無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用分析

周廣杰　王睿

摘要：眾所周知，在當(dāng)前國家經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展下，各類電氣自動化行業(yè)的發(fā)展也逐漸走向成熟，諸如高鐵.供電等領(lǐng)域的應(yīng)用等等，但同時電氣自動化技術(shù)本身也存在著單相電力牽引符合變化復(fù)雜等一些缺點(diǎn)，這導(dǎo)致了電氣化系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性受到一定影響，無功補(bǔ)償技術(shù)正是針對電氣自動化應(yīng)用的缺點(diǎn)進(jìn)行的改進(jìn)型應(yīng)用。電氣自動化中存在著一些負(fù)荷的非線性變化，這些不可控因素都會導(dǎo)致電力系統(tǒng)的諧波增加，負(fù)序電流增加。這些會直接導(dǎo)致電力系統(tǒng)在輸配電方面的損耗增加，造成資源的浪費(fèi)。甚至?xí)斐呻娏ο到y(tǒng)的不穩(wěn)定，導(dǎo)致設(shè)備損壞，或者電力系統(tǒng)癱瘓。針對這些問題，無功補(bǔ)償技術(shù)就應(yīng)運(yùn)而生。最直接的作用就是減少電力系統(tǒng)中的諧波和負(fù)序電流從而來維護(hù)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，本文主要從無功補(bǔ)償?shù)囊饬x和具體實(shí)施方案著手來討論無功補(bǔ)償技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：無功補(bǔ)償，電力系統(tǒng)，電氣自動化，功率因數(shù)

一、 無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動化中應(yīng)用意義

在我國科技與經(jīng)濟(jì)同時得到了很大的進(jìn)步，電氣自動化領(lǐng)域也發(fā)生著日新月異的變化，在變電站，高鐵牽引系統(tǒng)中都應(yīng)用了電氣自動化技術(shù).隨著工業(yè)的告訴發(fā)展，電氣自動化的應(yīng)用越來越廣泛。我們的輸電網(wǎng)絡(luò)也越來越大，智能電網(wǎng)的建設(shè)也緊鑼密鼓的進(jìn)行著。針對電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定，威脅最大的一個問題就是諧波，諧波的存在對于電力系統(tǒng)的健康穩(wěn)定運(yùn)行是一個隱患。這是由于負(fù)荷變化情況復(fù)雜，不是線性變化。諧波會對正常的供配電系統(tǒng)造成很大的影響。最直接的一個影響就是增加線路的損耗。特別是在我們的輸電網(wǎng)絡(luò)上，這種效應(yīng)會更加劇烈。與建設(shè)節(jié)約型環(huán)保型社會的目標(biāo)不相符合。另一個更為嚴(yán)重的危害是影響供配電系統(tǒng)的穩(wěn)定，造成電壓電流的不穩(wěn)定，輕則損壞設(shè)備，重則造成整個有關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)癱瘓。給國民經(jīng)濟(jì)造成巨大的損失。所以從這里我們可以看到無功補(bǔ)償技術(shù)對于電氣自動化的發(fā)展具有很重要的作用，對于電力系統(tǒng)的運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，

二、 我國無功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

近些年，我國對電氣自動化中的無功補(bǔ)償技術(shù)做了很多深入的研究，為了構(gòu)成有效的濾波通路、濾除諧波、降低負(fù)荷，提高電氣的功率因數(shù).其中很多無功補(bǔ)償技術(shù)的引用目的都是在基波下牽引負(fù)荷的感性無功功率。這些無功補(bǔ)償技術(shù)主要有以下種：

（1）真空斷路投切電容器，此設(shè)備簡單且投資小，但是在合閘的時候會產(chǎn)生過高的電壓，容易導(dǎo)致設(shè)備發(fā)生損壞，而且對于這個設(shè)備，不能有過于頻繁的投切。因?yàn)樗艿介_關(guān)壽命的限制。

（2）可控飽和電抗器，這個設(shè)備是通過對電抗器飽和程度的調(diào)節(jié)來改變整個回路的電流.主要讓并聯(lián)濾波器中的多余容性無功功率被感性電流抵消從而達(dá)到平衡點(diǎn)。

（3）有源濾波器，此設(shè)備是的使用目的是讓電力電子裝置負(fù)產(chǎn)生與負(fù)序電流和諧波電流相反的電流，使得其滿足電源的要求，互相抵消。這種方案的有著調(diào)節(jié)速度快、補(bǔ)償靈活、不會和系統(tǒng)產(chǎn)生諧振現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn).但是其設(shè)備的價格比較昂貴.

（4）有源濾波器和無源濾波器，這個設(shè)備是以有源濾波器產(chǎn)生的電流和負(fù)荷中諧波電流進(jìn)行中和，相互抵消，最終達(dá)到滿足電源要求。其特點(diǎn)是充分利用了有源補(bǔ)償和無源補(bǔ)償?shù)目煽匦院挽`活性。

對于無功補(bǔ)償，基本上采用的技術(shù)就是提高系統(tǒng)的功率因數(shù)。因?yàn)橹C波的存在最直接的是降低了系統(tǒng)的功率因數(shù)，增加負(fù)序電流，從而電能的利用率遭到了很大的影響，加上我國的輸電網(wǎng)路區(qū)域廣闊，造成的浪費(fèi)非常巨大，這就要求對無功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行深入的探討研究，來解決這個亟待解決的大問題。綜合比較一下國際上的研究和國內(nèi)的研究我們可以找到自己的差距，從而找準(zhǔn)方向取得更大的進(jìn)步。目前國際上針對這方面的研究技術(shù)已經(jīng)比較成熟。已經(jīng)具備了比較先進(jìn)的無功補(bǔ)償設(shè)備來提高功率因數(shù)，降低系統(tǒng)中的負(fù)序電流這在一定程度上保證了電能的安全有效的利用。我國雖然與國際上的技術(shù)還有不少差距，但是經(jīng)過這些年的技術(shù)積累已經(jīng)取得了不錯的成績。隨著工業(yè)化進(jìn)程的加速目前我國已經(jīng)將無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用到各個行業(yè)，包括供配電，輸電網(wǎng)絡(luò)，電氣化鐵路動力牽引方面。而且也取得了很好的效果。總體來說，無功補(bǔ)償技術(shù)在我國正處于快速發(fā)展階段，各方面的技術(shù)已經(jīng)相對成熟，已經(jīng)有不少研究成果，目前應(yīng)用的領(lǐng)域正在逐步擴(kuò)大。為電力穩(wěn)定做出了不少貢獻(xiàn)。

三、無功補(bǔ)償?shù)木唧w技術(shù)手段

無功補(bǔ)償?shù)暮诵囊鼐褪翘岣呦到y(tǒng)的功率因數(shù)，從而來減少諧波和負(fù)序電流。對于功率因數(shù)的提高目前用的比較多的就是電容和電抗相結(jié)合的方式。具體有以下幾種方式：

1.用固定的電容器和電抗器。這是一種最簡單的方式，通過電容的濾波來減少線路的諧波。提高功率因數(shù)，但是這種方法有很大的局限性，因?yàn)橛霉潭ǖ碾娙萜鳎椭荒茚槍潭l率的諧波進(jìn)行過濾，而對不同頻率的諧波還是不能起到作用，所以效果也不好。

2.真空斷路器投切電容器。這種方法也是一種比較簡單的方法。目前有一部分場合在使用，這個方法的缺點(diǎn)就是在投切的瞬間電路中的電容器會產(chǎn)生瞬間高電壓，特別是投切次數(shù)比較多時及其容易對設(shè)備造成損壞。

3.有源濾波器。有源濾波器是電力電子技術(shù)研究的課題，電力電子技術(shù)在電氣技術(shù)上有很大的應(yīng)用。有源濾波器的原理也很簡單，主要是針對系統(tǒng)中存在的諧波和負(fù)序電流，通過有源濾波器來產(chǎn)生與之相反的諧波和負(fù)序電流，然后在運(yùn)行中經(jīng)過抵消，達(dá)到降低諧波，提高功率因數(shù)的目的，而且這種方法可以在很多場合進(jìn)行使用。實(shí)用性比較強(qiáng)，但是不是非常經(jīng)濟(jì)，因?yàn)殡娏﹄娮邮且婚T精密的學(xué)科，所需要的設(shè)備元件都很昂貴，所以代價也比較大。

四、無功補(bǔ)償轉(zhuǎn)置在我國應(yīng)用中的具體問題及解決方法

1.目前在應(yīng)用中存在的問題

首先，無功補(bǔ)償轉(zhuǎn)置也是一種電力設(shè)施，在安裝后其自身也會受到電路諧波的影響，對裝置中電容的影響很大。嚴(yán)重影響裝置的使用時間。甚至造成設(shè)備損壞。其次，主要是由于我國的技術(shù)還不夠完善，一些設(shè)備打不到標(biāo)準(zhǔn)，比如在投切電容器時產(chǎn)生的高電壓，通過技術(shù)手段是可以消除的，但是目前我們的技術(shù)不夠成熟，達(dá)不到最好的效果。還有我國的輸電網(wǎng)絡(luò)跨距大，所覆蓋區(qū)域廣，電力在傳送中經(jīng)過多個變電所進(jìn)行升降壓，自身的諧波會更難治理。

2.目前的解決方法

一方面就是加大在無功補(bǔ)償方面的投入力度，擴(kuò)大資金的投入，整合一支優(yōu)秀的研發(fā)隊(duì)伍，對無功補(bǔ)償設(shè)備進(jìn)行研究，通過技術(shù)創(chuàng)新可以從根本上解決問題。另一方面是增強(qiáng)用戶的意識，讓用戶意識到諧波的危害，認(rèn)識到無功補(bǔ)償?shù)膬?yōu)點(diǎn)，積極配合有關(guān)部門進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用。在電流經(jīng)過變壓器時要在低壓側(cè)配置電容器，進(jìn)行有效的補(bǔ)償，通過多方面的措施的實(shí)施，無功補(bǔ)償在我國的應(yīng)用一定會越來越廣泛，并且效果也一定會越來越好。

五、結(jié)語

通過以上對我國無功補(bǔ)償裝置的發(fā)展現(xiàn)狀，以及具體技術(shù)手段的分析和目前的應(yīng)用情況，我們可以看到無功補(bǔ)償在我國還有很長的路要走。目前我國最主要的是提升自己的技術(shù)實(shí)力，對無功補(bǔ)償裝置的研發(fā)要更上一層樓，加大對新技術(shù)的探索。目前要加大對負(fù)荷的非線性變化方面的研究從根本上解決諧波的產(chǎn)生原因，另外要通過技術(shù)整合，把多項(xiàng)設(shè)備進(jìn)行整合性研究，從而達(dá)到一個最優(yōu)的配合狀態(tài)實(shí)現(xiàn)最好的效果。為了更好的減少電能在傳輸上的損耗和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性，要迫切的進(jìn)行政策的指導(dǎo)和規(guī)劃，只有良好的引導(dǎo)才能更快更迅速的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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