無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用

摘 要：文章基于無功補(bǔ)償技術(shù)的含義、特點(diǎn)以及設(shè)計(jì)方式，以變電站作為實(shí)例進(jìn)行了無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：無功補(bǔ)償技術(shù)；電氣自動化；應(yīng)用

1 無功補(bǔ)償技術(shù)的特點(diǎn)

1.1 無功補(bǔ)償技術(shù)的含義

在供電系統(tǒng)中，無功補(bǔ)償技術(shù)對電網(wǎng)功率因數(shù)的提升發(fā)揮著重要的作用，它能使輸電過程中的電能耗費(fèi)減少，供電的外部環(huán)境得到改善，供電效能得到提高，使供電變壓器降低其電能的消耗[1]。從這個(gè)層面來講，在電力供電系統(tǒng)的整個(gè)過程中，與無功補(bǔ)償?shù)挠嘘P(guān)設(shè)備的作用是極為重要的。在挑選補(bǔ)償設(shè)備時(shí)，運(yùn)用科學(xué)的方法會使系統(tǒng)中消耗的電能降低，使電網(wǎng)的質(zhì)量提高。相反，如果選用了不合適或與供電網(wǎng)絡(luò)需求不相符的補(bǔ)償裝置，會帶來不少問題，比如增大了諧波和顯著的電壓起伏等。

1.2 無功補(bǔ)償技術(shù)的特點(diǎn)

1.2.1 感性無功技術(shù)

在配電網(wǎng)中，由電磁感應(yīng)進(jìn)行工作的電力裝置有很多。像發(fā)電機(jī)組，其原理就是根據(jù)電磁感應(yīng)來工作的，在強(qiáng)磁場中，又用于發(fā)電的線圈對磁感線的切割以使交流電能產(chǎn)生，變壓器也在電磁相互感應(yīng)的影響下使電壓發(fā)生改變，從而傳到距離比較遠(yuǎn)的位置，如此在線路傳輸過程中，彌補(bǔ)了電力的損耗[2]。在電磁場中，電動機(jī)也有電流注入，通電線圈由于受到力的影響而無運(yùn)動，電動機(jī)與變壓器的磁與電的轉(zhuǎn)換皆是在強(qiáng)磁場的影響下進(jìn)行的，會有一個(gè)變化極大的磁場地在此轉(zhuǎn)換中慢慢形成。在一個(gè)電磁周期內(nèi)，電力機(jī)械裝置有相同的吸入功率和釋放功率，即在此過程中電力未有任何的消耗和損失出現(xiàn)，諸如此類的功率即是感性無功功率。

1.2.2 運(yùn)用無功補(bǔ)償技術(shù)有助于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定

實(shí)質(zhì)上無功補(bǔ)償技術(shù)就是無功控制電壓服務(wù)的一種技術(shù)，主要是指發(fā)電機(jī)組將無功功率輸出到配電網(wǎng)內(nèi)，使電力系統(tǒng)能正常運(yùn)行，電壓在連接處的波動數(shù)值保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，從而使電力控制系統(tǒng)的服務(wù)技術(shù)更優(yōu)良[3]。如果電力有個(gè)地方出現(xiàn)了故障，則無功支持就能有效地避免整個(gè)電力系統(tǒng)處于中斷的狀態(tài)。換句話來說，在電網(wǎng)系統(tǒng)中，無功補(bǔ)償技術(shù)在正常規(guī)定下進(jìn)行運(yùn)行時(shí)，一部分的無功功率會被吸收掉，當(dāng)電力系統(tǒng)有故障時(shí)，很大程度上能使電網(wǎng)順利安全地進(jìn)行。

1.2.3 無功補(bǔ)償技術(shù)可濾掉一些諧波

2 設(shè)計(jì)無功補(bǔ)償技術(shù)的方法

2.1 晶閘管調(diào)整電抗器相結(jié)合于穩(wěn)定的濾波設(shè)備的方法

這一技術(shù)的運(yùn)用，能使流入回路的感性電流在調(diào)節(jié)飽和的電抗器的磁飽和程度的作用下受到影響，從而實(shí)現(xiàn)以并聯(lián)方式連接的濾波器中額外容性無功率的均衡。這種方法的好處是濾波器可以不定期的投入，晶閘管需要的數(shù)量也不多，系統(tǒng)在處理時(shí)的速度會比較快，不足之處就是會有諧波產(chǎn)生。

2.2 穩(wěn)定的濾波器加上電容器調(diào)整壓力，再結(jié)合電容器的方法

在使用這種方法時(shí)，變壓器低壓部分兩側(cè)的母線電壓要先進(jìn)行調(diào)整，主要是與低壓母線上面的濾波器或電抗器上面的電壓進(jìn)行連接，從而變換無功功率。在調(diào)整時(shí)，用晶閘管進(jìn)行切斷，在原則上不影響電氣的使用期限。在電力行業(yè)的實(shí)際生活運(yùn)用中，也可以進(jìn)行安裝較先進(jìn)的電力裝置使無功功率得以穩(wěn)固，從而使過濾掉諧波的界定目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。但目前來講，此技術(shù)并不成熟、完善，而為了使電源共需要諧波電流的要求得到滿足，其運(yùn)用正負(fù)荷進(jìn)行抵消諧波的原理是目前繼續(xù)研究的重要任務(wù)。

2.3 穩(wěn)定過濾諧波裝置相結(jié)合于可控制飽和電抗器的方法

電抗器與反并聯(lián)的晶閘管進(jìn)行串聯(lián)，可以實(shí)現(xiàn)與并聯(lián)濾波器中的額外容性無功功率的補(bǔ)償電流的均衡，使功率因數(shù)的要求得到滿足。其優(yōu)勢在于穩(wěn)固的濾波通路能夠被長時(shí)間地投入。在補(bǔ)償中，這種方法易實(shí)現(xiàn)、易操作，速度調(diào)整的比較快，不會與系統(tǒng)產(chǎn)生諧振。但必須由無功補(bǔ)償技術(shù)的人員進(jìn)行親自作業(yè)，對技術(shù)的要求比較高，途中也有很多風(fēng)險(xiǎn)，其使用的電子裝置的價(jià)格也不一般。

3 在電氣自動化應(yīng)用中，無功補(bǔ)償技術(shù)存在的問題與解決措施

3.1 存在的主要問題

很多的無功電流在通過發(fā)電廠時(shí)向高壓變電站輸入，在輸電的途中，因?yàn)檫€要將其送往低壓的變電站，這就導(dǎo)致了在比較遙遠(yuǎn)的方位有為數(shù)不少的無功電流在傳輸。在配置無功補(bǔ)償?shù)娜萘繒r(shí)是不科學(xué)的，不少變電站采用整組投切的方法進(jìn)行電容量的補(bǔ)償，不能夠根據(jù)負(fù)荷在轉(zhuǎn)變時(shí)的要求實(shí)現(xiàn)就地平衡，如果變電站的負(fù)荷狀態(tài)較高時(shí)，功率因數(shù)則會很低，而處于低負(fù)荷狀態(tài)時(shí)，就會有補(bǔ)償產(chǎn)生。

當(dāng)無功向配電網(wǎng)進(jìn)行倒置傳輸時(shí)，無功倒立的傳送會使電網(wǎng)的損失與消耗明顯加大，同時(shí)在配電網(wǎng)線路進(jìn)行傳輸時(shí)會有不必要的風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生，尤其是采用固定的電容器進(jìn)行補(bǔ)償?shù)挠脩?，在低?fù)荷狀態(tài)時(shí)很大程度上會使無功回送發(fā)生[4]。

3.2 解決的措施

3.2.1 用戶側(cè)的管理力度要加強(qiáng)

為了降低損耗的態(tài)勢，必須加強(qiáng)用戶側(cè)無功補(bǔ)償技術(shù)的節(jié)能與管理，使他們充分認(rèn)識到，即使是一個(gè)從未進(jìn)行功率活動考核的小容量用戶，在無功補(bǔ)償技術(shù)的作用下也一樣能配置由無功功率所導(dǎo)致的有功功率的損耗，如此使內(nèi)部傳輸線路中電能的損失在很大程度上減少。

3.2.2 根據(jù)實(shí)際情況對變電站無功補(bǔ)償容量的大小進(jìn)行確定

比如220KV的變電站，它的無功調(diào)節(jié)功能比較健全，在城市用電的高峰期可以以功率因數(shù)達(dá)到0.97，地區(qū)的不同其容量的調(diào)節(jié)也會有很大的差別。在變電站的無功補(bǔ)償技術(shù)對低負(fù)荷、變壓器進(jìn)行有效地?zé)o功補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上，再采用電力行業(yè)的最新的工藝、裝置和技術(shù)，對補(bǔ)償容量進(jìn)行科學(xué)合理地配置，同時(shí)工作人員的技能也要加大培訓(xùn)的力度，以防產(chǎn)生無功回送的情況。

3.2.3 進(jìn)行配電網(wǎng)低壓一側(cè)電容器組的補(bǔ)償

對于配電網(wǎng)線路的無功補(bǔ)償電流在經(jīng)過常規(guī)的變壓器和線路時(shí)導(dǎo)致功率與電能的降低要給予極大的關(guān)注，當(dāng)功率因數(shù)極低時(shí)，配電網(wǎng)所需的功率就會極高，從而線路損失的程度也會極大。

而對于共用變壓器機(jī)組負(fù)荷比較大的，必須進(jìn)行全面考慮在配電網(wǎng)低壓的一端裝置適合的電容器組，從而進(jìn)行有效的補(bǔ)償。

4 在電氣自動化中，無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用策略

在電氣自動化的領(lǐng)域中，自無功補(bǔ)償技術(shù)運(yùn)用以來，電能質(zhì)量的衡量標(biāo)準(zhǔn)就一直是電能的穩(wěn)固運(yùn)行與安全防護(hù)，此外，在測評配電網(wǎng)系統(tǒng)質(zhì)量的好壞時(shí)，這也是一個(gè)有機(jī)指標(biāo)。而電力的穩(wěn)固性能則受到直接受到電壓的制約和影響，因此，絕大部分時(shí)電壓是否穩(wěn)定決定著電能是否穩(wěn)定。通常情況下，鐵路與公路系統(tǒng)有用電均是采用滑動觸摸碰的方法進(jìn)行傳送電能的[5]。在裝置相互接觸到的地方火花總會產(chǎn)生，這給電力系統(tǒng)的安全帶來了很大的隱患?；鸹ǖ目刂颇苁拱踩L(fēng)險(xiǎn)處于萌芽狀態(tài)，但在此過程中也要用到無功補(bǔ)償技術(shù)。不可否認(rèn)，電力觸及網(wǎng)的無功功率因數(shù)、變電站對電力系統(tǒng)短時(shí)控制的調(diào)整機(jī)能和牽引機(jī)動車的配電網(wǎng)決定著依靠電力運(yùn)行的機(jī)動車功率因數(shù)大小。除此之外，如果接觸網(wǎng)的面積與變壓器的抗打擊性能彼此不同，也會使電力系統(tǒng)在安全防護(hù)中面對更多的問題。

5 結(jié)束語

在電氣自動化技術(shù)不斷發(fā)展的情況下，越來越多的無功補(bǔ)償設(shè)備被設(shè)計(jì)且投入使用，它們不僅能夠使電氣的功率因數(shù)加大，高峰用電時(shí)負(fù)荷降低，更使電力系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

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