關(guān)于電氣自動(dòng)化中無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用的探討

嚴(yán)智梅

摘要：隨著我國電力系統(tǒng)不斷完善下，對無功電壓管理的要求不斷提高，為了滿足使用要求，需要根據(jù)電力系統(tǒng)的情況對無功電壓自動(dòng)化和電壓管理方面進(jìn)行深入探討，只有這樣才可以保證電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，更加合理的進(jìn)行無功電壓的分布，提升電網(wǎng)電能的質(zhì)量，提高電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，保證電網(wǎng)運(yùn)行的安全性。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化；無功補(bǔ)償技術(shù)；應(yīng)用

引言

電氣自動(dòng)化無功補(bǔ)償技術(shù)朝向高性能、低成本的方向發(fā)展，再加上現(xiàn)代電力、電子技術(shù)的深化應(yīng)用，更是體現(xiàn)了無功補(bǔ)償技術(shù)的效率性，滿足電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償?shù)男枨蟆，F(xiàn)行電氣自動(dòng)化無功補(bǔ)償技術(shù)存在很大的發(fā)展?jié)摿?，研發(fā)人員結(jié)合無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，規(guī)劃無功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展，促使其達(dá)到成熟的補(bǔ)償狀態(tài)，完善無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用。

1.無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的重要性

無功補(bǔ)償技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，解決了無功功率的耗損問題。我國電氣自動(dòng)化無功補(bǔ)償技術(shù)發(fā)展晚，諸多技術(shù)與發(fā)達(dá)國家存在差距，也是我國重點(diǎn)發(fā)展無功補(bǔ)償技術(shù)的原因。隨著電力系統(tǒng)的大規(guī)模發(fā)展，大量能源并入電網(wǎng)，導(dǎo)致電力系統(tǒng)處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，加重了無功功率的規(guī)模，促使無功功率補(bǔ)償面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。我國電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償?shù)呐渲门c技術(shù)出現(xiàn)矛盾，配置優(yōu)化的速度很快，達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)、高效的狀態(tài)，但是無功補(bǔ)償技術(shù)相對落后，不能與配置保持同步發(fā)展的速度，因而無功補(bǔ)償技術(shù)在電力系統(tǒng)內(nèi)只能處理基礎(chǔ)的無功損耗，并不能為電力系統(tǒng)提供全方位的無功補(bǔ)償。

電壓是衡量電能質(zhì)量的主要指標(biāo)之一。電壓質(zhì)量對負(fù)載端的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行有著重要的意義。系統(tǒng)無功對電壓的影響很大，無功功率不足或過大都將引起系統(tǒng)電壓的下降或上升，特別嚴(yán)重的情況就是出現(xiàn)“電壓崩潰”現(xiàn)象。在電力系統(tǒng)實(shí)際當(dāng)中，電壓是否合格，不僅關(guān)系到電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對用戶的安全生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量、用電單耗以及人民生活質(zhì)量也有直接或間接的影響。在供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境，合理的選擇補(bǔ)償裝置，充分利用各種調(diào)壓手段和無功補(bǔ)償措施對提高電壓合格率和降低網(wǎng)損有很大的作用。

2.電氣自動(dòng)化無功補(bǔ)償?shù)脑瓌t

電力系統(tǒng)配置的無功補(bǔ)償裝置應(yīng)在系統(tǒng)有功負(fù)荷高峰和負(fù)荷低谷運(yùn)行方式下，采用分（電壓）層和分（供電）區(qū)進(jìn)行配置，保證無功平衡。無功補(bǔ)償配置應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)情況，從整體上考慮無功裝置在各電壓等級(jí)變電站、10kV及以下配電網(wǎng)和用戶側(cè)配置比例的協(xié)調(diào)關(guān)系。無功補(bǔ)償分為集中補(bǔ)償，分散補(bǔ)償和隨器補(bǔ)償，應(yīng)該遵循全面規(guī)劃，合理布局，分級(jí)補(bǔ)償，就地平衡的原則。集中補(bǔ)償與分散補(bǔ)償相結(jié)合、高壓補(bǔ)償與低壓補(bǔ)償相結(jié)合以及電網(wǎng)補(bǔ)償與用戶補(bǔ)償相結(jié)合。這就要求在負(fù)荷集中的地方進(jìn)行補(bǔ)償，既要在變電站進(jìn)行集中補(bǔ)償，又要在受端的變壓器和用電設(shè)備以及輸電線路進(jìn)行分散補(bǔ)償，目的是減少無功功率在系統(tǒng)中流動(dòng)，減少長距離輸送，降低損耗。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，無功功率大約有40%消耗在輸電線路和配電變壓器中，其余的則消耗在受端的用電設(shè)備中。所以補(bǔ)償時(shí)不僅要滿足系統(tǒng)的無功平衡，還要滿足各分區(qū)的無功平衡。若兩者不能很好地配合，可能造成輕載或空載時(shí)過補(bǔ)償，滿負(fù)荷時(shí)欠補(bǔ)償，使補(bǔ)償失去了它的實(shí)際意義，得不到理想的效果。

3. 電氣自動(dòng)化無功補(bǔ)償技術(shù)及其應(yīng)用

3.1靜態(tài)無功補(bǔ)償

靜態(tài)無功補(bǔ)償是根據(jù)負(fù)載情況安裝固定容量的補(bǔ)償電容或補(bǔ)償電感，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償是根據(jù)負(fù)載的感性或容性變化隨時(shí)的切換補(bǔ)償電容容量或電感量進(jìn)行補(bǔ)償。目前這種靜止開關(guān)主要分為斷路器和電力電子開關(guān)。由于用斷路器作為接觸器，其開關(guān)速度較慢，約為10～ 30s，不可能快速跟蹤負(fù)載無功功率的變化，而且投切電容器時(shí)常會(huì)引起較為嚴(yán)重的沖擊涌流和操作過電壓，造成接觸點(diǎn)燒焊，使補(bǔ)償電容器內(nèi)部擊穿，因此其應(yīng)用受到了很大的限制。而以電力電子開關(guān)如交流無觸點(diǎn)開關(guān)SCR、GTR、GTO作為投切開關(guān)，速度可以提高500倍（約為10μs），而且對任何系統(tǒng)的參數(shù)，無功補(bǔ)償都可以在一個(gè)周波內(nèi)完成。所以現(xiàn)代的靜態(tài)無功補(bǔ)償常用的補(bǔ)償裝置如靜止無功補(bǔ)償器、同步調(diào)相機(jī)、靜電電容器、靜止無功發(fā)生器等等，是按組來進(jìn)行投切的，也就是電力系統(tǒng)里產(chǎn)生的無功功率不會(huì)和你補(bǔ)償?shù)囊粯佣?，但是由于這種補(bǔ)償已經(jīng)將功率因數(shù)達(dá)到了0.95，已經(jīng)很好了。而實(shí)際在工作中。靜態(tài)無功補(bǔ)償較為普遍，因?yàn)樵O(shè)備安裝后就不用再管了。但這種靜態(tài)無功補(bǔ)償往往是超額補(bǔ)償，造成相當(dāng)程度的能源浪費(fèi)。但是有的負(fù)載，其工作時(shí)無功的變化量非常大，且速度非?？欤梢赃_(dá)到毫秒級(jí)，如電焊機(jī)，一個(gè)工作周期才0.2 秒左右，其間還有幾十秒的半負(fù)荷及幾十秒的停頓，而無功功率在工作時(shí)也是不規(guī)則的快速改變著。象這樣的負(fù)載采用常用的無功補(bǔ)償裝置是無法實(shí)現(xiàn)的，只能用“動(dòng)態(tài)”補(bǔ)償。

3.2動(dòng)態(tài)補(bǔ)償

動(dòng)態(tài)補(bǔ)償是靠無功補(bǔ)償控制器根據(jù)線路無功功率情況自動(dòng)投、切補(bǔ)償量，以確保功率因數(shù)基本恒定于某一設(shè)定值附近。無功補(bǔ)償控制器是指一套能自動(dòng)控制無功功率補(bǔ)償裝置自動(dòng)投、切的控制電路。無功補(bǔ)償控制器具體由控制器、過零觸發(fā)模塊、晶閘管、并聯(lián)電容器等組成。無功補(bǔ)償控制器能實(shí)時(shí)跟蹤所測量負(fù)荷的電壓、電流、無功功率等，通過微機(jī)進(jìn)行自動(dòng)分析，以能進(jìn)行最佳無功補(bǔ)償。動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償控制器的主要功能：提高線路輸電電壓穩(wěn)定性；補(bǔ)償系統(tǒng)無功功率，提高功率因數(shù)，降低線損，節(jié)能降耗；抑制電壓波動(dòng)率和閃變；抑制三相不平衡。但是動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償控制器也面臨一些主要問題，主要包括：電容器投、切頻繁，故而損壞頻繁，需人工維修、養(yǎng)護(hù)，費(fèi)用不?。浑娙萜魍馊蹟嗥鞒０l(fā)生熔斷；控制電路投、切頻繁，易損壞且重復(fù)性差。

3.3無功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用

絕大部分用電企業(yè)都是采用并聯(lián)電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償，補(bǔ)償時(shí)通常采用集中、分散或個(gè)別補(bǔ)償三種形式。

（1）個(gè)別補(bǔ)償：個(gè)別補(bǔ)償是對單臺(tái)用電設(shè)備所需無功就近補(bǔ)償?shù)姆椒?，把電容器直接接到單臺(tái)用電設(shè)備的同一電氣回路，用同一開關(guān)控制，同時(shí)投運(yùn)或斷開，這種補(bǔ)償方法的效果好，一般用于容量較大的高低壓電動(dòng)機(jī)等用電設(shè)備。但這種方法在用電設(shè)備非連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)電容器利用率低，不能充分發(fā)揮其補(bǔ)償效益。

（2）分散補(bǔ)償：分散補(bǔ)償是將電容器分組安裝在車間配電室或變電所各分路的出線上，它可與工廠部分負(fù)荷的變動(dòng)時(shí)投入或切除。

（3）集中補(bǔ)償：集中補(bǔ)償是電容器組集中安裝在變電所的一次或二次側(cè)的母線上，這種補(bǔ)償方法安裝簡便、運(yùn)行可靠、利用率較高。補(bǔ)償裝置根據(jù)負(fù)荷的大小自動(dòng)投切，從而合理地提高用戶的功率因數(shù)，避免功率因數(shù)降低導(dǎo)致電費(fèi)增加同時(shí)便于運(yùn)行維護(hù)，補(bǔ)償效益高。

4.結(jié)語

在我國電氣自動(dòng)化不斷發(fā)展的整體大環(huán)境下，電力系統(tǒng)的優(yōu)化、運(yùn)行安全可靠、節(jié)能降耗、電能質(zhì)量提高將是電力行業(yè)科技進(jìn)步應(yīng)該關(guān)注研究的主題，也是未來適應(yīng)電力工業(yè)發(fā)展的必然要求。在電氣自動(dòng)設(shè)備及系統(tǒng)中運(yùn)用無功補(bǔ)償技術(shù)具有較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益對于電力企業(yè)而言，可以降低電能的損耗，提高企業(yè)的的經(jīng)濟(jì)效益。目前靜態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)計(jì)占據(jù)了電力設(shè)計(jì)的較大份額。而動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償將是我們未來的發(fā)展趨勢，我們無論是在相關(guān)電力部件的質(zhì)量上還是設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)上都需要相當(dāng)多的積累，而這將是我們所有電力系統(tǒng)全體員工的共同努力方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬賀.淺談電氣自動(dòng)化中的無功補(bǔ)償技術(shù)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用雜志，2012（10）.

[2]石景麗.淺議配電系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置[J].軟件件·教學(xué)，2014（08）.

[3]孔琳琳.電氣自動(dòng)化中無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用解析[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014（17）.