試論電氣自動(dòng)化中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用

路習(xí)民+王進(jìn)

摘 要：隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，大量的線性和非線性負(fù)載投入運(yùn)行，使得電氣線路的無(wú)功補(bǔ)償不足和諧波污染問(wèn)題日益嚴(yán)峻，給電氣自動(dòng)化系統(tǒng)造成了大量的電能損耗，極大的制約了電氣自動(dòng)化技術(shù)的健康發(fā)展，為了提高電力線路的運(yùn)行質(zhì)量和改善資源利用率，在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)線路中引入了無(wú)功補(bǔ)償裝置，從而為保證供電系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟(jì)性和提高電氣系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性提供了有力保障。無(wú)功補(bǔ)償裝置也因其優(yōu)越的性能得到了電力部門和用電企業(yè)的高度重視，并在更深層次和領(lǐng)域得到了推廣和應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化；無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)；特點(diǎn)

1 電氣自動(dòng)化中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的意義與作用

近年來(lái)，我國(guó)電氣自動(dòng)化技術(shù)中的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣，其具有的意義與作用可以分為以下幾點(diǎn)：

（1）提供電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性，穩(wěn)定系統(tǒng)整體的電壓，最大程度的提高電網(wǎng)的質(zhì)量與安全，并為其配置適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)器，提高系統(tǒng)的整體輸電能力，為系統(tǒng)的整體抗干擾性。

（2）由于高次諧波的存在經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致部分用電器產(chǎn)生局部過(guò)熱的問(wèn)題，通過(guò)在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)則可以很好的避免該情況的發(fā)生。無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)通過(guò)在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中設(shè)置靜止無(wú)功補(bǔ)償器，來(lái)改善電網(wǎng)中的電壓負(fù)荷，避免產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象，從而可以達(dá)到保護(hù)電容器等用電器的目的。

（3）無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)不論對(duì)于提高電網(wǎng)負(fù)載的功率因數(shù)還是大幅度降低用電設(shè)備中所需的電容量都可以起到非常好的作用和效果，從而避免造成更多不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

（4）無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)還可以在三相負(fù)載不平衡的場(chǎng)合對(duì)三相視起到平衡功率的作用。無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化技術(shù)中的合理運(yùn)用對(duì)于提高整個(gè)電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性可以起到非常好的效果。

2 電氣自動(dòng)化中無(wú)功補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)

電氣自動(dòng)化中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)主要是指動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，應(yīng)用此項(xiàng)技術(shù)的主要意義是為了提高供、配電系統(tǒng)的利用率，盡可能地降低電能的消耗和諧波對(duì)電力系統(tǒng)的破壞，穩(wěn)定電力系統(tǒng)的電壓值，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的有效控制。

1、功率因數(shù)是指電力網(wǎng)中通過(guò)線路、變壓器的視在功率功率供給有功功率所占百分?jǐn)?shù)。在電力網(wǎng)的運(yùn)作過(guò)程中，功率因數(shù)的大小直接影響著有功功率的供給量，影響著有功功率的損耗情況。如功率因數(shù)越大，電力設(shè)備就能為有功功率提供大量的視在功率，就能減少無(wú)功功率的傳送，極大地降低有功功率在電力運(yùn)行中的電能消耗，就能提高用戶當(dāng)前的功率因數(shù)，充分發(fā)揮電力設(shè)備的功能提高電壓的質(zhì)量。

2、在電氣自動(dòng)化無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)中并聯(lián)電容器也占有重要地位。并聯(lián)電容器無(wú)功補(bǔ)償是為了更好地節(jié)約電能和提高供電的質(zhì)量，主要方法是通過(guò)提高用電負(fù)載的功率因數(shù)，減少電力網(wǎng)的用電損耗，目前這種節(jié)電方式已經(jīng)得到了人們的廣泛認(rèn)可。通過(guò)提高功率因數(shù)不僅能夠減少有功功率的消耗量，還能減少無(wú)功功率的消耗量，同時(shí)還能增加變壓器和電力線路容量的利用率，這就有利于并聯(lián)補(bǔ)償電容器與補(bǔ)償設(shè)備之間的連接，提高電力功率因數(shù)。

3、電氣自動(dòng)化的普及，不僅促進(jìn)了市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，增加了國(guó)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(lái)越多的問(wèn)題，電氣設(shè)備中電能資源的過(guò)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(wú)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(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的健康發(fā)展。

目前電力系統(tǒng)中所有的用電設(shè)備都存有無(wú)功功率的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象的產(chǎn)生主要是電壓與用電設(shè)備的特性所決定的。電氣設(shè)備運(yùn)行中，設(shè)有額定的電壓值，電壓在這個(gè)值數(shù)范圍內(nèi)進(jìn)行上下波動(dòng)，這時(shí)電氣設(shè)備的無(wú)功功率就會(huì)根據(jù)電壓的波動(dòng)幅度有所降低，在對(duì)電氣設(shè)備進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償時(shí)使用無(wú)功電源無(wú)法做到及時(shí)補(bǔ)償，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用可以合理有效地降低用電設(shè)備的電力消耗，確保電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行，提高電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

3 電氣自動(dòng)化中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用

1、真空斷路器投切電容器

這種補(bǔ)償方式中電容器組利用高壓母線上電壓互感器的一次繞組電阻放電，一般不裝設(shè)專門的放電裝置。為防止電容器高壓擊穿，在電容器組中接有熔斷器fu作為短路保護(hù)。為降低電容器組在合閘時(shí)產(chǎn)生的沖擊涌流及防止電容器組與線路電感發(fā)生串聯(lián)諧振，可串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娍蛊?。它能有效地?duì)高壓母線前主變壓器、高壓線路及電力系統(tǒng)無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償，能有效地提高工廠的功率因數(shù)，而且總投資少。

2、固定濾波器和晶閘管調(diào)節(jié)電抗器

固定濾波器按諧波要求設(shè)計(jì)，反并聯(lián)晶閘管與電抗器串聯(lián)，通過(guò)改變晶閘管觸發(fā)角來(lái)調(diào)節(jié)流過(guò)電抗器的感性電流，使其與并聯(lián)濾波器中多余的容性無(wú)功補(bǔ)償電流平衡，滿足功率因數(shù)要求。優(yōu)點(diǎn)是固定濾波器長(zhǎng)期投人，需要的晶閘管數(shù)量少，響應(yīng)速度快，調(diào)節(jié)性能好，缺點(diǎn)是tcr也產(chǎn)生諧波。

3、變電站無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)

變電站是一個(gè)供電區(qū)域的供電中心，用不同電壓等級(jí)的配電線路向用戶供電。按照“分級(jí)補(bǔ)償，就地平衡”的原則，配電線路和電力用戶應(yīng)該基本達(dá)到無(wú)功功率平衡，不向變電站索取無(wú)功電力。容性無(wú)功補(bǔ)償裝置以補(bǔ)償主變壓器無(wú)功損耗為主，并適當(dāng)兼顧負(fù)荷側(cè)的無(wú)功補(bǔ)償。容性無(wú)功補(bǔ)償裝置的容量可根據(jù)主變壓器容量來(lái)確定，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。當(dāng)主變壓器單臺(tái)容量為40mva及以上時(shí)，每臺(tái)主變壓器應(yīng)配置不少于兩組的容性無(wú)功補(bǔ)償裝置。

4、配電線路的無(wú)功補(bǔ)償

電力網(wǎng)中，配電線路數(shù)量很多，其線損約占總線損的60%-70%。因此，對(duì)配電線路進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，降低配電線路的功率損耗十分重要。對(duì)配電線路進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，在美、英等發(fā)達(dá)國(guó)家得到了廣泛應(yīng)用。

分支線路補(bǔ)償法的基本原則是以分支線路的無(wú)功功率平衡為主，對(duì)分支線路的無(wú)功消耗進(jìn)行補(bǔ)償，盡可能減少分支線路向主干線索取無(wú)功，從而減少無(wú)功損耗：（1）以分支線路所帶配電變壓器的空載無(wú)功損耗來(lái)確定分組補(bǔ)償容量；（2）選擇負(fù)荷較大的分支線確定補(bǔ)償點(diǎn)；（3）對(duì)于小分支和個(gè)別的配電變壓器，可視為主干線上的近似均勻分佰負(fù)荷.可按需要確定補(bǔ)償點(diǎn)和補(bǔ)償容量（補(bǔ)償空載無(wú)功損耗）；（4）所有配電變壓器的負(fù)載無(wú)功損耗均以用戶自主補(bǔ)償為主，如果用戶未進(jìn)行補(bǔ)償或補(bǔ)償容量不足，仍需向主干線索取無(wú)功。從以上分析可見(jiàn)，線路的補(bǔ)償容量是按配電變壓器的空載無(wú)功損耗來(lái)確定的。帶上負(fù)載以后，如果用戶補(bǔ)償設(shè)備投人不足，線路就會(huì)處于欠補(bǔ)償狀態(tài)。這雖然不是最優(yōu)補(bǔ)償方式，但可以達(dá)到補(bǔ)償無(wú)功需求量70%左右的水平，對(duì)于目前我國(guó)的配電線路來(lái)講，能做到也不容易了。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化過(guò)程中的應(yīng)用不論對(duì)于提高整個(gè)電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性還是節(jié)約能源消耗都可以起到非常好的作用和效果，此外，還可以避免用電器局部過(guò)熱現(xiàn)象的發(fā)生，從而一定程度上保障電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備的安全，總而言之，在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中采用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)是一項(xiàng)非常好的實(shí)踐應(yīng)用。為了促進(jìn)我國(guó)電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，我們?nèi)匀灰^續(xù)加強(qiáng)對(duì)于無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用研究，努力解決在應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的各種問(wèn)題，從而使其能夠更好的為電氣自動(dòng)化系統(tǒng)服務(wù)。

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