對(duì)無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用分析

黃伯男+楊璟雯

[摘 要]在電氣自動(dòng)化中將無功補(bǔ)償技術(shù)投入使用，不僅僅增強(qiáng)了整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性和整體性，也為提高其穩(wěn)定性發(fā)揮了關(guān)鍵作用，同時(shí)更加有效的對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的資源和能源的使用和利用提供了條件，它在保障設(shè)備能夠安全地在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的使用發(fā)揮了重要的作用。本文探討了無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中應(yīng)用。

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

中圖分類號(hào)：TM92 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）15-0207-01

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(duì)于電力企業(yè)而言，可以降低電能的損耗，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。對(duì)于用戶而言，電能損耗的降低還可以降低自身的用電成本，提高用電的安全性和可靠性。對(duì)于社會(huì)而言，能放緩煤炭的消耗，保證國家的能源安全，降低環(huán)境的污染。

一、電氣自動(dòng)化中無功補(bǔ)償技術(shù)的特點(diǎn)及作用

1、電氣自動(dòng)化中無功補(bǔ)償技術(shù)的特點(diǎn)

在企業(yè)的生產(chǎn)機(jī)械中采用無功補(bǔ)償技術(shù)最多的設(shè)備為異步電動(dòng)機(jī)、變壓器等，在電網(wǎng)無功功率量的取向中，異步電動(dòng)機(jī)和變壓器都占了80%，其他機(jī)械設(shè)備才占了20%，由此可見企業(yè)無功功率主要消耗在異步電動(dòng)機(jī)和變壓器中。在企業(yè)電氣自動(dòng)化的無功功率的補(bǔ)償中主要采用的是無功補(bǔ)償技術(shù)，這種技術(shù)的應(yīng)用可以有效地提高企業(yè)用電功率的因數(shù)，降低企業(yè)用電設(shè)備的成本。

2、電氣自動(dòng)化中無功補(bǔ)償技術(shù)的作用

電氣自動(dòng)化的普及，不僅促進(jìn)了市場經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，增加了國民收入，還極大地降低了工作人員的操作難度，為企業(yè)生產(chǎn)減少了人力物力的成本投入，增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)還提高了電氣自動(dòng)化的安全性，為安全生產(chǎn)提供了有力的保障。隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)水平的不斷提高，在電氣自動(dòng)化發(fā)展中呈現(xiàn)出了越來越多的問題，電氣設(shè)備中電能資源的過度浪費(fèi)，已經(jīng)引起了社會(huì)的高度重視。電氣自動(dòng)化中無功補(bǔ)償技術(shù)的大量應(yīng)用，可以有效地降低電氣設(shè)備的電能消耗情況，完善電氣自動(dòng)化體系，確保國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的健康發(fā)展。

二、無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中應(yīng)用

1、真空斷路器和投切電容器

在無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用到工程實(shí)際的過程中，還有很多需要解決的問題， 而真空斷路器與投切電容器則是解決問題的方法之一。這兩種設(shè)備能夠快速地融合到自動(dòng)化電氣設(shè)備生產(chǎn)當(dāng)中，并且成本較低，效果較好，能夠給工業(yè)企業(yè)帶來極大地幫助。但是由于我國的企業(yè)在這方面尚處于起步階段，沒有具體的使用經(jīng)驗(yàn)，因此在使用中還存在很多的問題。有了真空斷路器和投切電容器的幫助，電容器組能夠利用磁感應(yīng)現(xiàn)象來補(bǔ)償整個(gè)電路中的無功功率，保證系統(tǒng)中的白白消耗的功率處于較低水平，進(jìn)而全方位地提升電力的使用效率。但是投切電容器在工作的過程中會(huì)產(chǎn)生極大的電壓，也很容易造成整個(gè)系統(tǒng)的損傷。所以設(shè)備的投切次數(shù)要嚴(yán)格控制好，確保設(shè)備得到滿意的補(bǔ)償效果。

2、固定濾波器和晶閘管調(diào)節(jié)電抗器

在進(jìn)行電磁感應(yīng)反應(yīng)的時(shí)候，由于電抗器的無功補(bǔ)償技術(shù)會(huì)產(chǎn)生較大的感應(yīng)電流，為了使這個(gè)電流屬于較低的水平，可以采取將反并聯(lián)晶閘管與電抗器串聯(lián)的方式，確保不產(chǎn)生過大的容性無功補(bǔ)償電流。這種處理方法能夠降低整個(gè)電器系統(tǒng)對(duì)功率因數(shù)的需求，進(jìn)而延長系統(tǒng)的使用壽命，最終達(dá)到降低企業(yè)運(yùn)營成本的目的。

3、無功補(bǔ)償技術(shù)在變電站中的應(yīng)用

作為供電區(qū)域電力系統(tǒng)中心環(huán)節(jié)的變電站，需要采用不同等級(jí)的電壓配電線路向用戶提供電力。在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，必須按照分級(jí)補(bǔ)償和就地平衡的用電原則，使無功功率在配電線路和電力用戶中達(dá)到基本的平衡，以此減少變電站無功電力的輸出。在變電站設(shè)置容性無功補(bǔ)償裝置，可以有效地對(duì)主變壓器無功消耗進(jìn)行補(bǔ)償，還可以對(duì)負(fù)荷側(cè)進(jìn)行無功補(bǔ)償。主變壓器的容量直接影響著容性無功補(bǔ)償裝置的容量，可按主變壓器容量的10% ～ 30% 配置，并滿足35 ～ 110kV 主變壓器最大負(fù)荷時(shí)，其高壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.95 的要求。無功補(bǔ)償技術(shù)在變電站中的大量應(yīng)用可以有效地提高功率因數(shù)，降低總成本的投入和電能損耗量，對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的完善起到一定的促進(jìn)作用。

4、無功補(bǔ)償技術(shù)在配電線路中的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，配電線路在整個(gè)線路網(wǎng)數(shù)量巨大，在總線的損耗就占了60% ～ 70%，基于此，減少配電線路的功率消耗和對(duì)配電線路進(jìn)行合理有效的電力無功補(bǔ)償就顯得尤為重要。在國外發(fā)達(dá)國家中對(duì)配電線路進(jìn)行無功補(bǔ)償普遍采用的是分支線路的補(bǔ)償方式。這種補(bǔ)償方式使用可以直接對(duì)分支配電線路的電能消耗進(jìn)行無功補(bǔ)償，減少主配電線路的電能消耗，以此達(dá)到分支配電線路無功功率的平衡。

三、補(bǔ)償技術(shù)未來的發(fā)展趨勢

1、無涌流電容投切器

無涌流電容投切器的發(fā)展包括過零投切、功耗小、無諧波注入以及輸入信號(hào)與電容投切器光電隔離。這種投切器是通過一個(gè)雙向大功率可控硅電壓進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)過零投入，進(jìn)入電容器中，然后再與一個(gè)專用的繼電器下進(jìn)行連接，以此運(yùn)作，因?yàn)樗诜謹(jǐn)鄷r(shí)不會(huì)產(chǎn)生火花和高壓等現(xiàn)象，并且投入電容的時(shí)候也沒有涌流，運(yùn)行時(shí)也沒有發(fā)熱，具有故障率低的優(yōu)勢。

（1）過零投切。它的工作原理就是將磁與可控硅進(jìn)行連接，保持繼電器運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)過零斷開電路中的電流和過零導(dǎo)通電路中的電壓。

（2）無諧波注入。，可控硅的過零觸發(fā)、繼電器的磁進(jìn)行導(dǎo)通，使電路的導(dǎo)通在一瞬間發(fā)生，這種方式在繼電器的實(shí)際操作中不會(huì)產(chǎn)生諧波。

（3）功率小。這種投切器只在投切進(jìn)行動(dòng)作的瞬間消耗電能，而平時(shí)則不會(huì)耗電，再加上里面的接觸電阻小，對(duì)于額外的散熱片或者散熱器投切器就不需要了，這有利于進(jìn)行成本控制。

（4）輸入信號(hào)與電容投切器光電隔離。這項(xiàng)技術(shù)具有抗干擾能力和可靠安全性強(qiáng)的性能，對(duì)于今后的發(fā)展有很大的意義。

2、靜止無功發(fā)生器

靜止無功發(fā)生器在今后的無償技術(shù)中也會(huì)得到一定的發(fā)展。

（1）多重化技術(shù)和脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，與其它的技術(shù)相比，如在電阻溫度系數(shù)這個(gè)方面，它就具有諧波含量極低的優(yōu)勢。

（2）靜止無功發(fā)生器在補(bǔ)償功能方面，呈現(xiàn)出多樣化的趨勢，它包括補(bǔ)償負(fù)載不平衡、補(bǔ)償負(fù)載無功、補(bǔ)償負(fù)載諧波，甚至它能夠進(jìn)行多種補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)發(fā)生，如同時(shí)對(duì)諧波、負(fù)載無功和負(fù)載不平衡進(jìn)行補(bǔ)償。

（3）它在運(yùn)行時(shí)，與系統(tǒng)阻抗發(fā)生諧振的可能性為零，通常被控制成為電流源，所以，它的安全性能極高。

（4）它的響應(yīng)時(shí)間極短，一般小于5ms，它能在非常短的時(shí)間內(nèi)，做到從而定容性無功功率到額定感性無功功率的完美的相互轉(zhuǎn)化，這種難以想象的的速度，對(duì)于沖擊性符合的補(bǔ)償這項(xiàng)工作可以很好地完成。

3、電力有源濾波器

這種器具在無功補(bǔ)償技術(shù)中的運(yùn)用能夠有效的濾除負(fù)荷電流中的各種諧波，使在配電網(wǎng)中能夠進(jìn)行高效的清潔，滿足國際的標(biāo)準(zhǔn)，使配電網(wǎng)中諧波的要求達(dá)標(biāo)，同時(shí)能夠有效的改善系統(tǒng)存在的不平衡狀態(tài)。同時(shí)，它能夠?qū)υ趷毫拥奶鞖庵?，如雷擊天氣，或者是在溫度過高等的情況下，進(jìn)行有效的保護(hù)，確保了裝置和電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。其價(jià)格的合理性也為它的實(shí)行提供了方便。

綜上所述，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展推到了電氣自動(dòng)化應(yīng)用范圍的推廣，但是受多種因素的影響，電氣自動(dòng)化設(shè)備在運(yùn)行過程中會(huì)出現(xiàn)大量電能損耗，這就需要應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)，該技術(shù)主要是利用無功、負(fù)序及諧波的綜合補(bǔ)償方式來提高供電質(zhì)量、降低電能損耗。

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