無功補償技術(shù)在電氣自動化領(lǐng)域中的具體應用

陳海燕

摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展與普及，當今社會的許多行業(yè)基本實現(xiàn)了生產(chǎn)自動化，而電力行業(yè)作為我國市場中的重要部分，也正在努力發(fā)展并逐步實現(xiàn)自動化。其中，無功補償技術(shù)這種新型技術(shù)的應用，為我國電力行業(yè)實現(xiàn)電氣自動化發(fā)揮了重要的助推作用。文章主要以無功補償技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)作為切入點，深入探討了無功補償技術(shù)在電氣自動化中常見的應用方法，并對其具體應用形式進行了歸納。主要目的在于推進無功補償技術(shù)在電氣自動化中的應用，并在當前基礎(chǔ)上進行技術(shù)、應用方法和應用形式的創(chuàng)新拓展。

關(guān)鍵詞：無功補償技術(shù)；電氣自動化；創(chuàng)新拓展

隨著科技的不斷進步創(chuàng)新，我國包括電力行業(yè)在內(nèi)的許多行業(yè)，逐步實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。但是在實現(xiàn)自動化的過程中，特別是在電網(wǎng)運行過程中，提高電網(wǎng)運行的效率和質(zhì)量也是重點。目前，我國電力運營在主要有低壓網(wǎng)、高壓網(wǎng)、中壓網(wǎng)3種模式，而其中低壓網(wǎng)和高壓網(wǎng)運行中的穩(wěn)定性是解決的重點。因此，對電力行業(yè)來講，如何保障低壓網(wǎng)以及高壓網(wǎng)運行的穩(wěn)定，成為當前迫切需要解決的問題。本文則針對當前電網(wǎng)穩(wěn)定性運行問題，從無功補償?shù)慕嵌龋接憚展ぱa償?shù)年P(guān)鍵技術(shù)，并重點就務工補償?shù)膽梅椒ê途唧w應用形式進行了分析，以期為當前無功補償?shù)膽锰峁┙梃b和實際的運行參考。

1 電力無功補償?shù)年P(guān)鍵技術(shù)

無功補償技術(shù)能夠優(yōu)化解決負序、無功功率問題，是電力行業(yè)重要的新型技術(shù)。無功補償技術(shù)通過提高低壓配電網(wǎng)以及高壓配電網(wǎng)的穩(wěn)定性，減少電氣元件被電氣自動化過程中產(chǎn)生的電流所破壞，從而使電氣自動化系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行。具體來說，無功補償?shù)年P(guān)鍵技術(shù)主要從電力負荷的功率因數(shù)（ Power Factor）入手[1]。

功率因數(shù)用符號cosΦ表示，是指交流電路中電壓與電流之間的相位差（φ）的余弦，其數(shù)值為有功功率和視在功率（Apparent）的比值，即cosΦ=P/S.可以看出，功率因數(shù)可以通過電力設(shè)備的視在功率將大部分供給有功功率。在電力網(wǎng)的運行過程中，為了減少無功功率的傳輸和有功功率的損耗，應在合理范圍之內(nèi)盡可能地提高功率因數(shù)，從而提高供電設(shè)備使用功能以及電壓質(zhì)量。因此，在這種情況下，電壓與電流之間的相位差（Φ）為0時，功率因數(shù)為l，提高功率因數(shù)便能夠減少用電設(shè)備的無功功率需用量。

2 無功補償技術(shù)在電氣自動化中的應用方法

目前，無功補償技術(shù)常用的應用方法有斷路器投切電容器、晶閘管投切電容器、無源濾波器（LC濾波器）以及有源濾波器（Active Power Filter，APF）等。本研究則重點對上述幾種方法進行了介紹和分析。

2.1斷路器投切電容器

斷路器投切電容器優(yōu)勢在于結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、運行簡捷，而缺點是投切濾波支路在合閘時的暫態(tài)過程中會產(chǎn)生過電流過電壓，從而對電容器及串聯(lián)電抗器的運行造成影響。此外，切除濾波支路時，觸頭上恢復電壓較高，使開關(guān)重燃概率提升，可能會重復擊穿，導致電容器上較高過電壓而損壞設(shè)備[2]。

2.2晶閘管投切電容器

晶閘管投切電容器的晶閘管開關(guān)沒有觸點，因此操作壽命極長。由于可以精確控制晶閘管的投切時刻，因而能夠降低操作難度，提升電容器投入速度，并減少投切的沖擊電流。晶閘管投切電容器的動態(tài)響應時間通常在0.01-0.02 s，TSC能快速跟蹤沖擊負荷的突變，維持最佳饋電功率因數(shù)，進行動態(tài)無功補償，使無功補償能夠及時跟著實際需求量進行變化，降低電壓波動，從而提高電能質(zhì)量并節(jié)約電能。

2.3 LC濾波器

LC濾波器是利用電感、電容和電阻的組合設(shè)計構(gòu)成的濾波電路，能夠?qū)χ饕沃C波構(gòu)成低阻抗旁路.從而濾除諧波。這種方式的缺點是僅能對確定頻率諧波進行濾波和固定的補償。LC濾波器可分為單調(diào)諧濾波器、高通濾波器等若干種，在實際應用中，LC濾波器通常是由若干組單調(diào)諧濾波器和高通濾波器共同組成。其中，高通濾波器有一階、二階、三階和C型4種。一階高通濾波器由于電容需求高、基波損耗大，因此較少采用；二階高通濾波器的濾波性能最好，但是基波損耗比三階高；三階高通濾波器比二階的多一個電容，容量比很小，從而提高濾波器對基波頻率的阻抗，有效降低基波損耗；C型高通濾波器的C2與L調(diào)諧在基波頻率上，因此降低基波損耗。其性能介于二階和三階之間，缺點是基波頻率失諧和元件參數(shù)漂移對其影響較大。

2.4有源濾波器

APF的基本原理是利用可關(guān)斷電力電子器件產(chǎn)生與負荷電流諧波分量相等、相位相反的補償電流ic，從而使電源is電流接近正弦波。其優(yōu)勢在于響應快、受電源阻抗影響小、沒有諧振現(xiàn)象等，缺點是裝置成本高。有源電力濾波器可以根據(jù)接入電力系統(tǒng)的不同方式，而分為并聯(lián)型有源電力濾波器、串聯(lián)型有源電力濾波器、混合型有源電力濾波器等類型。并聯(lián)型有源電力濾波器在電路中作為電流源工作，適合如帶阻感負載的整流電路這樣具有電流源性質(zhì)的諧波源；串聯(lián)型有源電力濾波器在電路中作為電壓源工作，適合如電容濾波形整流電路這種具有電壓源型性質(zhì)的諧波源。在實際應用中，應當針對諧波源的性質(zhì)差異，合理使用不同的拓撲結(jié)構(gòu)的有源電力濾波器。

3 無功補償技術(shù)在電氣自動化中的具體應用形式

綜合前文所述，在電氣自動化設(shè)備的基礎(chǔ)上，應用無功補償技術(shù)可以對諧波與負序開展補償工作，盡可能地降低電能損耗，從而提高供電設(shè)備容量，控制對配電系統(tǒng)工作中所產(chǎn)生的電壓。在當前我國電力行業(yè)的實際生產(chǎn)與傳輸過程中，無功補償技術(shù)的常見應用形式主要有以下3個方面。

3.1構(gòu)建真空斷路器

真空斷路器是指在電氣自動化的實際工作過程中，通過固定晶閘管與濾波器，將兩者有機融合。這種結(jié)合體在實際應用中能夠穩(wěn)定濾波器無功補償產(chǎn)生的電流，在較短的時間內(nèi)對電氣自動化進行無功補償工作，規(guī)避非必要的電能損耗。

3.2對電能用戶的無功補償

目前應用無功補償技術(shù)對電能用戶實施無功補償時，通常使用的方法有兩種。一種方法是經(jīng)過無功補償，將配電網(wǎng)的功率因數(shù)提高到國家相關(guān)部門所規(guī)定的標準范圍，這種方法還能使電能用戶得到更多電費補償[3]。因此，還應當對相關(guān)政策進行大力的宣傳推廣，不但實現(xiàn)對廣大電能用戶的無功補償，有效減少電能損耗，也加強了廣大電能用戶的節(jié)電意識，緩解當前我國用電緊張的情況。另一種方法是在電能用戶的配電網(wǎng)中采用無功補償技術(shù)，降低電能損耗，較大程度地減少電能資源浪費，有效降低用戶的電費支出。

3.3對回路電流的無功補償

這種無功補償方式是通過調(diào)整固定濾波器低飽和電感器內(nèi)部的磁能飽和程度，改變流入回路的感性電流.使其與濾波器中剩余的電容性電流相互抵銷，從而實現(xiàn)電流平衡。再通過串聯(lián)濾波器與電抗器，調(diào)節(jié)變壓器的降壓按鈕，從而降低母線的電壓，最終實現(xiàn)無功補償。

4結(jié)語

綜上所述，對于電氣自動化而言，應用無功補償技術(shù)不僅可以提高低壓配電網(wǎng)、高壓配電網(wǎng)整體性能，還減少了電氣自動化運行中的電能損耗，保障電氣自動化系統(tǒng)高效低耗地進行應用。本文就當前的無功補償技術(shù)進行了全面分析和闡述，為未來的電網(wǎng)應用提供了參考。

[參考文獻]

[1]劉彬.無功補償技術(shù)在電氣自動化中的應用分析[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2016 （7）：16

[2]孔令俊.無功補償技術(shù)在低壓配電系統(tǒng)中的應用[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2015 （4）：66-67.

[3]劉振亞，張啟平，王雅婷，等.提高西北新甘青750 kV送端電網(wǎng)安全穩(wěn)定水平的無功補償措施研究[J].中國電機工程學報，2015 （5）：1015-1022