小議無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用

程光輝侯坤磊

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小議無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用

程光輝1侯坤磊2

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摘 要：隨著科技的不斷進(jìn)步，我國在電氣自動化無功補(bǔ)償技術(shù)和諧波治理等方面進(jìn)行了較為深入的探討研究，加大無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用范圍，使功率因數(shù)得到有效提高，負(fù)序得到有效降低，才能形成科學(xué)的濾波通路，抵消或?yàn)V除指定諧波。為此，本文主要對無功補(bǔ)償?shù)母艣r、電氣自動化中無功補(bǔ)償技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用進(jìn)行了分析與探究。

關(guān)鍵詞：電氣自動化；無功補(bǔ)償技術(shù)；概況

一、無功補(bǔ)償?shù)母艣r

無功補(bǔ)償也被叫做無功功率補(bǔ)償，電力供電系統(tǒng)內(nèi)無功補(bǔ)償能夠?qū)﹄娋W(wǎng)功率因數(shù)進(jìn)行有效提升，是減少供電變壓器與輸送線路損耗，供電效率提升與供電環(huán)境有效改善的重要途徑。其工作原理如下：

電網(wǎng)輸出功率：有功功率與無功功率為電網(wǎng)輸出功率的重要組成部分，有功功率電能消耗具有直接性，通過電能向機(jī)械能﹑熱能﹑化學(xué)能的轉(zhuǎn)換，可利用這些能作功，有功功率就是該部分的功率。無功功率具有電能無消耗的特點(diǎn)，可將電能向其他形式能轉(zhuǎn)換，該能為電氣設(shè)備作功的基礎(chǔ)前提，同時此類能夠可在電網(wǎng)內(nèi)和電能進(jìn)行周期性轉(zhuǎn)換，該類功率就是無功功率。

實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償?shù)木唧w方法：同一電路內(nèi)并聯(lián)具備容性功率負(fù)荷的裝置和感性功率負(fù)荷，在以上2種負(fù)荷內(nèi)能量相互交換，并通過容性負(fù)荷輸出的無功功率補(bǔ)償感性負(fù)荷所需的無功功率。

二、電氣自動化中無功補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)

電氣自動化中無功補(bǔ)償技術(shù)主要是指動態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)，應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)的主要意義是為了提高供﹑配電系統(tǒng)的利用率，盡可能地降低電能的消耗和諧波對電力系統(tǒng)的破壞，穩(wěn)定電力系統(tǒng)的電壓值，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的有效控制。

（1）功率因數(shù)是指電力網(wǎng)中通過線路﹑變壓器的視在功率功率供給有功功率所占百分?jǐn)?shù)。在電力網(wǎng)的運(yùn)作過程中，功率因數(shù)的大小直接影響著有功功率的供給量，影響著有功功率的損耗情況。如功率因數(shù)越大，電力設(shè)備就能為有功功率提供大量的視在功率，就能減少無功功率的傳送，極大地降低有功功率在電力運(yùn)行中的電能消耗，就能提高用戶當(dāng)前的功率因數(shù)，充分發(fā)揮電力設(shè)備的功能提高電壓的質(zhì)量。

（2）在電氣自動化無功補(bǔ)償技術(shù)中并聯(lián)電容器也占有重要地位。并聯(lián)電容器無功補(bǔ)償是為了更好地節(jié)約電能和提高供電的質(zhì)量，主要方法是通過提高用電負(fù)載的功率因數(shù)，減少電力網(wǎng)的用電損耗，目前這種節(jié)電方式已經(jīng)得到了人們的廣泛認(rèn)可。通過提高功率因數(shù)不僅能夠減少有功功率的消耗量，還能減少無功功率的消耗量，同時還能增加變壓器和電力線路容量的利用率，這就有利于并聯(lián)補(bǔ)償電容器與補(bǔ)償設(shè)備之間的連接，提高電力功率因數(shù)。

（3）電氣自動化的普及，不僅促進(jìn)了市場經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，增加了國民收入，還極大地降低了工作人員的操作難度，為企業(yè)生產(chǎn)減少了人力物力的成本投入，增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益；同時還提高了電氣自動化的安全性，為安全生產(chǎn)提供了有力的保障。隨著電氣自動化技術(shù)水平的不斷提高，在電氣自動化發(fā)展中呈現(xiàn)出了越來越多的問題，電氣設(shè)備中電能資源的過度浪費(fèi)，已經(jīng)引起了社會的高度重視。電氣自動化中無功補(bǔ)償技術(shù)的大量應(yīng)用，可以有效地降低電氣設(shè)備的電能消耗情況，完善電氣自動化體系，確保國民經(jīng)濟(jì)和社會主義現(xiàn)代化建設(shè)的健康發(fā)展。

目前電力系統(tǒng)中所有的用電設(shè)備都存有無功功率的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象的產(chǎn)生主要是電壓與用電設(shè)備的特性所決定的。電氣設(shè)備運(yùn)行中，設(shè)有額定的電壓值，電壓在這個值數(shù)范圍內(nèi)進(jìn)行上下波動，這時電氣設(shè)備的無功功率就會根據(jù)電壓的波動幅度有所降低，在對電氣設(shè)備進(jìn)行無功功率補(bǔ)償時使用無功電源無法做到及時補(bǔ)償，無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用可以合理有效地降低用電設(shè)備的電力消耗，確保電氣自動化系統(tǒng)的正常運(yùn)行，提高電氣自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

三、電氣自動化中無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用

1、真空斷路器投切電容器

這種補(bǔ)償方式中電容器組利用高壓母線上電壓互感器的一次繞組電阻放電，一般不裝設(shè)專門的放電裝置。為防止電容器高壓擊穿，在電容器組中接有熔斷器fu作為短路保護(hù)。為降低電容器組在合閘時產(chǎn)生的沖擊涌流及防止電容器組與線路電感發(fā)生串聯(lián)諧振，可串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娍蛊?。它能有效地對高壓母線前主變壓器﹑高壓線路及電力系統(tǒng)無功功率進(jìn)行補(bǔ)償，能有效地提高工廠的功率因數(shù)，而且總投資少。

2、固定濾波器和晶閘管調(diào)節(jié)電抗器

固定濾波器按諧波要求設(shè)計，反并聯(lián)晶閘管與電抗器串聯(lián)，通過改變晶閘管觸發(fā)角來調(diào)節(jié)流過電抗器的感性電流，使其與并聯(lián)濾波器中多余的容性無功補(bǔ)償電流平衡，滿足功率因數(shù)要求。優(yōu)點(diǎn)是固定濾波器長期投人，需要的晶閘管數(shù)量少，響應(yīng)速度快，調(diào)節(jié)性能好，缺點(diǎn)是tcr也產(chǎn)生諧波。

3、變電站無功補(bǔ)償技術(shù)

變電站是一個供電區(qū)域的供電中心，用不同電壓等級的配電線路向用戶供電。按照“分級補(bǔ)償，就地平衡”的原則，配電線路和電力用戶應(yīng)該基本達(dá)到無功功率平衡，不向變電站索取無功電力。容性無功補(bǔ)償裝置以補(bǔ)償主變壓器無功損耗為主，并適當(dāng)兼顧負(fù)荷側(cè)的無功補(bǔ)償。容性無功補(bǔ)償裝置的容量可根據(jù)主變壓器容量來確定，可按主變壓器容量的10%～30%配置，并滿足35～110kv主變壓器最大負(fù)荷時，其高壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.95的要求。當(dāng)主變壓器單臺容量為40mva及以上時，每臺主變壓器應(yīng)配置不少于兩組的容性無功補(bǔ)償裝置。

4、配電線路的無功補(bǔ)償

電力網(wǎng)中，配電線路數(shù)量很多，其線損約占總線損的60% -70%。因此，對配電線路進(jìn)行無功補(bǔ)償，降低配電線路的功率損耗十分重要。對配電線路進(jìn)行無功補(bǔ)償，在美﹑英等發(fā)達(dá)國家得到了廣泛應(yīng)用。

分支線路補(bǔ)償法的基本原則是以分支線路的無功功率平衡為主，對分支線路的無功消耗進(jìn)行補(bǔ)償，盡可能減少分支線路向主干線索取無功，從而減少無功損耗：（1）以分支線路所帶配電變壓器的空載無功損耗來確定分組補(bǔ)償容量；（2）選擇負(fù)荷較大的分支線確定補(bǔ)償點(diǎn)；（3）對于小分支和個別的配電變壓器，可視為主干線上的近似均勻分佰負(fù)荷.可按需要確定補(bǔ)償點(diǎn)和補(bǔ)償容量（補(bǔ)償空載無功損耗）；（4）所有配電變壓器的負(fù)載無功損耗均以用戶自主補(bǔ)償為主，如果用戶未進(jìn)行補(bǔ)償或補(bǔ)償容量不足，仍需向主干線索取無功。從以上分析可見，線路的補(bǔ)償容量是按配電變壓器的空載無功損耗來確定的。帶上負(fù)載以后，如果用戶補(bǔ)償設(shè)備投人不足，線路就會處于欠補(bǔ)償狀態(tài)。這雖然不是最優(yōu)補(bǔ)償方式，但可以達(dá)到補(bǔ)償無功需求量70%左右的水平，對于目前我國的配電線路來講，能做到也不容易了。

四、結(jié)束語

綜上所述，伴隨電氣自動化技術(shù)在多領(lǐng)域的大量運(yùn)用，線形與非線性負(fù)載應(yīng)用也逐漸增多，進(jìn)而加重了電氣線路無功補(bǔ)償不足與諧波污染問題，并導(dǎo)致電氣自動化系統(tǒng)電能損耗增加，這給電氣自動化技術(shù)快速發(fā)展造成了嚴(yán)重制約。為有效提升電力線路運(yùn)行質(zhì)量與實(shí)現(xiàn)資源利用率最大化，可將無功補(bǔ)償裝置合理引入電氣自動化系統(tǒng)線路，以此提升電氣系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。

參考文獻(xiàn)：

［1］肖吉德；信息時代的電氣自動化技術(shù)——訪上海大學(xué)陳伯時教授［J］；電工技術(shù)雜志；2003年04期

［2］劉艷琳；供電無功補(bǔ)償節(jié)能技術(shù)在綜采工作面的應(yīng)用研究［J］；科技資訊；2010年32期

作者簡介：

程光輝，男（1989-5），河南省 開封市 杞縣 ，研究方向：電氣。

侯坤磊，男（1984-12），河南省 鄭州市邙山區(qū)，研究方向：電氣。