淺談電氣自動化智能無功補償技術(shù)應(yīng)用

邵長娟

【摘 要】隨著國民經(jīng)濟技術(shù)的不斷發(fā)展，電力系統(tǒng)建設(shè)的不斷推進，無功補償技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣泛。本文通過對電氣自動化無功補償技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀進行分析，結(jié)合無功補償?shù)墓ぷ髟恚岢隽爽F(xiàn)階段無功補償技術(shù)應(yīng)用注意的問題，并對我國電氣自動化無功補償技術(shù)發(fā)展趨勢進行展望，希望為提高電力系統(tǒng)運行效率提供理論借鑒。

【關(guān)鍵詞】電氣自動化；無功補償；智能化

【中圖分類號】P415+3【文獻標(biāo)識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0419-02

無論是社會經(jīng)濟還是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，都離不開電力的應(yīng)用，電氣時代是社會現(xiàn)代化發(fā)展的重要階段。電氣自動化在經(jīng)濟技術(shù)的推動下發(fā)生了很大的變化，無功補償技術(shù)是當(dāng)代電氣自動化一個顯著特點，在電氣自動化技術(shù)諸多領(lǐng)域都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。無功補償技術(shù)不僅可以穩(wěn)固電力系統(tǒng)中的無功功率，而且還可以提升電力系統(tǒng)的安全性，減少電力企業(yè)的經(jīng)濟損失。無功補償技術(shù)的應(yīng)用，在最大程度上解決了電氣自動化設(shè)備因單相電力牽引所引起的負(fù)荷變化問題，對當(dāng)代電力的高效運用和社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展有著重要意義。

一、無功補償技術(shù)的概述

1.無功補償技術(shù)的含義

無功補償技術(shù)，是指在電子供電系統(tǒng)中起到提升電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，它可以在一定程度上降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提升供電效率及改善供電環(huán)境。在大的供電系統(tǒng)中，無功補償可以用于調(diào)整電網(wǎng)電壓及提升電網(wǎng)的穩(wěn)定性；而在小的電力系統(tǒng)中，無功補償主要被用于調(diào)整三相不平衡電流。

2.無功補償?shù)墓ぷ髟?/p>

電力系統(tǒng)的供電功率可以分為有功功率和無功功率兩種，其中無功功率不能進行遠距離的傳輸，為此對于一些下屬用電和配電變壓器的無功功率可以進行就地補償。無功補償是通過在供電系統(tǒng)中安裝無功補償裝置的方式進行的，無功補償設(shè)備可以與電路中的用電設(shè)備以及配電變壓器等相互抵消無功功率，提高功率因數(shù)，以達到從整體上減少無功功率的目的。它主要是把感性功率負(fù)荷與容性功率負(fù)荷裝置兩者連接在同一電路，使能量在兩種不同的負(fù)荷中間進行相互交換，進而使得容性負(fù)荷輸出的無功功率補償感性負(fù)荷需要的無功功率。

二、電氣自動化中無功補償技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀及問題

1.針對電氣自動化中無功補償技術(shù)應(yīng)用的現(xiàn)狀的研究

當(dāng)前無功補償技術(shù)在電氣自動化發(fā)展過程中的應(yīng)用主要包括以下三項內(nèi)容：一是電抗器、固定濾波器以及電容器的調(diào)壓，它主要是通過連接電器低壓母線上面的濾波器以及降壓變壓器中的低壓側(cè)母線的電壓來調(diào)節(jié)，最終達到無功出力的目標(biāo)；二是有源濾波器，它主要是讓電力電子設(shè)備產(chǎn)生和負(fù)序電流中和諧波電流相反的電流，使得該設(shè)備滿足電源的需求，達到互相抵消的目的；三是可控制飽和電抗器設(shè)備，它主要是通過對電抗器飽和的程度來調(diào)節(jié)并改變回路電流，讓感性電流將并聯(lián)濾波器里的多余無功功率抵消。

2.對于電氣自動化中無功補償技術(shù)的應(yīng)用存在的問題的研究

當(dāng)前電氣自動化中無功補償技術(shù)的應(yīng)用存在的問題主要包括以下三個方面：一是無功向配電網(wǎng)倒送，這在很大程度上增加了配電電網(wǎng)的功率損耗，無形中增加了配電線路的負(fù)擔(dān)，會在很大程度上導(dǎo)致電力系統(tǒng)電壓的偏差，產(chǎn)生大量的無功功率，尤其是那些利用固定電容器來進行補償?shù)挠脩?，在電力?fù)荷呈現(xiàn)低谷的時候，很容易出現(xiàn)無功倒送的現(xiàn)象；二是無功補償?shù)娜萘颗渲貌缓侠?，一些變電站的無功補償電容沒有辦法按照電力負(fù)荷實際變化的需求量來實現(xiàn)就地電容的平衡，很容易出現(xiàn)低負(fù)荷的時候過度補償，高負(fù)荷的時候無功功率因數(shù)太低的問題；三是很多發(fā)電廠中產(chǎn)生的大量無功潮流不斷地涌向高壓變電站，再經(jīng)由輸電線路涌向低壓變電站和中壓變電站，最終導(dǎo)致遠距離輸送無功潮流現(xiàn)象的出現(xiàn)。

三、電力自動化智能無功補償技術(shù)的注意事項

電力自動化和智能化聯(lián)系緊密，只有二者很好的結(jié)合。才能實現(xiàn)無功補償?shù)捻樌M行，達到節(jié)約能源，改善電網(wǎng)環(huán)境的作用。而電力的自動化同然能安全快捷的實現(xiàn)電力的輸送，但是在進行智能無功補償時要注意以下幾個方面：

1.智能無功補償?shù)难a償方式選擇

無功補償?shù)姆绞酱笾掠芯C合補償、共補和分相補償 種，其中綜合補償就是共補和分相補償?shù)慕Y(jié)合，當(dāng)補償容量超過60kvar時就采取此種補償方式。而在智能化無功補償中補償方式的選擇有一定的原則，主要有幾點：第一，補償方式動靜結(jié)合；第二，共補和分相補償相結(jié)合；第三，做到補償?shù)目焖俸头€(wěn)定，采取機動靈活的補償方式可以更好的實現(xiàn)無功補償。

2.投切開關(guān)的選擇

現(xiàn)在較為先進的投切開關(guān)大致有幾種“過零觸發(fā)固態(tài)繼電器、機電一體化的復(fù)合智能開關(guān)、機電一體化的智能真空開關(guān)”，這三種開關(guān)各有優(yōu)缺點。固態(tài)繼電器是通過半導(dǎo)體與電子元件的光、電和磁的特性來進行隔離與斷電的.而過零觸發(fā)則是在正弦的交流電壓處于零點時進行斷電.可以承受較大電流.而且在觸發(fā)之后消除了電壓和電流的沖擊，使用壽命加長，然而會產(chǎn)生一些諧波和功率損耗。機電一體化復(fù)合智能開關(guān)則是將固態(tài)的繼電器和和交流的接觸器相并聯(lián)，使投切更加快速精確，但成本較高。機電一體化智能真空開關(guān)的可靠性較高，使用壽命也較長。這三種開關(guān)中。真空開關(guān)因其可靠性能高和壽命較長的特點，較適合用于智能無功補償設(shè)備之中。

3.精確計算無功補償?shù)膮?shù)

電力自動化智能無功補償是依靠網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來控制和調(diào)節(jié)電網(wǎng)功率數(shù)的，這種智能化的前提就是對無功補償參數(shù)的精確計算。這些參數(shù)計算主要包括三大類：第一，實施無功補償之前的電網(wǎng)線路功率因數(shù)的計算，這要通過單位時間內(nèi)的無功電量和有功電量的比率來進行計算；第二，通過電流最大值最小值、電壓和功率因數(shù)來計算出有功功率的最大值和最小值；第三，算出補償容量的最大和最小值，這是實現(xiàn)智能無功補償?shù)淖铌P(guān)鍵參數(shù)，一定要保證其精確性。

四、無功補償技術(shù)在電氣自動化應(yīng)用的發(fā)展趨勢

1.無涌流電容投切器

無涌流電容投切器是一種采用智能控制策略的無功補償裝置該裝置的特點有：a.無涌流，允許頻繁操作；b.跟蹤響應(yīng)時間快，動態(tài)跟蹤時間0. 02～0.2s；c.采用編碼循環(huán)方式投切電容器，可均勻使用電容器，從而延長整個裝置的使用壽命；d.具有過壓保護、缺相保護及諧波分量超限保護等多種保護功能；e.只在投切動作瞬間耗電，平時不耗電，降低了成本，真正達到了節(jié)能、降耗的目的等，這些優(yōu)點，正成為了低壓供電系統(tǒng)無功功率補償領(lǐng)域的重要途徑之一。

2.靜止無功發(fā)生器

靜止無功發(fā)生器將功率開關(guān)構(gòu)成的三相橋式變流電直接或通過電抗器并聯(lián)到電網(wǎng)上，通過電壓源逆變技術(shù)提供超前或滯后的無功功率，進行無功補償。由于SVG具有直流電容量較小、成本較低、能調(diào)節(jié)電網(wǎng)電壓、在電壓很低的情況下仍能輸出額定無功電流等優(yōu)點，由此可顯示SVG是未來靜止無功補償技術(shù)發(fā)展的主要方向。

3.電力有源濾波器

電力有源濾波器是一種用于動態(tài)抑制諧波、補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行補償。目前，電力有源濾波器的研究仍存在著電流中有高次諧波、單臺容量低、成本較高等問題。隨著電力半導(dǎo)體器件向大容量、高頻化方向發(fā)展，這類既能補償諧波又能補償無功的裝置必然有很好的前景。

4.綜合潮流控制器

綜合潮流控制器將一個由晶閘管換流器產(chǎn)生的交流電壓串入并疊加在輸電線相電壓上，使其幅值和相角皆可連續(xù)變化，從而實現(xiàn)線路有功和無功功率的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)，并可提高輸送能力以及防止系統(tǒng)振蕩。UPFC技術(shù)是目前電力系統(tǒng)輸配電技術(shù)的最新發(fā)展方向，對電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)和運行將帶來重要的影響。

五、結(jié)束語

隨著經(jīng)濟技術(shù)的不斷更新進步，無功補償技術(shù)的應(yīng)用將會更加廣泛，將會體現(xiàn)出更多更成熟的自動化、智能化的應(yīng)用。無功補償技術(shù)，將在電氣自動化的應(yīng)用中不斷完善，真正實現(xiàn)電力系統(tǒng)的高效運用，不斷促進社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。

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