電氣自動(dòng)化中的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)探析

賈偉英

摘 要：我國(guó)電子自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展和電子電氣水平的日益發(fā)展推動(dòng)下有了飛速的進(jìn)步。但是，因?yàn)殡姎庾詣?dòng)化裝置中單相電力牽動(dòng)負(fù)荷發(fā)生變化是一項(xiàng)十分繁瑣的工作以及非線性元素也在持續(xù)加強(qiáng)，所以，對(duì)電子自動(dòng)化實(shí)施無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)就顯得特別重要。文章中就對(duì)電子自動(dòng)化中進(jìn)行無(wú)償補(bǔ)償展開(kāi)了闡述。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化；無(wú)功補(bǔ)償；技術(shù)

1 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)概述

1.1 無(wú)功功率

無(wú)功功率是一種抽象的概念，主要適用在各種電路的磁場(chǎng)以及電場(chǎng)中的互換，同時(shí)還有在電氣設(shè)施中設(shè)立和維護(hù)保持磁場(chǎng)的功率。無(wú)功功率本身沒(méi)有什么功率，是要經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化成其他形式的能量。一般來(lái)講，電氣設(shè)施中只要含有電磁線圈，就會(huì)形成磁場(chǎng)，肯定就會(huì)使用無(wú)功功率，無(wú)功功率的代表符號(hào)是Q，代表單位是千乏和乏。無(wú)功功率并不是沒(méi)有用處的功率。就拿電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)：在電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)中，需要設(shè)立和維持保護(hù)在轉(zhuǎn)動(dòng)的磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子憑借磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)，才能驅(qū)使電動(dòng)機(jī)設(shè)備里面的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)，這里講述的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的工作原理主要是依賴(lài)電源中的無(wú)功功率二設(shè)立的；再拿變壓設(shè)備來(lái)講，其在正常作業(yè)中也需要借助無(wú)功功率，一次線圈憑借無(wú)功功率形成磁場(chǎng)，二次線圈借助無(wú)功功率感覺(jué)到電壓。因此，假如沒(méi)有無(wú)功功率，那么電動(dòng)機(jī)就無(wú)法正常運(yùn)行，變壓設(shè)備也不能工作。所以，一般情況下，用電器不止要從電源中索求有功功率，還會(huì)索取無(wú)功功率。如果在電網(wǎng)的運(yùn)行中缺少了無(wú)功功率，那么用電器就無(wú)法形成正常的電磁場(chǎng)，也就是說(shuō)，電器設(shè)備將沒(méi)有辦法進(jìn)行正常的運(yùn)行工作。

1.2 無(wú)功補(bǔ)償工作原理

將具有感性功率負(fù)荷的裝置與容性功率負(fù)荷的裝置并聯(lián)接于同一電路中，能量會(huì)在這兩種負(fù)荷之間相互交換。在這樣的前提下，感性負(fù)荷所需的無(wú)功功率便可由容性符合輸出的無(wú)功功率來(lái)補(bǔ)償。這一過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是將原本應(yīng)該由變壓器或電網(wǎng)提供的無(wú)功功率，改為由交流電力電容器來(lái)進(jìn)行提供。

2 無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕绢?lèi)型

按照無(wú)功補(bǔ)償裝置所處的位置情況，可大致將其分為以下幾種類(lèi)型

2.1 集中補(bǔ)償

現(xiàn)在最常使用的一種無(wú)功補(bǔ)償模式是集中補(bǔ)償，其工作原理是把并聯(lián)的電容設(shè)備裝置在變電設(shè)備的母線處，功率因數(shù)借此得到改善，以便提升變電設(shè)備的總電壓，同時(shí)補(bǔ)償變壓設(shè)備中的無(wú)功損耗。一般來(lái)講，補(bǔ)償設(shè)備可以根據(jù)負(fù)荷大小開(kāi)展自動(dòng)補(bǔ)償，以此提升功率因素。這種模式具有補(bǔ)償效率高的有點(diǎn)，而且維修保護(hù)以及管理還很簡(jiǎn)單容易。

2.2 就地補(bǔ)償

就地補(bǔ)償顧名思義就是指將補(bǔ)償裝置直接安裝在電氣設(shè)備上對(duì)其進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，補(bǔ)償裝置通常采用的都是并聯(lián)電容器。電容器可以就近供給電氣設(shè)備負(fù)載時(shí)所需的無(wú)功功率，進(jìn)而消除設(shè)備中的無(wú)功電流，降低線路損耗。此外就地補(bǔ)償還能夠有效地改善電壓質(zhì)量，降低電壓損失，以此來(lái)改善用電設(shè)備的啟動(dòng)以及運(yùn)行條件。該補(bǔ)償方式的優(yōu)點(diǎn)是成本低、裝置小易于安裝在空間狹小的位置上、節(jié)能效果較好。

2.3 分散補(bǔ)償

提供分配電的路線主要使用分散補(bǔ)償模式，電容設(shè)備一般都裝置在線路的主要用電段或者距供電器比較近的部位，在安裝電容設(shè)備的時(shí)候可以根據(jù)分散補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)進(jìn)行確定要裝置的具體部位。分散補(bǔ)償主要有以下三種方法，各種方法各有各的特點(diǎn)：

2.3.1 跟蹤補(bǔ)償。跟蹤補(bǔ)償主要是利用無(wú)功補(bǔ)償?shù)耐肚性O(shè)備為保護(hù)設(shè)備，并聯(lián)電容設(shè)備和母線的模式。它的優(yōu)點(diǎn)是工作運(yùn)行可靠安全、補(bǔ)償?shù)男Ч黠@。缺點(diǎn)是在投入的費(fèi)用比較多。

2.3.2 隨機(jī)性補(bǔ)償。把電容設(shè)備并聯(lián)在電動(dòng)機(jī)和熔斷設(shè)備中間，再使用對(duì)應(yīng)的控制設(shè)備和電動(dòng)設(shè)備一起投切。隨機(jī)補(bǔ)償?shù)挠悬c(diǎn)事裝置簡(jiǎn)單，維護(hù)方便、發(fā)生故障率低、掌控性高。

2.3.3 跟隨機(jī)器補(bǔ)償。隨器補(bǔ)償是補(bǔ)償配電變壓設(shè)備空載的補(bǔ)償模式。它的優(yōu)點(diǎn)是成本低。缺點(diǎn)是收到的限制比較多。

3 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用

近年來(lái)，我國(guó)的電氣自動(dòng)化方面對(duì)于無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)和諧波綜合治理方法進(jìn)行了多種深入研究，其中大部分都是力求在基波下補(bǔ)償牽引負(fù)荷的感性無(wú)功功率，對(duì)于提高電氣的功率因數(shù)、降低負(fù)荷以及構(gòu)成有效的濾波通路、濾除、抵消指定諧波有著重要作用

3.1 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)分析

3.1.1 真空斷路設(shè)備投切電容設(shè)備。這個(gè)模式的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單而且成本低，但是也有一定的缺點(diǎn)，在合閘的操作中，電容設(shè)備很容易就會(huì)產(chǎn)生很高的過(guò)電電壓，可能會(huì)造成電器設(shè)備發(fā)生故障，除此之外還受到開(kāi)關(guān)使用年限的制約，所以不能多次的開(kāi)展投切，最后還是會(huì)對(duì)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)男Ч兴绊憽?/p>

3.1.2 固定濾波器和晶閘管調(diào)節(jié)電抗器。反并聯(lián)晶閘管與電抗器串聯(lián)，使其與并聯(lián)濾波器中多余的容性無(wú)功補(bǔ)償電流相抵消，最終達(dá)到平衡，以滿(mǎn)足其對(duì)功率因數(shù)的要求，其特點(diǎn)是固定濾波器可以長(zhǎng)期投入使用，而所需要的晶閘管數(shù)量卻比較少，響應(yīng)的速度也較快，其缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生諧波現(xiàn)象。

3.1.3 固定過(guò)濾電波設(shè)備、可以掌控飽和度的電抗設(shè)備。主要經(jīng)過(guò)調(diào)整飽和電抗設(shè)備的磁飽狀態(tài)和程度，借助這個(gè)調(diào)整更改流進(jìn)回路的感應(yīng)電流，然后借助感應(yīng)電流抵消多余的無(wú)功功率，以此抵達(dá)一個(gè)平衡點(diǎn)，其優(yōu)點(diǎn)是固定過(guò)濾電波設(shè)備的并聯(lián)過(guò)濾電波的支路能夠長(zhǎng)久使用，但是會(huì)形成諧波，會(huì)有比較大的噪音，對(duì)設(shè)備也會(huì)有一定的磨損。

3.1.4 有源濾波設(shè)備。有源濾波設(shè)備的工作原理是利用電力電子設(shè)備產(chǎn)生可以能夠和負(fù)序電流和負(fù)荷中的諧波電流相抵消的相反的電流，最終達(dá)到電源對(duì)無(wú)功電流以及總諧波的標(biāo)準(zhǔn)，其優(yōu)點(diǎn)是：補(bǔ)償很靈活，調(diào)節(jié)無(wú)功電流以及總諧波的速度快，并且不會(huì)和設(shè)備發(fā)生一起振動(dòng)的情況，不過(guò)就是電力電子機(jī)器的價(jià)格比較貴。

3.1.5 固定濾波器、電容器和電抗器的調(diào)壓。其主要是通過(guò)調(diào)節(jié)降壓變壓器的低壓側(cè)母線電壓來(lái)調(diào)節(jié)、連接低壓母線上的濾波器或者電抗器電壓的，以最終而改變其無(wú)功出力為根本目的，在調(diào)節(jié)的過(guò)程中，利用品閘管通斷和分接開(kāi)關(guān)的無(wú)載調(diào)節(jié)，從電氣壽命理論上來(lái)說(shuō)是不受限制的，但是在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，可以通過(guò)加裝來(lái)提供穩(wěn)定的無(wú)功功率以及實(shí)現(xiàn)濾波作用。

3.1.6 有源以及無(wú)源濾波設(shè)備。對(duì)于這種無(wú)功補(bǔ)償模式，我們國(guó)家還在研究的進(jìn)程中，使用有源濾波設(shè)備發(fā)出能夠和負(fù)荷中諧波電流相抵消的反向電流，因?yàn)闊o(wú)源補(bǔ)償具備容量比較大以及有源補(bǔ)償具有可控制性和靈活的特點(diǎn)，把二者相結(jié)合最終達(dá)到電源對(duì)總諧波電流的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)國(guó)內(nèi)的現(xiàn)在情況來(lái)看，盡管我國(guó)已經(jīng)廣泛的使用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，但是因?yàn)殡姎庾詣?dòng)化裝置中的單相電力牽動(dòng)著負(fù)荷，使其變化越來(lái)越繁瑣以及非線性元素的持續(xù)變強(qiáng)，急切的需要我們對(duì)無(wú)功補(bǔ)償措施進(jìn)行更進(jìn)入的了解和探討。

3.2 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用前景

3.2.1 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)是隨著電氣自動(dòng)化設(shè)備中的單相電力牽引負(fù)荷變化復(fù)雜和非線性因素增強(qiáng)而迫切需要被深入研究的。

3.2.2 現(xiàn)在，為了降低負(fù)序和組建可用的濾波通道、提升電氣的功率數(shù)，或者抵消消除多余的諧波，一些電氣自動(dòng)化的變電所對(duì)于無(wú)功補(bǔ)償措施和諧波治理方面提出了很多的無(wú)功補(bǔ)償措施的使用計(jì)劃。

3.2.3 根據(jù)諧波注入模式并聯(lián)具有無(wú)功補(bǔ)償措施的有源濾波設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)性很強(qiáng)，因?yàn)樗脑O(shè)計(jì)模式充足的使用了有源補(bǔ)償?shù)目煽刂菩浴㈧`活性以及無(wú)源補(bǔ)償?shù)娜萘砍渑娴膬蓚€(gè)特點(diǎn)。

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