淺析無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用

【摘要】隨著科技的進(jìn)步，電氣自動化技術(shù)日益成熟，但在實(shí)際的電力供電系統(tǒng)應(yīng)用過程中不可避免的還是存在一些問題。無功補(bǔ)償作為電力系統(tǒng)中可以提高電網(wǎng)功率因素的先進(jìn)技術(shù)，可更好的改善供電環(huán)境。本文將從無功補(bǔ)償技術(shù)的原理、作用來探討無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動化中的實(shí)際應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】無功補(bǔ)償技術(shù)；電氣自動化；應(yīng)用分析

引言

無功功率補(bǔ)償簡稱無功補(bǔ)償，在供電系統(tǒng)中起著降低供電變壓器及輸送線路的損耗，改善供電狀況的巨大作用。而電力能源是我們?nèi)粘Ｉ钌a(chǎn)中必不可少的重要能源。近幾年，我國的經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，電氣自動化行業(yè)也有了長足的發(fā)展，在這個(gè)過程中，無功補(bǔ)償技術(shù)越來越受到重視，并得到了廣泛的應(yīng)用，已然成為電力供電系統(tǒng)中一個(gè)不可缺失的組成裝置。

一、無功補(bǔ)償?shù)脑?/p>

無功補(bǔ)償?shù)脑砭褪前丫哂腥菪怨β守?fù)荷的裝置與感性功率負(fù)荷并接在同一電路時(shí)，當(dāng)容性負(fù)荷釋放能量時(shí)，感性負(fù)荷吸收能量，而感性負(fù)荷釋放能量時(shí)，容性負(fù)荷吸收能量，能量在兩種負(fù)荷之間交換。這樣，感性負(fù)荷所吸收的無功功率可從容性負(fù)荷輸出的無功功率中得到補(bǔ)償，這就是無功補(bǔ)償?shù)脑怼?/p>

二、無功補(bǔ)償?shù)淖饔?/p>

（1）增加供電企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益

實(shí)施無功補(bǔ)償，可減少發(fā)電設(shè)備以及供電設(shè)備的容量，從而降低成本。可以增加電網(wǎng)中有功功率的比例常數(shù)，減少線損率，從而提高電能的利用率和電網(wǎng)的穩(wěn)定性。這對企業(yè)供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益也有著直接的聯(lián)系，因此，實(shí)行無功補(bǔ)償是很有必要的。

（2）降低電能損耗，改善電能質(zhì)量

電網(wǎng)中無功補(bǔ)償設(shè)備的合理配置，與電網(wǎng)的供電電壓質(zhì)量關(guān)系十分密切。合理安裝補(bǔ)償設(shè)備可以改善電壓質(zhì)量，從而改善整個(gè)供電環(huán)境，。

（3）調(diào)整三相不平衡電流

按照“王氏定理”中的在“相與相之間跨接的電感或者電容可以在相間轉(zhuǎn)移有功電流。”的原理，對于三相電流不平衡的系統(tǒng)，只要恰當(dāng)?shù)卦诟飨嗯c相之間以及各相與零線之間接入不同容量的電容器，進(jìn)行無功補(bǔ)償，那么不但可以將各相的功率因數(shù)均補(bǔ)償至1，而且可以使各相的有功電流達(dá)到平衡狀態(tài)。

（4）延長機(jī)器使用壽命

無功補(bǔ)償相對于集中補(bǔ)償和分組補(bǔ)償是一種較為完善的補(bǔ)償方式，有利于降低電動機(jī)起動電流，減少接觸器的火花，提高控制電器工作的可靠性，延長電動機(jī)與控制設(shè)備的使用壽命。

三、無功補(bǔ)償?shù)姆绞?/p>

無功補(bǔ)償按其安裝位置和接線方法可分為三種補(bǔ)充類型：高壓集中補(bǔ)償、低壓分組補(bǔ)償和低壓就地補(bǔ)償。其中補(bǔ)償區(qū)域最大，效果也好的是低壓就地補(bǔ)償。但它總的電容器安裝容量比其它兩種方式要大，電容器利用率也低。而高壓集中補(bǔ)償和低壓分組補(bǔ)償?shù)碾娙萜魅萘肯鄬^小，利用率也高，且能補(bǔ)償變壓器自身的無功損耗。所以各自都有著優(yōu)缺點(diǎn)，都有著相適應(yīng)的應(yīng)用范圍，我們在選擇的時(shí)候應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況、確定了使用場合和使用目的后，再進(jìn)行取舍，使三種補(bǔ)償類型可以恰當(dāng)使用，各司其職。

四、無功補(bǔ)償在電氣自動化中的應(yīng)用

（1）有源濾波器與無源濾波器結(jié)合

濾波器主要分為有源濾波器和無源濾波器。主要作用是讓有用信號盡可能無衰減的通過，對無用信號盡可能大的反射。濾波器一般有兩個(gè)端口，一個(gè)輸入信號、一個(gè)輸出信號，利用這個(gè)特性可以選通通過濾波器的一個(gè)方波群或復(fù)合噪波，而得到一個(gè)特定頻率的正弦波。濾波器是由電感器和電容器構(gòu)成的網(wǎng)路，可使混合的交直流電流分開。電源整流器中，即借助此網(wǎng)路濾凈脈動直流中的漣波，而獲得比較純凈的直流輸出。有源濾波器和無緣濾波器的組合目前是作為電網(wǎng)諧波抑制課題研究的一個(gè)發(fā)展方向，還在進(jìn)一步的探索之中。二者的結(jié)合，可以濾除電流的諧波，從而使配電網(wǎng)清潔高效，滿足國家對配電網(wǎng)諧波的要求。電流中的諧波過多還會引起系統(tǒng)的不平衡，所以該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用還可以因諧波而產(chǎn)生的系統(tǒng)不平衡問題，進(jìn)行適度的無功率補(bǔ)償，抑制電網(wǎng)諧振。

（2）真空斷路器投切電容器

電力系統(tǒng)的無功補(bǔ)償可通過安裝同步補(bǔ)償機(jī)、安裝電容器組等方式來提高電網(wǎng)功率。在投切電容器組中，真空斷路器投切電容器有著很多的優(yōu)點(diǎn)，可以很好地解決一些實(shí)際問題。首先，真空斷路器有著上萬次的機(jī)械動作壽命。在運(yùn)行過程中，真空滅弧室觸頭無需維修，可經(jīng)受高溫，并且對環(huán)境無污染。但也存在著缺點(diǎn)，由于在合閘時(shí)，電容器上會產(chǎn)生很大的過電壓，因此會對設(shè)備造成一定的損害。同時(shí)，它的開關(guān)使用壽命有限，所以對于動態(tài)補(bǔ)償也造成了一定的影響。

（3）固定濾波器及晶匣管調(diào)和器的結(jié)合

固定濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)際所需的諧波有關(guān)，再按諧波要求設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上反并聯(lián)晶匣管調(diào)和器，串聯(lián)電抗器。其工作原理是通過改變晶匣管的觸發(fā)角來調(diào)節(jié)流過電抗器的感性電流，與并聯(lián)濾波器中容性無功補(bǔ)償電流平衡，從而滿足對功率因素的要求。它們所具備的優(yōu)點(diǎn)是需要的晶匣管數(shù)量上，并且固定濾波器可以長期投入使用，二者結(jié)合，反應(yīng)時(shí)間短，速度快，調(diào)節(jié)效果也是非常樂觀的。但是也存在著一定的缺點(diǎn)，那就是在運(yùn)行的過程中也會產(chǎn)生一定量的諧波。

（4）可控的飽和器和固定的濾波器

可控的飽和器和固定的濾波器的應(yīng)用主要是通過調(diào)節(jié)飽和電抗器的磁飽和程度來改變流入回路的磁飽和感性電流。這時(shí)感性電流與并聯(lián)濾波器中的多余的容性無功功率會相互抵消，最后以一種穩(wěn)定的狀態(tài)存在。固定濾波器的并聯(lián)濾波支路可以長期的投入使用，這是它的一大特點(diǎn)和優(yōu)勢，但同樣的也有著一些缺點(diǎn)，比如，也會產(chǎn)生諧波，因此長期以往，對于設(shè)備會造成損傷和影響，而且在使用的過程中，噪音較大，帶來噪音污染。

（5）無功功率補(bǔ)償控制器

一般無功動態(tài)補(bǔ)償裝置由控制器、晶閘管、并聯(lián)電容器、電抗器、過零觸發(fā)模塊、放電保護(hù)器件等組成。裝置實(shí)時(shí)跟蹤測量負(fù)荷的電壓、電流、無功功率和功率因數(shù)，通過微機(jī)進(jìn)行分析，計(jì)算出無功功率并與預(yù)先設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較，自動選擇能達(dá)到最佳補(bǔ)償效果的補(bǔ)償容量并發(fā)出指令，由過零觸發(fā)模塊判斷雙向可控硅的導(dǎo)通時(shí)刻，實(shí)現(xiàn)快速、無沖擊地投入并聯(lián)電容器組。在電網(wǎng)中，不平衡的電流會增加線路及變壓器的銅損，還會增加變壓器的鐵損，降低變壓器的出力甚至?xí)绊懽儔浩鞯陌踩\(yùn)行，最終會造成三相電壓的不平衡。調(diào)整不平衡電流無功補(bǔ)償裝置，就可以有效地解決這個(gè)難題，該裝置具有在補(bǔ)償線路無功的同時(shí)調(diào)整不平衡有功電流的作用。其理論結(jié)果可使三相功率因數(shù)均補(bǔ)償至1，三相電流調(diào)整至平衡。實(shí)際應(yīng)用表明，可使三相功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.95以上，使不平衡電流調(diào)整到變壓器額定電流的10%以內(nèi)。因此，被十分廣泛的應(yīng)用在電氣自動化的設(shè)備之中。

結(jié)語

電氣自動化的潮流正以不可阻擋的雄壯氣勢涌入到更多重要的大型機(jī)構(gòu)建設(shè)之中，因此，無功補(bǔ)償技術(shù)作為電氣自動化的重要構(gòu)成也會不斷地被完善。我們應(yīng)正視目前所存在的問題，挖掘它本身的巨大潛力，不斷地進(jìn)行探索。

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