fù)荷中諧波電流諧波電流矛盾的前提下，達(dá)到滿足總諧波電流的要求。就特征的角度而言，達(dá)到無源補(bǔ)償大容量以及有源補(bǔ)償?shù)撵`便性、可控性的目的。

就國(guó)內(nèi)發(fā)展的現(xiàn)狀而言，雖然已經(jīng)有很多無功補(bǔ)償技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，但是國(guó)內(nèi)相關(guān)專業(yè)卻出現(xiàn)了復(fù)雜化的發(fā)展趨勢(shì)，包括單相電力牽引負(fù)荷的不斷復(fù)雜化、非線性因素的強(qiáng)化。

5 從已獲得成果經(jīng)驗(yàn)的歸納總結(jié)

上述的理論分析對(duì)電氣化鐵路相關(guān)的無功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行了一定程度的分析，我們可以得出如下的一些關(guān)于無功補(bǔ)償電氣自動(dòng)化應(yīng)用的相關(guān)結(jié)論：

首先，無功補(bǔ)償技術(shù)的出現(xiàn)及其成熟并不是單一性的，而是與電氣自動(dòng)化中相關(guān)的設(shè)施密切相關(guān)的，包括單相電力牽引負(fù)荷的改變?nèi)遮叾嘣瑫r(shí)，非線性的因素也在逐漸地強(qiáng)化。這些都是今后研究的主題。

其次，相關(guān)主題的研究也已經(jīng)進(jìn)入到了新的階段。為了達(dá)到強(qiáng)化電氣功率因數(shù)、降低負(fù)序的目的，同時(shí)，為了達(dá)到有效的濾波通路的目的，抑或是濾除、抵消指定諧波的目的，一些電氣化的鐵道變電站也積極地設(shè)計(jì)一些相關(guān)的運(yùn)用規(guī)劃。

最后，在具體的運(yùn)用過程中，可以采納諧波注入式并聯(lián)混合有源濾波器的無功補(bǔ)償?shù)燃夹g(shù)，從而達(dá)到充分利用有效資源的目的。其優(yōu)點(diǎn)主要有2個(gè)：無源補(bǔ)償大容量、有源補(bǔ)償靈活性以及可控性。

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