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

童有年

【摘 要】隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)不斷完善，大量電氣自動(dòng)化設(shè)備越來越多地應(yīng)用于日常生活和科學(xué)研究，與電氣自動(dòng)化結(jié)合的技術(shù)也越來越多。但是在如此形勢(shì)下，電氣自動(dòng)化的一些問題就越來越明顯地暴露出來，其中單向電力負(fù)荷帶來的諸多影響就是電氣自動(dòng)化比較嚴(yán)重的問題，同時(shí)無功補(bǔ)償技術(shù)可以有效降低單向電力負(fù)荷帶來的影響，所以無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用也越來越受到重視。本文作者結(jié)合多年來的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，具有重要的參考意義。

【關(guān)鍵詞】電氣工程；自動(dòng)化；無功補(bǔ)償技術(shù)

一、引言

隨著我國(guó)機(jī)電一體化的不斷發(fā)展，電氣自動(dòng)化在工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中越來越普及，成為電力系統(tǒng)在未來幾十年間發(fā)展的主要發(fā)展方向。所謂的電氣自動(dòng)化指的是涉及到電氣生產(chǎn)的一系列技術(shù)和設(shè)備以及原理方法，既包括工程數(shù)學(xué)、電力基礎(chǔ)在內(nèi)的一系列基礎(chǔ)理論，也囊括了電力電子技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)在內(nèi)的技術(shù)要素。電氣自動(dòng)化在應(yīng)用過程中難免會(huì)遇到一些技術(shù)瓶頸，例如在電子供電時(shí)候電網(wǎng)功率因素調(diào)低，導(dǎo)致電力在輸送過程中對(duì)輸電線路和變壓器造成損壞；小型的電力系統(tǒng)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)三相不平衡電流，而大型電力系統(tǒng)中電網(wǎng)的穩(wěn)定性往往無法得到保證。這些問題的解決就必須依靠無功補(bǔ)償技術(shù)。

二、電氣自動(dòng)化中無功補(bǔ)償技術(shù)的現(xiàn)狀及其特點(diǎn)

與國(guó)際先進(jìn)水平相比，我國(guó)無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化應(yīng)用方面的技術(shù)明顯處于弱勢(shì)地位。國(guó)際上已經(jīng)可以利用無功補(bǔ)償技術(shù)實(shí)現(xiàn)提高供電系統(tǒng)的功率因素以及降低其負(fù)序的作用，對(duì)這些技術(shù)的研究都已經(jīng)有了較為完備的體系，例如IEEE Std519、ERG5＼3等等。我國(guó)由于在這一方面起步較晚，發(fā)展較為緩慢，因此遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于世界先進(jìn)水平。盡管如此，在借鑒其他國(guó)家的基礎(chǔ)之上經(jīng)過技術(shù)人員不斷探索我國(guó)針對(duì)無功補(bǔ)償技術(shù)依然有一套較為基礎(chǔ)的方案，在過濾和抵消諧波方面也有相應(yīng)的處理措施。

經(jīng)過不斷努力和探索，無功補(bǔ)償技術(shù)在我國(guó)電氣自動(dòng)化應(yīng)用方面已經(jīng)初步形成了一下幾種方案：

（1）利用固定的電容器和電抗器過濾諧波。這種方案的優(yōu)點(diǎn)在于能有效地提高供電系統(tǒng)的功率因素，減少負(fù)序；缺點(diǎn)在于它無法實(shí)現(xiàn)消除諧波，對(duì)諧波的過濾效果較差。

（2）利用真空斷路器投切電容器。這種方案的工作原理在于利用真空斷路器控制電容性的涌流，只要產(chǎn)生電壓真空斷路器就立刻投切電容器，這樣就可以避免讓電容器和電網(wǎng)之間的電位差過高。其優(yōu)點(diǎn)在于這一方案的操作過程十分方便，成本也較低；缺陷在于同一設(shè)備經(jīng)常使用投切其壽命會(huì)大大減少。

（3）利用濾波器或其他工具配合濾波。除了濾波器來消除諧波以外，還可以采用TCP設(shè)備配合濾波器來提高供電系統(tǒng)的功率因素，只要合理控制可控寶和電抗器就可以對(duì)電路負(fù)載進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

三、電氣自動(dòng)化無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用問題

由于我國(guó)電氣自動(dòng)化中的無功補(bǔ)償技術(shù)還不成熟，難免會(huì)存在問題。總結(jié)實(shí)踐當(dāng)中的問題主要可以歸結(jié)為兩個(gè)方面：一是對(duì)相關(guān)設(shè)備缺乏科學(xué)合理的管理。最明顯地就是有些變電站管理員為了貪圖方便直接對(duì)變電站整個(gè)機(jī)組進(jìn)行投切，而不是按照每臺(tái)設(shè)備的需求進(jìn)行按需分配，導(dǎo)致有些高負(fù)荷的設(shè)備得不到應(yīng)用的無功補(bǔ)償，而低負(fù)荷的則剩余過多。二是存在無功潮流問題。由于變電站距離發(fā)電企業(yè)的路程較遠(yuǎn)，發(fā)電企業(yè)將無功潮流運(yùn)輸?shù)礁邏鹤冸娬疽院笪唇?jīng)處理這些潮流就直接輸送到中壓或低壓變電站，出現(xiàn)了遠(yuǎn)距離運(yùn)輸無功潮流的問題。

上述兩個(gè)方面僅僅是無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化應(yīng)用過程中存在的問題，事實(shí)上，整個(gè)無功補(bǔ)償方式上也存在著不少問題。首先很多電力部門在無功補(bǔ)償?shù)倪^程中一味追求提高補(bǔ)償功率，而忽視了電氣自動(dòng)化系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的損耗問題；二是電容器問題，無論是飽和還是靜止的電容器自身都帶有相應(yīng)的抗諧波能力，然而其抗諧波能力確實(shí)十分有限的，當(dāng)所承受的諧波含量超過預(yù)定值時(shí)就會(huì)對(duì)電容器自身造成損壞，壽命會(huì)大大降低。另外電容器在使用過程中在一定程度上會(huì)放大諧波這就必然對(duì)電力系統(tǒng)造成干擾；三是電壓調(diào)節(jié)過程中存在的問題?，F(xiàn)在很多電力企業(yè)在投切的時(shí)候都是嚴(yán)格按照統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)的來進(jìn)行的，這一標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行雖然有利于保證居民用電的質(zhì)量，但是卻對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)都造成了極大的損失。因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)的運(yùn)營(yíng)情況直接關(guān)系到線路的電壓高低，當(dāng)電壓過高或者過低偏離正常值的時(shí)候都會(huì)使得無功補(bǔ)償?shù)耐肚辛亢退枰膶?shí)際值存在較大差距，導(dǎo)致無功補(bǔ)償?shù)牟蛔慊蜻^高。四是無功倒送問題。有些無功補(bǔ)償方案在設(shè)計(jì)過程中就完全忽視了這一問題，事實(shí)上無功倒送的危害是極其巨大的，如果電力系統(tǒng)的實(shí)際負(fù)荷量很低的話就會(huì)使得電壓過高，從而產(chǎn)生大量的無功功率。

除了上述問題以外，我國(guó)缺乏專業(yè)的人才來完善電氣自動(dòng)化中的無功補(bǔ)償技術(shù)。這些問題的存在都使得我國(guó)的電氣自動(dòng)化的無功補(bǔ)償技術(shù)落后于國(guó)際先進(jìn)水平。

四、針對(duì)電氣自動(dòng)化無功補(bǔ)償技術(shù)問題的解決策略

（1）深入分析電氣自動(dòng)化中應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)的方向

目前我國(guó)在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)的時(shí)候最常見的問題就是達(dá)不到穩(wěn)定的功率以及受到阻抗較大。這些問題的存在與電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)受到無功效果影響有很大關(guān)系，一旦在電力系統(tǒng)中形成了整流非線性負(fù)荷那么就很難控制諧波的產(chǎn)生，最終也就必然導(dǎo)致了電力系統(tǒng)的畸變，使得電網(wǎng)的安全性受到較大沖擊。以電氣化鐵路為例，我國(guó)目前的電氣化鐵路無功補(bǔ)償?shù)姆绞蕉际茿T供電方式，這種供電方式需要配合SCOTT變壓器、串聯(lián)形式的電容器和電抗器、補(bǔ)償裝置和濾波裝置。實(shí)踐證明這種補(bǔ)償方式在短區(qū)段見效還是十分明顯的，但是并不適用于長(zhǎng)距離的鐵路，原因就在于我們尚且沒有控制長(zhǎng)距離運(yùn)輸工程中諧波。

（2）采取正確的措施加強(qiáng)管理

管理的對(duì)象主要是用戶和專業(yè)技術(shù)人才。

要真正做到加強(qiáng)對(duì)用戶的管理就必須從以下兩個(gè)方面著手：首先必須讓用戶從思想上明確在電力系統(tǒng)中運(yùn)用無功補(bǔ)償技術(shù)可以大大降低電力在輸送過程中的有功功率的損耗，這不僅對(duì)于電力公司來說大有裨益，而且對(duì)于用戶自身來說也可以大大降低電費(fèi)的開銷；要提高用戶對(duì)無功補(bǔ)償?shù)恼J(rèn)識(shí)就必須依靠傳媒進(jìn)行再教育，因此電力部門可以利用廣播、電視、報(bào)紙雜志等媒介宣傳和介紹無功補(bǔ)償相關(guān)內(nèi)容提高用戶的重視程度。

加強(qiáng)技術(shù)人才的專業(yè)素質(zhì)就必須從做好招聘工作開始，在招聘相關(guān)專業(yè)人才的時(shí)候必須要有一套嚴(yán)格的選拔制度，最大限度保證人盡其才物盡其用。在選拔完畢以后要對(duì)這些專業(yè)人員進(jìn)行電氣自動(dòng)化和無功補(bǔ)償技術(shù)的知識(shí)講解，提高他們的專業(yè)技能。在平常工作中對(duì)他們也要積極考核，督促他們不斷提高自身的專業(yè)水平。

五、結(jié)束語

總而言之，無功補(bǔ)償技術(shù)在電力供電系統(tǒng)中占據(jù)重要位置。隨著現(xiàn)代化技術(shù)的普及，無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的作用會(huì)越來越大，其在防止電力系統(tǒng)故障產(chǎn)生方面以及確保安全方面起著重要作用。因此，無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用越來越廣泛。此時(shí)，解決目前電氣自動(dòng)化中應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)問題就顯得迫在眉睫，相關(guān)部門和人員必須不斷探索積極完善爭(zhēng)取趕上世界先進(jìn)水平。筆者通過多年經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，本文提出了解決電氣自動(dòng)化無功補(bǔ)償技術(shù)問題的策略，進(jìn)一步確保電力供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行、安全運(yùn)行。

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