淺談無功補償技術在電氣自動化中應用

1、淺談無功補償技術在電氣自動化中應用【摘要】我國電氣自動化的跨越式發(fā)展，為無功補償技 術的應用拓展了領域，電氣設備中的非線性因素，單相電力 牽引變換等日漸繁雜，隨著無功功率的持續(xù)加大，在電力系 統(tǒng)中的負率和諧波等也進一步增加，這一系列問題也不容忽 視。本文首先闡述無功補償技術的概念、特點和設計方式， 接著以變電站為案例，論述無功補償技術在電氣自動化的應 用?！娟P鍵詞】無功補償技術；應用；電氣自動化；設計隨著電氣自動化技術和設備在電力工業(yè)領域的廣泛運 用，動態(tài)無功補償技術與諧波處置的問題日漸顯著，在整個 系統(tǒng)中也屢屢?guī)в兄C波。陳舊的靜態(tài)無功補償和靜態(tài)無源濾 波的相關配置早已無法滿足使用需求，而動態(tài)

2、無功補償技術 的出現(xiàn)和應用正好為這個難題的解決指明了方向。本文先闡 釋無功補償技術的特點和設計的方法，再以實際案例描述無 功補償技術在電氣自動化領域的應用策略。1、無功補償技術的特點1.1無功補償技術的概念無功補償技術的全稱是無功功率補償技術，在供電系統(tǒng) 中發(fā)揮著提升電網(wǎng)功率因數(shù)的職能，降低輸電過程中的電能 耗費，改善供電的外部環(huán)境，提高供電效能，減少供電變壓 器的電能消耗。從這個角度來看，無功補償?shù)南嚓P設備在電 力供電系統(tǒng)中始終扮演非常關鍵的角色?？茖W的挑選補償裝 置，自然而然會減少系統(tǒng)中電能的消耗，提升電網(wǎng)的質(zhì)量。 反之，假若選取的補償設備不恰當或者不符合供電網(wǎng)絡的需 求，則會直接導致諧波

3、增加、電壓起伏明顯等問題。1.2無功補償技術的特點(1) 感性無功技術配電網(wǎng)中有不少電力設施是經(jīng)由電磁感應來執(zhí)行任務 的。比如發(fā)電機組就是要依據(jù)電磁感應原理，又用于發(fā)電的 線圈在強磁場中切割磁感線而出現(xiàn)交流電能，變壓器也由電 磁的交互感應使電壓出現(xiàn)變化，進而傳輸?shù)骄嚯x較為遙遠的 方位，這樣就避免了線路傳輸過程中的電力損耗。電動機也 電磁場里通入了電流，通電線圈在磁場中遭遇到力的作用而 運動的，變壓器和電動機均是在強磁場的作用下促進電和磁 互相轉化的，在這個轉換途中，會逐漸形成一個巨變的磁場。 電力機械設備在一個電磁周期內(nèi)，所吸入的功率和放出來的 功率是一樣的，也就是說，在這中間并未出現(xiàn)任何電力

4、的損 失和消耗，像這一類自始至終無變化的功率就是感性無功功 率。(2) 無功補償技術的使用有利于維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定無功補償技術實質(zhì)上是一類無功電壓控制服務技術，具 體指的是發(fā)電機組往配電網(wǎng)里輸出無功功率，用以保持電力 系統(tǒng)能照常運營，確保連接點電壓的波動數(shù)值在一個正常指 標范圍之內(nèi)，并會取得良好的控制電力系統(tǒng)服務技術。當電 力發(fā)生個別故障時，無功支持有利于防范整套電力系統(tǒng)陷入 中斷的困境。換言之，無功補償技術在電網(wǎng)系統(tǒng)依照常規(guī)運 行時，會吸收一定量的無功功率，在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時， 則最大限度地保證電網(wǎng)的安全、順利運行。(3)無功補償技術可過濾掉一定量的諧波通常意義上，設計電力設備時都裝設了固

5、定容抗和組織 抗擊的電感器，用于過濾掉一些單調(diào)濾波。這種設備在設計 中需有電力領域的技術支撐才能完全實現(xiàn)，在這中間提高技 術含量，有利于切實提髙設備的功率因數(shù)，無功補償技術的 開發(fā)和應用給這項問題的解決提供了莫大的幫助，同時，電 氣自動化的迅速發(fā)展也為單調(diào)諧波的去除提供了不小的驅(qū) 動力。在當今電力行業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展方式轉變的形勢下，電力 傳輸中的電能消耗問題制約了電力的可持續(xù)發(fā)展，面對電力 中斷性的缺失給電力維護和安全運行帶來的難題，特別是電 力設備的迅猛發(fā)展中對于電能需求的增加，無功補償技術在 彌補電力的匱乏給出了一些技術上的可行性舉措，久而久 之，對于電力系統(tǒng)的維護和順利執(zhí)行任務提供了不少的指

6、導 和幫助。2、無功補償技術的設計方法2. 1晶閘管調(diào)整電抗器與固定的濾波設備相結合的方法采用這一項技術，調(diào)節(jié)飽和的電抗器的磁飽和程度會逐 步讓進入回路的感性電流受到波及和影響，使其與以并聯(lián)方 式連接的濾波器中額外的容性無功率實現(xiàn)均衡狀態(tài)。這個方 法的優(yōu)勢就在于能夠使固定濾波器經(jīng)常性的投入，所需的晶 閘管的數(shù)量較少，系統(tǒng)處理的速率較高，缺點是會出現(xiàn)諧波。2.2固定的濾波器加上電容器調(diào)整壓力，再配以電容器 的方法這個方法首先調(diào)整變壓器低壓部分兩側的母線電壓，用 于連接在低壓母線上面的濾波器或者電抗器上面的電壓，致 使無功功率得到變換。調(diào)整的時候使用晶閘管切斷，電氣的 使用壽命在原則上是沒有影響的

7、。在電力領域的實際應用 中，也能經(jīng)由安裝先進的電力設備達到平穩(wěn)的無功功率，最 終實現(xiàn)諧波被過濾掉的階段性目標。不過，這項技術目前尚 不成熟，還有諸多地方不完善，采用正負電荷互相抵消諧波 的原理來滿足電源總共所需諧波電流的要求，是目前仍在研 究的重大課題。2.3固定過濾諧波設備與可控制飽和電抗器相結合的方 法反并聯(lián)的晶閘管與電抗器實現(xiàn)串聯(lián)，這樣有利于與并聯(lián) 濾波器中的額外的容性無功功率補償電流平衡，滿足功率的 因數(shù)的需要。好的方面就是長期投入固定的濾波通路。這個 方法在補償過程中輕松靈活、容易實現(xiàn)、可行性和可操作性 較強、調(diào)整的速率較快，與系統(tǒng)不會有諧振的現(xiàn)象發(fā)生。不 過技術要求高，需要懂得無功補償技術的人員來親自實地操 作，中途出現(xiàn)故障的風險也存在，所采用的電子設備的價格 不菲。3、無功補償技術在電氣自動化應用中存在的問題及解 決對策3. 1存在的問題為數(shù)不少的無功電流經(jīng)由發(fā)電廠噴涌進入了高壓變電 站，在輸電的線路上，由于要送到低壓的變電站，致使許多 無功電流在較遠的地點傳輸、穿越。無功補償容量的配置不 盡科學，有大量變電站補償?shù)碾娙萘渴钦M投切，無法依照 負荷轉變的需要實現(xiàn)就地均衡的狀態(tài)，當變電站處于高負荷 狀態(tài)的時候，其功率因數(shù)過于低下，處在低負荷的狀態(tài)時，