新時(shí)期無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用研究

陳武祥 褚飛飛

摘 要：隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)在眾多行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，使我國社會經(jīng)濟(jì)得到了快速的發(fā)展。無功補(bǔ)償技術(shù)作為電氣自動(dòng)化行業(yè)中的重要技術(shù)之一，主要是充分利用自動(dòng)化技術(shù)中的相關(guān)特征，利用無功、諧波等對系統(tǒng)進(jìn)行補(bǔ)償，以此來減少電力損耗，為電氣系統(tǒng)的運(yùn)行提供更多的安全保障。

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

中圖分類號：TM714.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）30-0157-01

引 言

隨著電力自動(dòng)化技術(shù)和設(shè)備在電力行業(yè)的廣泛應(yīng)用，動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)和諧波治理技術(shù)越來越突出。傳統(tǒng)的靜態(tài)無功補(bǔ)償和無源濾波靜態(tài)配置不能滿足要求，動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用為解決這一問題指出了方向。

1 無功補(bǔ)償技術(shù)的概念和作用

1.1 概 念

無功補(bǔ)償技術(shù)主要是在不損耗電能的條件下，應(yīng)用電容器等多種無功電源，將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能或者熱能等能源，以此提高電壓的質(zhì)量，減少線路的損耗，有助于電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益的提升。對于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)而言，無功補(bǔ)償技術(shù)的主要應(yīng)用形式如下：在自動(dòng)化設(shè)備中安裝相應(yīng)的無功電源，通過動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，改變系統(tǒng)內(nèi)的無功功率，減少電能在線路中的損耗。

1.2 作 用

1.2.1 減少投資

無功補(bǔ)償可以減少企業(yè)在電氣自動(dòng)化設(shè)備上的投資。因?yàn)闊o功補(bǔ)償可以降低電路中的無功功率，提升電路功率的轉(zhuǎn)化，進(jìn)而提升功率因數(shù)。一旦功率因數(shù)得到提升，那么變壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)效率就能提高，設(shè)備運(yùn)行對變壓器的要求就會降低很多，這樣就節(jié)省了輸變電設(shè)備的開支。

1.2.2 提高電壓質(zhì)量

電壓質(zhì)量主要由電壓損失量決定，電壓損失越少電壓質(zhì)量越高。而無功補(bǔ)償正是通過減少電路中無功功率的傳輸，進(jìn)而提高功率因數(shù)，最終減少電壓損失，保證電壓質(zhì)量。所以，無功補(bǔ)償能夠有效提高電壓質(zhì)量。

1.2.3 提高傳輸能力

電路傳輸能力的一般定義為：在一定的有功功率下，功率因數(shù)反比于電路中的傳輸電力功率和視在功率。如果使用無功補(bǔ)償，那么就能夠增大功率因數(shù)，降低實(shí)際功率，提高電路的電力傳輸能力。

1.2.4 減少用電費(fèi)用

我國對功率因數(shù)有相應(yīng)的規(guī)定，如果用戶端的功率因數(shù)低于規(guī)定值，用戶會受到一定的懲罰。為了節(jié)省費(fèi)用，降低損耗，適當(dāng)?shù)墓β室驍?shù)是非常必要的。無功補(bǔ)償就可以提升電路中的功率因數(shù)，降低不必要的電路損耗。

2 無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用

2.1 變電站無功補(bǔ)償

在無功補(bǔ)償變電站中，變電站位于區(qū)域供電中心，具有輸電線路電壓等級的分級配置。因此，變電站無功補(bǔ)償應(yīng)遵循補(bǔ)償和接近原則，以保證該區(qū)域的輸電線路電壓。在綜合平衡的基礎(chǔ)上，適當(dāng)提高無功補(bǔ)償效率。在無功補(bǔ)償裝置中，變壓器容量應(yīng)滿足110kV主變壓器的電壓負(fù)荷。無功補(bǔ)償容量控制在變壓器容量的10～30%之間。當(dāng)變壓器容量為40MVA時(shí)，應(yīng)增加無功補(bǔ)償次數(shù)，以滿足變壓器安全運(yùn)行的需要，保證電力系統(tǒng)的正常供電。

2.2 回路電流無功補(bǔ)償

回路電流的無功補(bǔ)償是通過電磁感應(yīng)的原理，通過相應(yīng)的濾波器和電感來調(diào)節(jié)電磁能的飽和程度，通過感性電路改變回路中電流的大小，從而有效實(shí)現(xiàn)對回路中電流的補(bǔ)償。回路中由電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的感性電流和濾波器的容性進(jìn)行充分中和，實(shí)現(xiàn)電流的大小平衡，通過濾波器對相關(guān)電路及對變壓器進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)電壓的衰減，實(shí)現(xiàn)最終的無功補(bǔ)償效果，有效提高電力的傳輸效率，降低損耗，減輕用電客戶的電力成本壓力。

2.3 電力用戶無功補(bǔ)償

電力用戶的無功補(bǔ)償主要有三種類型：集中補(bǔ)償，分組補(bǔ)償和個(gè)人補(bǔ)償。①注意賠償。集中式補(bǔ)償是指在配電室的低壓側(cè)或用戶變電站的總線上安裝電容器組。可以安裝在變壓器的高壓側(cè)。集中補(bǔ)償無功功率變壓器的損耗，及時(shí)可大大減少主干線上無功功率的情況，減少輸電浪費(fèi)，增加變壓器的有功功率負(fù)荷，同時(shí)集中補(bǔ)償可調(diào)節(jié)無功傳輸線在自動(dòng)切割設(shè)備和集中補(bǔ)償電容的過程中的功率補(bǔ)償能力。它可以有效減少電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償?shù)牟蛔恪６遥捎陔娙萜鹘M容量的確定，無功補(bǔ)償量正常，設(shè)備利用率高，使用時(shí)間長，便于設(shè)備的維護(hù)和保養(yǎng)。無功補(bǔ)償?shù)暮锰幨呛芎玫摹＂跀?shù)據(jù)包補(bǔ)償。數(shù)據(jù)包補(bǔ)償是將安裝的電容器分組并安裝在總線上的數(shù)據(jù)包補(bǔ)償形式。分組補(bǔ)償是電力系統(tǒng)中色散補(bǔ)償?shù)囊环N形式，確保各組變壓器無功補(bǔ)償總體平衡，減少上級線路的無功功率，減少線路和變壓器損耗更高，能夠有效保證穩(wěn)定性和電力系統(tǒng)運(yùn)行安全。個(gè)人賠償。在各個(gè)電氣設(shè)備的并聯(lián)補(bǔ)償中，電容器的補(bǔ)償能力與電容器并聯(lián)，設(shè)備的無功功率負(fù)載在附近進(jìn)行補(bǔ)償。由于單次補(bǔ)償為無功補(bǔ)償，單臺電力設(shè)備的電容可以與電機(jī)的輸入，輸出狀態(tài)保持一致，從而及時(shí)補(bǔ)償電機(jī)的無功損耗，減少配電網(wǎng)中的無功損耗。因此，個(gè)別補(bǔ)償適用于大中型異步電機(jī)。對于小型異步電機(jī)，個(gè)別補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用受到限制。

2.4 配電線路無功補(bǔ)償

在電力系統(tǒng)中，合理的配電線路規(guī)劃不僅可以保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全，而且可以大大提高電力運(yùn)行的效率。配電線路無功補(bǔ)償?shù)闹饕康氖羌皶r(shí)補(bǔ)償支路的無功損耗，減少電力系統(tǒng)的功率損耗。在配電變壓器分支無功損耗的情況下，有幾種方法可以確定分組的補(bǔ)償容量。①種是選擇大負(fù)載的分支作為補(bǔ)償點(diǎn)。②配電變壓器的小分支，應(yīng)根據(jù)分支的實(shí)際需求進(jìn)行補(bǔ)償。③配電變壓器的無功損耗主要由用戶補(bǔ)償。當(dāng)用戶自己的補(bǔ)償不足時(shí)，不能從中繼線獲得電力。因此配電線路的無功補(bǔ)償應(yīng)與無功功率變壓器的空載損耗相匹配，以確定無功補(bǔ)償容量不足，可能導(dǎo)致線路無功補(bǔ)償不足。增加電力系統(tǒng)的損失。

3 結(jié) 語

總之，在電子自動(dòng)化發(fā)展與日俱增的今天，電氣自動(dòng)化的發(fā)展也應(yīng)該跟上腳步。無功補(bǔ)償技術(shù)作為電氣自動(dòng)化中應(yīng)用較為廣泛的一種新興技術(shù)，能夠有效降低電路中的電能消耗，對電氣自動(dòng)化的發(fā)展有著較大意義，所以相關(guān)人員應(yīng)該首先針對該技術(shù)展開研究，使無功補(bǔ)償技術(shù)同電氣自動(dòng)化更加契合，以便能夠充分發(fā)揮無功補(bǔ)償技術(shù)的效益，最終提高電氣自動(dòng)化技術(shù)水平。

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收稿日期：2018-9-15

作者簡介：陳武祥（1986-），男，浙江麗水人，研究方向?yàn)殡姎庾詣?dòng)化，任技術(shù)員。

褚飛飛（1987-），女，浙江德清人，研究方向?yàn)殡姎庾詣?dòng)化，任電氣技術(shù)員。