無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣領(lǐng)域中的發(fā)展前景

楊迪 趙杰 程旭 張若浩 朱登晶

摘要：在現(xiàn)如今的電力系統(tǒng)中，為保證電力系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，用戶使用的可靠性以及經(jīng)濟(jì)性，無功補(bǔ)償是一種不得不采用的手段。主要原因在于，一旦無功功率出現(xiàn)不平衡，電網(wǎng)電壓就會發(fā)生波動，導(dǎo)致供電質(zhì)量下降;從供電方面考慮，會導(dǎo)致輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性受影響，輸電能力相應(yīng)降低，嚴(yán)重時會導(dǎo)致短路等嚴(yán)重事故;負(fù)載和輸電系統(tǒng)的功率因數(shù)下降，設(shè)備能量損失增加。因此必須在系統(tǒng)出現(xiàn)無功功率失衡時予以必要的補(bǔ)償。

關(guān)鍵詞：無功補(bǔ)償技術(shù);電氣工程;供力系統(tǒng)

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)以及科技的快速發(fā)展，其程度越來越深，電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用范圍也越來越廣。但是，電氣自動化設(shè)備中的非線性因素也在不斷的增加，單向電力牽引負(fù)荷的變化規(guī)律也日益復(fù)雜，所以電網(wǎng)中負(fù)序與諧波的注入量和無功功率勢必會增加。無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生了。它不僅能夠?qū)﹄娋W(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，同時能夠增加電氣自動化設(shè)備的穩(wěn)定性。所以，在電氣自動化設(shè)備中，無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用是非常重要的，并且其前景廣闊。

1 無功補(bǔ)償技術(shù)簡述

無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動化中應(yīng)用的主要目的是為了解決我國電網(wǎng)運(yùn)行不穩(wěn)定的問題，其中對高電壓網(wǎng)與低電壓網(wǎng)都有良好的效用[1]。那么什么是無功補(bǔ)償技術(shù)呢？無功補(bǔ)償技術(shù)就是通過對一些可以避免的損耗或者一些不能避免但能用現(xiàn)有技術(shù)解決損耗的減少，來提高資源的利用率，這樣不僅可以提高工作效率，還可以節(jié)約資源，又可以更好保護(hù)系統(tǒng)的內(nèi)部器件，一舉兩得。現(xiàn)在無功補(bǔ)償技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用在許多領(lǐng)域中，不僅僅在電氣自動化領(lǐng)域，還有農(nóng)業(yè)、水利、工業(yè)，武器制造等多個領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。與我們的工業(yè)生產(chǎn)以及生活有著重要的聯(lián)系。

1.1 原理概述

無功補(bǔ)償主要是解決無功功率過飽和的原因，而所謂無功功率，在電力系統(tǒng)的運(yùn)用中有著重要作用，主要體現(xiàn)在電路電場和磁場中的交換作用，并可在電氣設(shè)備中應(yīng)用，形成可維持磁場的有效功率。從電力系統(tǒng)原理上看，無功功率并不對外做功，而是轉(zhuǎn)變?yōu)榱硗庖环N能量形式。一般情況下，如果電氣設(shè)備中具有電磁線圈，并且涉及到磁場的作用，就會消耗部分無功功率。

而無功功率補(bǔ)償，就是在用戶變電所或在用電設(shè)備等處裝設(shè)無功功率電源，以改變電力系統(tǒng)中無功功率的流動，從而提高電力系統(tǒng)的電壓水平，減小網(wǎng)絡(luò)損耗和降低配電線路的成本節(jié)約電能[2]，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。

2 無功補(bǔ)償在電氣自動化中的運(yùn)用

國家現(xiàn)階段的發(fā)展中，無功補(bǔ)償技術(shù)廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)，電廠等輸送電的環(huán)節(jié)當(dāng)中，其中就地補(bǔ)償技術(shù)和集中補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用最為廣泛。電氣自動化中無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)雖熱在不斷提高，但是由于該技術(shù)種類繁多，涉及面較廣，內(nèi)容復(fù)雜，對于不同場景下使用條件不同，所以很多時候如何選擇無功補(bǔ)償技術(shù)，如何選擇好，在我們的生產(chǎn)生活中顯得有些不足，以至于達(dá)不到使用無功補(bǔ)償技術(shù)所能帶來的理想效果，也許還會浪費(fèi)更多資源。為了改進(jìn)這一現(xiàn)象，就需要我們對該技術(shù)的使用進(jìn)行了解與掌握。

3 無功補(bǔ)償技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用方式

3.1 靜止補(bǔ)償技術(shù)

靜止補(bǔ)償技術(shù)的核心在于靜止補(bǔ)償器，其能夠不間斷、迅速控制無功功率，即通過發(fā)送或吸收無功功率來控制受控輸電系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)電壓。

靜止補(bǔ)償器技術(shù)較為成熟，該產(chǎn)品價格低廉、維護(hù)技術(shù)簡單，因此在國內(nèi)依舊是很多產(chǎn)業(yè)的首選。經(jīng)過多年的研究發(fā)展衍生出諸多類型，比較具有前景的有自飽和電抗器、可控硅控制電抗器和直流助磁飽和電抗器。在當(dāng)前的電網(wǎng)中，由電磁交流接觸器控制的電容和電抗得到大量使用，這種補(bǔ)償技術(shù)不能根據(jù)無功功率的波動做出及時調(diào)整，因此是靜態(tài)的。

3.2 濾波器

有源電力濾波器簡稱為APF，是一種用于動態(tài)抑制諧波、補(bǔ)償無功的新型電力電子裝置，它能夠?qū)Υ笮『皖l率都變化的諧波以及變化的無功進(jìn)行補(bǔ)償，之所以稱為有源，顧名思義該裝置需要提供電源。

APF能實(shí)現(xiàn)對大小頻率都變化的諧波和變化的無功進(jìn)行補(bǔ)償，根據(jù)直流儲能元件的不同，分為電壓型和電流型兩種。目前得到應(yīng)用的絕大多數(shù)仍是電壓型。并聯(lián)型有源濾波器占據(jù)多數(shù)。電流檢測電路和補(bǔ)償電流發(fā)生電路構(gòu)成有源濾波系統(tǒng)的兩大部分，電力檢測電路從負(fù)載電流中分離出諧波電流分量和基波無功電流，然后調(diào)整其極性，發(fā)出補(bǔ)償電流的指令信號[4]。

但是，該裝置仍存在單臺容量低、電流含高次諧波、造價高等缺點(diǎn)。但隨著大容量、高頻半導(dǎo)體器件的發(fā)展，這類無功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用前景值得期待。

4 結(jié)束語

無功補(bǔ)償技術(shù)并非單一的技術(shù)，尤其是在現(xiàn)在科技爆炸的社會中，無功補(bǔ)償技術(shù)也需要與其他的技術(shù)相互融合，相輔相成。但同時也需要隨著時間流逝，不斷對現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，彌補(bǔ)其不足。總之，無功補(bǔ)償技術(shù)想獲得快速的發(fā)展。離不開每一位科研人員的辛勤努力，更離不開國家制定的法律法規(guī)的保障以及大眾的支持與理解。

無功補(bǔ)償技術(shù)不僅可以提高整個電力供應(yīng)系統(tǒng)的工作效率和穩(wěn)定性，還可以既使得電力資源的損耗降低又使得輸出的電力資源更加符合大眾需求。無功補(bǔ)償技術(shù)的利用與發(fā)展令我國乃至世界的電力資源乏問題得到極大改善，所以我們應(yīng)該充分發(fā)揮無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動化中的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹曉東.無功功率補(bǔ)償裝置在港口供電系統(tǒng)中應(yīng)用[J]，港口科技，2009（6）.

[2]黎志文.電網(wǎng)諧波與無功功率綜合補(bǔ)償方式的原理和控制策略[J]，廣東科技，2009（6）.

[3]謝常華.電氣自動化的發(fā)展[J]，企業(yè)導(dǎo)報(bào)，2010（11）.

[4]劉玉杰，周博，淺述我對無功補(bǔ)償?shù)恼J(rèn)識Ⅱ，科技信息