淺談電氣自動(dòng)化中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用

摘 要：隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)和諧波治理的問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中往往出現(xiàn)負(fù)荷變化大，帶有諧波的現(xiàn)象，傳統(tǒng)電氣技術(shù)已無(wú)法滿(mǎn)足系統(tǒng)正常運(yùn)作的要求。無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)是采用無(wú)功、負(fù)序及諧波的綜合補(bǔ)償方式，該技術(shù)的合理使用能夠?yàn)殡姎庾詣?dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供強(qiáng)有力保障。

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

一、無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)方式

（一）應(yīng)用晶閘管固定濾波器和調(diào)節(jié)變壓器的方法，可以將高漏抗變壓器應(yīng)用到這兩個(gè)設(shè)備當(dāng)中，但是這樣的方式會(huì)造成有功損耗的出現(xiàn)，因此在實(shí)際的應(yīng)用當(dāng)中這兩種方法并沒(méi)有得到廣泛的認(rèn)可。

（二）對(duì)真空斷路器電容投切的方案進(jìn)行使用，這種設(shè)備在具體應(yīng)用的過(guò)程中成本低廉、操作起來(lái)比較簡(jiǎn)單，然而這種設(shè)備在合閘的過(guò)程中會(huì)有較高的電壓出現(xiàn)在電容器上面，會(huì)經(jīng)常損壞設(shè)備，加之設(shè)備開(kāi)關(guān)的設(shè)計(jì)壽命上也不會(huì)太長(zhǎng)，這樣投切的時(shí)候就不能頻繁的進(jìn)行，因此這種設(shè)備也沒(méi)有得到有效的推廣。

（三）有源濾波器方法。通過(guò)這種方式會(huì)使電子裝置當(dāng)中出現(xiàn)和負(fù)序電流互逆的電流，這樣在裝置當(dāng)中就會(huì)相互的抵消這些電流，對(duì)無(wú)功電流和總諧波的需求上使電源能夠很好的給予滿(mǎn)足，有一定的優(yōu)越性存在于這種補(bǔ)償方法當(dāng)中：補(bǔ)償十分靈活，諧振的現(xiàn)象不會(huì)在各個(gè)系統(tǒng)中出現(xiàn)，并且有著較快的恢復(fù)和調(diào)節(jié)的速度，但是也有不足之處，就是在購(gòu)買(mǎi)這種裝置的時(shí)候價(jià)格上會(huì)較昂貴。到目前為止，我們國(guó)家將很多的技術(shù)和方法應(yīng)用到了無(wú)功補(bǔ)償當(dāng)中，在電氣自動(dòng)化不斷發(fā)展的同時(shí)對(duì)這些補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用與研究，但是在電網(wǎng)運(yùn)行的過(guò)程中電氣自動(dòng)化帶來(lái)的影響也會(huì)慢慢的增多，所以，將更加先進(jìn)的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)研發(fā)出來(lái)應(yīng)用到電氣自動(dòng)化技術(shù)當(dāng)中是非常必要的。

二、電氣自動(dòng)化中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用

（一）無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用的主要方案

在電氣自動(dòng)化無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用方案主要有兩種：真空斷路器投切電容器和固定濾波器晶閘管調(diào)節(jié)電抗器。在真空斷路器投切電容器的補(bǔ)償方式中在高壓電容器中裝有熔斷器，主要起到高壓電容器擊穿的短路保護(hù)作用。降低電容器組合閘產(chǎn)生的電流沖擊時(shí)，可采用串聯(lián)電抗器的方式。這種無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)方案的應(yīng)用可以有效地減少電氣工業(yè)的成本投入，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高壓母線(xiàn)前主變壓器、高壓線(xiàn)路及電力網(wǎng)用電的有效補(bǔ)償。使用固定濾波器和晶閘管調(diào)節(jié)電抗器的無(wú)功補(bǔ)償方案主要是提高功率因數(shù)，這種方案的使用可以減少晶閘管的使用數(shù)量，增長(zhǎng)固定濾波器的使用壽命，調(diào)節(jié)方便，響應(yīng)的速度也很快，唯一的不足就是在電力系統(tǒng)運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生一定的諧波，這種情況的產(chǎn)生在目前條件下還不能得到有效解決。

（二）真空斷路器投切電容器。這種補(bǔ)償方式中電容器組利用高壓母線(xiàn)上電壓互感器的一次繞組電阻放電，一般不裝設(shè)專(zhuān)門(mén)的放電裝置。為防止電容器高壓擊穿，在電容器組中接有熔斷器fu作為短路保護(hù)。為降低電容器組在合閘時(shí)產(chǎn)生的沖擊涌流及防止電容器組與線(xiàn)路電感發(fā)生串聯(lián)諧振，可串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娍蛊鳌Ｋ苡行У貙?duì)高壓母線(xiàn)前主變壓器、高壓線(xiàn)路及電力系統(tǒng)無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償，能有效地提高工廠的功率因數(shù)，而且總投資少。

（三）固定濾波器和晶閘管調(diào)節(jié)電抗器。固定濾波器按諧波要求設(shè)計(jì)，反并聯(lián)晶閘管與電抗器串聯(lián)，通過(guò)改變晶閘管觸發(fā)角來(lái)調(diào)節(jié)流過(guò)電抗器的感性電流，使其與并聯(lián)濾波器中多余的容性無(wú)功補(bǔ)償電流平衡，滿(mǎn)足功率因數(shù)要求。優(yōu)點(diǎn)是固定濾波器長(zhǎng)期投人，需要的晶閘管數(shù)量少，響應(yīng)速度快，調(diào)節(jié)性能好，缺點(diǎn)是tcr也產(chǎn)生諧波。

（四）變電站無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)。變電站是一個(gè)供電區(qū)域的供電中心，用不同電壓等級(jí)的配電線(xiàn)路向用戶(hù)供電。按照“分級(jí)補(bǔ)償，就地平衡”的原則，配電線(xiàn)路和電力用戶(hù)應(yīng)該基本達(dá)到無(wú)功功率平衡，不向變電站索取無(wú)功電力。容性無(wú)功補(bǔ)償裝置以補(bǔ)償主變壓器無(wú)功損耗為主，并適當(dāng)兼顧負(fù)荷側(cè)的無(wú)功補(bǔ)償。容性無(wú)功補(bǔ)償裝置的容量可根據(jù)主變壓器容量來(lái)確定，可按主變壓器容量的10%～30%配置，并滿(mǎn)足35～110kv主變壓器最大負(fù)荷時(shí)，其高壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.95的要求。當(dāng)主變壓器單臺(tái)容量為40mva及以上時(shí)，每臺(tái)主變壓器應(yīng)配置不少于兩組的容性無(wú)功補(bǔ)償裝置。

（五）配電線(xiàn)路的無(wú)功補(bǔ)償。電力網(wǎng)中，配電線(xiàn)路數(shù)量很多，其線(xiàn)損約占總線(xiàn)損的60%-70%。因此，對(duì)配電線(xiàn)路進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，降低配電線(xiàn)路的功率損耗十分重要。對(duì)配電線(xiàn)路進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，在美、英等發(fā)達(dá)國(guó)家得到了廣泛應(yīng)用。

分支線(xiàn)路補(bǔ)償法的基本原則是以分支線(xiàn)路的無(wú)功功率平衡為主，對(duì)分支線(xiàn)路的無(wú)功消耗進(jìn)行補(bǔ)償，盡可能減少分支線(xiàn)路向主干線(xiàn)索取無(wú)功，從而減少無(wú)功損耗：1.以分支線(xiàn)路所帶配電變壓器的空載無(wú)功損耗來(lái)確定分組補(bǔ)償容量；2.選擇負(fù)荷較大的分支線(xiàn)確定補(bǔ)償點(diǎn)；3.對(duì)于小分支和個(gè)別的配電變壓器，可視為主干線(xiàn)上的近似均勻分佰負(fù)荷.可按需要確定補(bǔ)償點(diǎn)和補(bǔ)償容量（補(bǔ)償空載無(wú)功損耗）；4.所有配電變壓器的負(fù)載無(wú)功損耗均以用戶(hù)自主補(bǔ)償為主，如果用戶(hù)未進(jìn)行補(bǔ)償或補(bǔ)償容量不足，仍需向主干線(xiàn)索取無(wú)功。從以上分析可見(jiàn)，線(xiàn)路的補(bǔ)償容量是按配電變壓器的空載無(wú)功損耗來(lái)確定的。帶上負(fù)載以后，如果用戶(hù)補(bǔ)償設(shè)備投人不足，線(xiàn)路就會(huì)處于欠補(bǔ)償狀態(tài)。這雖然不是最優(yōu)補(bǔ)償方式，但可以達(dá)到補(bǔ)償無(wú)功需求量70%左右的水平，對(duì)于目前我國(guó)的配電線(xiàn)路來(lái)講，能做到也不容易了。

三、提高電氣自動(dòng)化中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的建議

（一）在電力系統(tǒng)網(wǎng)中要高度重視對(duì)變壓器、配電線(xiàn)路電能損耗的無(wú)功補(bǔ)償，必須提高功率因數(shù)的功率值，增強(qiáng)供、配電系統(tǒng)的利用率，降低電力資源的消耗量。在安裝受電端無(wú)功補(bǔ)償裝置時(shí)，要盡可能地減低負(fù)荷無(wú)功功率的消耗，減少配電線(xiàn)路的損耗，提高功率因數(shù)。這種無(wú)功功率補(bǔ)償是最直接、最經(jīng)濟(jì)的節(jié)能減耗的方式。

（二）在電氣自動(dòng)化無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用中，要加強(qiáng)對(duì)用戶(hù)側(cè)無(wú)功補(bǔ)償?shù)墓芾砹Χ龋哟髮?duì)節(jié)能降耗的宣傳力度。在用戶(hù)群中形成對(duì)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的充分認(rèn)識(shí)，減少用戶(hù)側(cè)中對(duì)有功功率的消耗，降低成本的投入，提高功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的有效無(wú)功補(bǔ)償。

（三）功率因數(shù)是指電力網(wǎng)中通過(guò)線(xiàn)路、變壓器的視在功率功率供給有功功率所占百分?jǐn)?shù)。在電力網(wǎng)的運(yùn)作過(guò)程中，功率因數(shù)的大小直接影響著有功功率的供給量，影響著有功功率的損耗情況。如功率因數(shù)越大，電力設(shè)備就能為有功功率提供大量的視在功率，就能減少無(wú)功功率的傳送，極大地降低有功功率在電力運(yùn)行中的電能消耗，就能提高用戶(hù)當(dāng)前的功率因數(shù)，充分發(fā)揮電力設(shè)備的功能提高電壓的質(zhì)量。

（四）在電氣自動(dòng)化無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)中并聯(lián)電容器也占有重要地位。并聯(lián)電容器無(wú)功補(bǔ)償是為了更好地節(jié)約電能和提高供電的質(zhì)量，主要方法是通過(guò)提高用電負(fù)載的功率因數(shù)，減少電力網(wǎng)的用電損耗，目前這種節(jié)電方式已經(jīng)得到了人們的廣泛認(rèn)可。通過(guò)提高功率因數(shù)不僅能夠減少有功功率的消耗量，還能減少無(wú)功功率的消耗量，同時(shí)還能增加變壓器和電力線(xiàn)路容量的利用率，這就有利于并聯(lián)補(bǔ)償電容器與補(bǔ)償設(shè)備之間的連接，提高電力功率因數(shù)。

四、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)是通過(guò)提高電力負(fù)載功效來(lái)減少線(xiàn)路電能的消耗一門(mén)技術(shù)。近年來(lái)隨著科技的進(jìn)步和電氣自動(dòng)化程度的不斷加深，必須加大無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用范圍，才能使功率因數(shù)得到有效提高，負(fù)序得到有效降低，才能形成科學(xué)的濾波通路，抵消或?yàn)V除指定諧波。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖吉德；信息時(shí)代的電氣自動(dòng)化技術(shù)——訪上海大學(xué)陳伯時(shí)教授[J]；電工技術(shù)雜志；2013年04期.

[2]劉艷琳；供電無(wú)功補(bǔ)償節(jié)能技術(shù)在綜采工作面的應(yīng)用研究[J]；科技資訊；2010年32期.

[3]王亞云；我國(guó)電氣自動(dòng)化行業(yè)的改革與發(fā)展研究[J]；科技創(chuàng)業(yè)月刊；2010年08期.

[4]姚金雄；張濤；林榕；羅迪；牽引供電系統(tǒng)負(fù)序電流和諧波對(duì)電力系統(tǒng)的影響及其補(bǔ)償措施[J]；電網(wǎng)技術(shù)；2008年09期.

[5]任元，呂潤(rùn)馀，張直平；信陽(yáng)和駐馬店地區(qū)電氣化鐵路諧波引起220kV高頻保護(hù)動(dòng)作的分析[J]；電網(wǎng)技術(shù)；2011年02期.