淺析無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用

摘 要：當(dāng)前，電氣自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)是諸多工業(yè)領(lǐng)域普遍使用的科學(xué)技術(shù)之一，作為電氣自動(dòng)化的硬件支持，電力電子設(shè)備也普遍被諸多電網(wǎng)企業(yè)采用，使得無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中扮演著越來(lái)越關(guān)鍵的角色。文中簡(jiǎn)單介紹了無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)有關(guān)技術(shù)要點(diǎn)，同時(shí)闡述了其在電器自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用前景，為電器自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)一步研究給予理論參考。

關(guān)鍵詞：無(wú)功補(bǔ)償；技術(shù)；電氣；自動(dòng)化；應(yīng)用

引言

當(dāng)今世界，各行各業(yè)發(fā)展日新月異，國(guó)家經(jīng)濟(jì)逐漸增強(qiáng)。我國(guó)自然也不例外，近些年來(lái)在電氣自動(dòng)化行業(yè)方面也取得了快速的發(fā)展。當(dāng)然發(fā)展中也存在很多制約，例如由于單項(xiàng)電力牽引負(fù)荷變化的復(fù)雜性，非線性因素較強(qiáng)，因此在現(xiàn)階段電氣自動(dòng)化設(shè)備中的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)方面的研究還不是非常地深入。目前，電氣自動(dòng)化技術(shù)和設(shè)備在我國(guó)的制造領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。

1 無(wú)功補(bǔ)償和特點(diǎn)

1.1 無(wú)功補(bǔ)償和作用

無(wú)功補(bǔ)償主要是通過(guò)在負(fù)荷端和電力網(wǎng)處安裝電容器或調(diào)相機(jī)等無(wú)功電源來(lái)降低其運(yùn)作能耗和維持其電壓水平。

1.2 無(wú)功補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)

電力公司運(yùn)作過(guò)程中，產(chǎn)生無(wú)功功率量最大的設(shè)備主要是變壓器和異步電動(dòng)機(jī)，其中一部變壓器的無(wú)功功率是運(yùn)作功率的50%，而異步電動(dòng)機(jī)是60%，其他設(shè)備如電抗器、供電線路和整流設(shè)備無(wú)功功率也占運(yùn)作功率的20%。從上述數(shù)據(jù)可知，電力公司產(chǎn)生的無(wú)功功率主要源于變壓器、供電線路和異步電動(dòng)機(jī)等等設(shè)備。應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，能夠有效補(bǔ)償耗費(fèi)的大量無(wú)功功率，從而改善電網(wǎng)公司的電功率因素，確保諸多電力設(shè)備節(jié)能高效運(yùn)作。

2 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)

2.1 電力負(fù)荷的功率因數(shù)

功率因數(shù)的定義為變壓器和電網(wǎng)等設(shè)備中有功功率站其可視功率的比例。通常來(lái)說(shuō)，電網(wǎng)公司都期望高功率因數(shù)，高功率因數(shù)的實(shí)現(xiàn)主要通過(guò)降低傳輸設(shè)備無(wú)功功率的比例和減少有功功率的損失來(lái)實(shí)現(xiàn)的，科學(xué)合理地提高用戶的功率因數(shù)，盡可能地發(fā)揮供電設(shè)備改善電壓的質(zhì)量。

2.2 并聯(lián)電容器補(bǔ)償無(wú)功功率的作用及方法

2.2.1 并聯(lián)電容器無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔?/p>

在電網(wǎng)和負(fù)荷端安裝電容器，能夠通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償有效的降低無(wú)效功率的比例，不僅能夠減少電網(wǎng)線路的損耗，而且還能夠確保電壓穩(wěn)定，是一項(xiàng)改善供電質(zhì)量和節(jié)能環(huán)保的技術(shù)。提高功率因數(shù)不僅可以有效地降低電網(wǎng)有效功率的損耗量，還可以有效地降低電網(wǎng)的無(wú)功功率的消耗量，而且又可以有效地提高了變壓器與電力線路容量利用率及減少電壓降。所謂的并聯(lián)補(bǔ)償就是把被補(bǔ)償設(shè)備和電容器直接并接到同一個(gè)電路上去，來(lái)不斷地提高功率因數(shù)。通常將無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)中采用的電容器叫做并聯(lián)電容器，此種無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)已經(jīng)被廣泛推廣于電網(wǎng)行業(yè)。

2.2.2 無(wú)功補(bǔ)償電壓的調(diào)整

在電網(wǎng)和負(fù)載紅安裝并聯(lián)電容器，電容器的接入和切斷極大程度的影響了變壓器電壓狀況，因而在應(yīng)用過(guò)層中，變壓器電壓質(zhì)量能夠借助電容器的接入和切斷來(lái)進(jìn)行改善。

3 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用

3.1 真空斷路器投切電容器

這個(gè)設(shè)備的主要特點(diǎn)是簡(jiǎn)單、投入少。缺點(diǎn)主要在于，合閘時(shí)電容器瞬間電壓過(guò)高，從而使設(shè)備損壞；除此之外，在開(kāi)關(guān)壽命的制約下，不斷地的投切變是不可能的，進(jìn)而造成動(dòng)態(tài)補(bǔ)償效果受到嚴(yán)重影響。

3.2 晶閘管固定濾波器與調(diào)節(jié)電抗器

將電抗器與反并聯(lián)晶閘管并聯(lián)，能夠較好的抵消濾波器中殘留的無(wú)功補(bǔ)償電流，從而確保整體平衡。這樣處理的優(yōu)點(diǎn)是不僅可以有效的固定濾波器還可以長(zhǎng)期高效的使用，另一方面在晶閘管的使用數(shù)量上面也可以適當(dāng)減少，并且能夠提升響應(yīng)的速度。主要缺點(diǎn)就是諧波現(xiàn)象有可能會(huì)產(chǎn)生。

3.3 晶閘管調(diào)節(jié)變壓器和固定濾波器

以上兩者都是通過(guò)高漏抗變壓器進(jìn)行工作的，也是因?yàn)檫@個(gè)工作過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一些難以解決的問(wèn)題，使得對(duì)有功的損耗較大。正因?yàn)檫@些原因，此種方案一直沒(méi)有被廣泛的使用。

3.4 電抗器、固定濾波器與可控飽

工作時(shí)利用改變飽與電抗器的磁飽和程度來(lái)不斷地讓流入回路的感性電流不斷地變化，這種不斷變化的感性電流能夠非常有效地抵消并聯(lián)濾波器中的多余容性的無(wú)功功率，這樣的話就可以達(dá)到一種持久平衡。本方式的特點(diǎn)在于固定濾波器的并聯(lián)濾波支路能夠被長(zhǎng)期使用，缺點(diǎn)在于會(huì)產(chǎn)生諧波，除此之外對(duì)設(shè)備的損耗較大，噪音較大。

3.5 有源濾波器相關(guān)特性

有源濾波器能夠讓專(zhuān)業(yè)電力電子設(shè)備產(chǎn)生能夠抵消負(fù)載中負(fù)序電流和諧波電流的電流，從而確保電源的無(wú)功電流和總諧波滿足技術(shù)要求。本方案的優(yōu)點(diǎn)主要有，可以靈活、快速方便的進(jìn)行有效補(bǔ)償，還不會(huì)發(fā)生系統(tǒng)產(chǎn)生諧振。但是，它也有自己的缺點(diǎn)，其缺點(diǎn)是，電力電子設(shè)備的價(jià)格相對(duì)比較高。

3.6 電抗器、電容器和固定濾波器的調(diào)壓

這種方法主要目標(biāo)在于改變無(wú)功出力，主要方式是通過(guò)改變降壓變壓器低壓側(cè)母線電壓，進(jìn)而來(lái)改變低壓母線上的濾波器或者改變電抗器的電壓。這樣的調(diào)節(jié)方式是利用晶閘管通斷與分接開(kāi)關(guān)的無(wú)載調(diào)節(jié)來(lái)不斷進(jìn)行的，所以理論上來(lái)說(shuō)在電氣的使用壽命方面是沒(méi)有制約的，但在實(shí)際操作過(guò)程中，還可以利用加裝來(lái)提供穩(wěn)定的無(wú)功功率，而且優(yōu)先的達(dá)到濾波效果。

3.7 有源和無(wú)源濾波器

本技術(shù)主要是針對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)难芯慷a(chǎn)生的。現(xiàn)今還未發(fā)展成熟，相關(guān)研究專(zhuān)家正在積極研究改進(jìn)。試驗(yàn)結(jié)果顯示，負(fù)荷中的諧波電流和濾波器產(chǎn)生的諧波電流流向相反，能夠相互中和，實(shí)現(xiàn)總諧波電流在規(guī)定的范圍內(nèi)符合電源的具體要求。這一過(guò)程，充分展現(xiàn)了資源合理利用的優(yōu)點(diǎn)：無(wú)源補(bǔ)償充分使用和有源補(bǔ)償科學(xué)合理規(guī)劃，實(shí)時(shí)控制使用相結(jié)合的機(jī)制特性。從我國(guó)目前國(guó)情來(lái)看，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)備受領(lǐng)域內(nèi)眾多學(xué)者所關(guān)注，不過(guò)隨著時(shí)代的發(fā)展，科技不斷進(jìn)步，我國(guó)在電氣自動(dòng)化方面發(fā)展越來(lái)越快，其中單相電力牽引負(fù)荷變化及非線性因素方面技術(shù)日趨成熟，這就導(dǎo)致我們需要在于無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)方面更加努力探討研究，以便更加適應(yīng)社會(huì)需要。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，就目前形勢(shì)而言，還是要要求人們?cè)陔姎庾詣?dòng)化的大前提下充分應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，分析與探討無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用，不斷對(duì)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的借鑒與結(jié)合，使無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在我國(guó)的電氣自動(dòng)化領(lǐng)域得到更好的應(yīng)用與發(fā)展。

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