電氣自動化中無功補償技術(shù)的應(yīng)用研究

劉旭東

摘 要：科技的發(fā)展幫助了自動化技術(shù)走向成熟，但是電氣自動化技術(shù)本身也仍然存在著單相電力牽引符合變化復(fù)雜的缺點，這就在一定程度上影響了電氣化系統(tǒng)的經(jīng)濟效益。電氣自動化采用無功補償技術(shù)，不僅可以提高供電質(zhì)量，減少電能損耗，而且可以提高電氣自動化技術(shù)的經(jīng)濟性與安全性。本文將重點討論電氣自動化中的無功補償技術(shù)。

關(guān)鍵詞：電氣；自動化；無功補償技術(shù)

一、無功補償技術(shù)概述

電氣自動化中的無功功率補償，是通過對無功功率的調(diào)節(jié)控制來實現(xiàn)整個電力系統(tǒng)綜合性能的提高。無功補償技術(shù)主要涉及了系統(tǒng)需求和用戶需求兩個方面的內(nèi)容，利用無功補償技術(shù)能夠?qū)ο到y(tǒng)中的電能質(zhì)量存在的一些問題實現(xiàn)調(diào)節(jié)、緩解或者解決。無功補償技術(shù)主要包含兩大部分：電壓支撐和負載補償。電壓支撐的主要作用是盡量減少電網(wǎng)系統(tǒng)中輸電線路上存在的電壓波動，利用無功補償技術(shù)能夠提高電網(wǎng)輸電系統(tǒng)中有功功率的最大傳輸能力，進而提高整個電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。負載補償?shù)闹饕饔檬翘岣唠娮庸╇娤到y(tǒng)中的電網(wǎng)功率因數(shù)，平衡交流供電系統(tǒng)中產(chǎn)生的有功功率，電網(wǎng)系統(tǒng)中利用無功補償技術(shù)能夠有效的降低整個電網(wǎng)系統(tǒng)的電損耗，對電網(wǎng)的供電環(huán)境完成改善。自動化技術(shù)的發(fā)展，使得無功補償設(shè)備成為了電力供電系統(tǒng)的必須設(shè)施，合理的無功補償裝置的利用能夠最大化的減少電網(wǎng)的損耗，提高電網(wǎng)的供電質(zhì)量。

電網(wǎng)系統(tǒng)在進行電能輸出的時候會產(chǎn)生無功功率和有功功率。電能通過純電阻會轉(zhuǎn)換成其他形式的能，例如熱能，當電能通過純感性負載或者純?nèi)菪载撦d時，由于發(fā)生能量轉(zhuǎn)換，電能實際上并沒有做功，即未造成電能損耗，所以產(chǎn)生的是無功功率。電能完成能量轉(zhuǎn)換之后為電氣設(shè)備做功創(chuàng)造了很好的條件，并且這種能量轉(zhuǎn)換具有一定的周期性。然而，實際的電氣系統(tǒng)中并不存在純感性或者純?nèi)菪缘呢撦d元件，當對這些負載通過電流的過程中就會不可避免的出現(xiàn)部分電能的做功，此時產(chǎn)生的是有功功率。

由于在同一個電路中的電感電流與電容電流總是以相反的方向工作，當工作的電路中并聯(lián)上著具有感性負載和容性負載的時候，能量就會在兩種負載之間相互轉(zhuǎn)換，即容性負載能夠吸收感性負載釋放的能量，反之亦然。在一個電路之中，在原有電磁元件的基礎(chǔ)之上在有比例的添加若干電容性元件，就會實現(xiàn)感性電流與容性電流之間的抵消，這在一定程度上促進了電能做功的能力，其實質(zhì)就是電容負載提高了系統(tǒng)的無功功率，這也就是無功補償技術(shù)的基本技術(shù)原理。

二、電氣自動化中無功補償技術(shù)的意義

我國的機電專業(yè)發(fā)展已經(jīng)實現(xiàn)了一體化的形式，電氣自動化更是成為了電力系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。由于發(fā)展的刺激，電氣自動化的無功補償技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)逐步深入到了電力系統(tǒng)的各個領(lǐng)域之中，成為了電氣產(chǎn)業(yè)的重要支柱，有著遠大的發(fā)展意義。

電氣自動化的無功補償技術(shù)能夠處理低壓電網(wǎng)和高壓電網(wǎng)之間流動電壓不穩(wěn)的問題，在一定程度上實現(xiàn)了電氣自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證了整個電網(wǎng)系統(tǒng)的安全，同時電網(wǎng)作業(yè)的工作質(zhì)量也隨著安全性的提高而提高。根據(jù)具體的作業(yè)條件，在電網(wǎng)系統(tǒng)上配置適當?shù)碾妷赫{(diào)壓器，通過無功補償技術(shù)的應(yīng)用使得電網(wǎng)輸電能力得到提升，也增強了系統(tǒng)的抗干擾性。

電氣自動化系統(tǒng)利用無功補償技術(shù)不僅能夠提高整個電網(wǎng)系統(tǒng)的功率因數(shù)，同時也能夠提高負載的功率因數(shù)，這就能夠最大化地降低電氣設(shè)備所消耗的電容量，減少了經(jīng)濟損失。

三、電氣自動化系統(tǒng)中無功補償技術(shù)的應(yīng)用

電能質(zhì)量是整個電力系統(tǒng)的性能指標，而電壓因素是衡量電能質(zhì)量的重要標準，通過無功補償技術(shù)可以控制整個電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，正是由于這一優(yōu)點的存在使得無功補償技術(shù)廣泛應(yīng)用于電氣自動化系統(tǒng)中。

下面列舉幾個電氣自動化系統(tǒng)中的無功補償應(yīng)用。

無功補償技術(shù)應(yīng)用在真空斷路器投切電容器中，這種技術(shù)一般不需要專有的放電裝置，其放電過程是通過電壓互感器的一次繞組放電。由于電壓互感器工作在高壓母線上，為了防止高壓對電容器造成擊穿，電容器組中會配有一些熔斷器作為系統(tǒng)的保護電路。由于電容器組的合閘過程會生成沖擊涌波，串聯(lián)適當?shù)碾娍蛊骺梢詫崿F(xiàn)對電力系統(tǒng)的無功功率進行補償，有效提高了系統(tǒng)的電力功率因數(shù)。這中應(yīng)用的最大優(yōu)點是投資少經(jīng)濟效果好，其主要缺點就是合閘過程瞬間出現(xiàn)的涌流或者高壓可能造成設(shè)備的損壞。

無功補償技術(shù)應(yīng)用在有源濾波器和無源濾波器中，無功補償技術(shù)在有源濾波器中主要通過電流互感器完成對直流線路上電流的采集工作，將采集所得的信號進行諧波分離處理后，便得到了能夠作為調(diào)制信號的諧波參考信號，根據(jù)技術(shù)原理完成信號處理就會生成諧波電流，并且能夠產(chǎn)生與負荷電流中諧波分量大小相等、相位相反的電流來完成諧波電流抵消工作，實現(xiàn)了自動化系統(tǒng)中的動態(tài)跟蹤補償功能。無源濾波器主要是利用了感性元件和容性元件的組合原理，通過為諧波電流提供旁路通道，具有濾除某一次或者多次諧波的作用。有源濾波器的相對工作效果優(yōu)于無源濾波器，在濾除多次及高次諧波的同時并不引起諧波振蕩，其最大缺點是價位較高。這兩種濾波器在電氣自動化產(chǎn)業(yè)中具有很好的可控性和靈活性，其缺點是尚未得到深入的開發(fā)與推廣，我國自動化設(shè)備的非線性因素不斷增強和電力牽引負荷的不斷復(fù)雜化對這種應(yīng)用提出了更高的技術(shù)要求。

無功補償技術(shù)應(yīng)用在變電站和配電線路中，變電站主要是利用不同等級的配電線路完成電力的供應(yīng)，其電力分配原則是“分級”、“平衡”。配電線路在整個電網(wǎng)中的數(shù)量較多，對其采用無功補償技術(shù)能夠降低配電線路的功率損耗。配電線路在作業(yè)過程中應(yīng)該滿足無功功率的平衡狀態(tài)，為了避免影響變電站的無功輸出，利用無功補償技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)負載輸出端的無功損耗。

由于無功補償技術(shù)產(chǎn)品的性價比問題，目前廣泛應(yīng)用于電氣自動化系統(tǒng)中的仍然是靜止補償器。無功補償在電氣自動化系統(tǒng)中仍然需要向著智能化的方向發(fā)展與推廣。大功率的電子元件的發(fā)展趨勢勢必提高未來功率器件的性能容量，通過有源濾波器進行諧波控制、應(yīng)用交流輸電系統(tǒng)進行無功補償，在電氣自動化領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展

方向。

參考文獻

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