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

摘要：眾所周知在當(dāng)前國(guó)家經(jīng)濟(jì)大幅發(fā)展的情況下，各類電氣自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展也逐漸走向成熟，諸如高鐵、供電等領(lǐng)域的應(yīng)用等等，但同時(shí)電氣自動(dòng)化技術(shù)本身也存在著單相電力牽引符合變化復(fù)雜等一些缺點(diǎn)，這導(dǎo)致了電氣化系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性受到一定影響，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)正是針對(duì)電氣自動(dòng)化應(yīng)用的缺點(diǎn)進(jìn)行的改進(jìn)型應(yīng)用。本文分析了電氣自動(dòng)化中應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償?shù)闹匾?，了解目前電氣自?dòng)化應(yīng)用的實(shí)際情況，最后結(jié)合實(shí)際提出在電氣自動(dòng)化中合理應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的策略。

關(guān)鍵詞：無(wú)功補(bǔ)償；電氣自動(dòng)化；應(yīng)用現(xiàn)狀；策略

前言：在最近這些年來(lái)，隨著現(xiàn)代化科技的蓬勃發(fā)展，以及無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在實(shí)際生活中的應(yīng)用日趨普及，致使人們對(duì)于無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用給予了越來(lái)越多的關(guān)注和重視。無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，作為新形勢(shì)下電氣自動(dòng)化在解決無(wú)功功率、負(fù)序、諧波等幾個(gè)方面的問(wèn)題的一門(mén)關(guān)鍵性技術(shù)，能夠在利用電氣自動(dòng)化及其設(shè)備系統(tǒng)中的負(fù)荷特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)無(wú)功、負(fù)序和諧波進(jìn)行補(bǔ)償，能夠在一定程度上降低電力資源在生產(chǎn)、傳輸過(guò)程當(dāng)中的損耗，并保障電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的正常安全運(yùn)行，對(duì)于推動(dòng)電氣自動(dòng)化的革新和發(fā)展，有著不可取代的意義。

一、電氣自動(dòng)化發(fā)展中應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的意義

隨著經(jīng)濟(jì)與科技的共同進(jìn)步，電氣自動(dòng)化技術(shù)也產(chǎn)生了日新月異的發(fā)展，目前社會(huì)許多領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)都應(yīng)用到了電氣自動(dòng)化技術(shù)，例如較為常見(jiàn)的高速電氣化鐵路牽引系統(tǒng)、變電站等等[1]。但是高速電氣化技術(shù)的應(yīng)用也存在單相電力牽引的負(fù)荷變化復(fù)雜的問(wèn)題，這在某些情況下會(huì)導(dǎo)致注入電力系統(tǒng)的負(fù)序和諧波增加，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致無(wú)功功率提升，一是會(huì)引起電力系統(tǒng)的安全性；二是會(huì)影響系統(tǒng)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的資源利用率，降低系統(tǒng)的總體經(jīng)濟(jì)效益。就目前電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的研究來(lái)看 ，其中最為明顯的三大問(wèn)題就是無(wú)功、負(fù)序和諧波問(wèn)題，雖然國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有相應(yīng)的研究成果，但是對(duì)我國(guó)這樣一個(gè)人口大國(guó)來(lái)說(shuō)，變電所所的電氣自動(dòng)化應(yīng)用壓力更大，非線性因素所帶來(lái)的不可控問(wèn)題更為嚴(yán)重，例如近年來(lái)較為嚴(yán)重的大同電廠機(jī)組事故等都極為嚴(yán)重，而無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)是最為適合解決電氣自動(dòng)化系統(tǒng)非線性問(wèn)題的技術(shù)。

二、無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的實(shí)際應(yīng)用情況

（一）無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化應(yīng)用中存在的問(wèn)題

1.系統(tǒng)諧波對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置造成的影響

一方面，在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)整個(gè)運(yùn)行階段，該系統(tǒng)的諧波會(huì)縮短無(wú)功補(bǔ)償裝置中的電容壽命，增加維護(hù)成本。另一方面，在實(shí)際應(yīng)用中，系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的諧波，也會(huì)造成設(shè)備損壞。

2.我國(guó)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)發(fā)展的局限性

從無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展情況來(lái)看，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在我國(guó)的起步較晚，致使該技術(shù)在電氣自動(dòng)化的應(yīng)用當(dāng)中存在很多不完善的方面，主要包括技術(shù)層面上的不完善以及設(shè)備本身的缺陷兩方面。例如其中的真空斷路器設(shè)備，由于其技術(shù)的不完善，致使該設(shè)備在合閘時(shí)產(chǎn)生的高電壓會(huì)給動(dòng)態(tài)補(bǔ)償效果帶來(lái)不利影響，一定程度上影響了無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用。

3.輸電途中無(wú)功補(bǔ)償配置的不合理

在無(wú)功電流通過(guò)發(fā)電廠向高壓變電站傳輸?shù)倪^(guò)程中，由于要經(jīng)過(guò)多個(gè)低壓變電站，尤其是遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，更會(huì)導(dǎo)致很多無(wú)功電流在傳輸[2]。而且若是變電站采用整組投切的方式補(bǔ)償電容量，不但無(wú)法實(shí)現(xiàn)負(fù)荷轉(zhuǎn)變的均衡，還會(huì)因負(fù)荷狀態(tài)高，功率因素低，而導(dǎo)致補(bǔ)償產(chǎn)生。此外，在進(jìn)行倒置傳輸時(shí)，對(duì)于電網(wǎng)的損耗及其過(guò)程中存在的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)明顯增大。

（二）無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化應(yīng)用中的解決措施

1.深入分析電氣自動(dòng)化中應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆较蚝突咀饔梅绞?/p>

在供電系統(tǒng)的評(píng)價(jià)體系中，最為重要的標(biāo)準(zhǔn)是電能質(zhì)量，而影響電能質(zhì)量的核心要素是電壓，目前常見(jiàn)的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)無(wú)功狀況多是由于功率因數(shù)問(wèn)題和阻抗問(wèn)題的影響，電網(wǎng)受到無(wú)功效果的影響，例如電網(wǎng)與牽引變壓器之間的阻抗引起線路上的整流非線形負(fù)荷，進(jìn)而形成難以制定的諧波，最終導(dǎo)致電網(wǎng)的整體波形畸變。當(dāng)電網(wǎng)波形畸變時(shí)，最為明顯的基礎(chǔ)指標(biāo)變化就是電壓的偏移，這就使得電能質(zhì)量受到影響，影響電網(wǎng)的總體安全性。這種解決方案在鐵路的短區(qū)段見(jiàn)的實(shí)際效果明顯，但就我國(guó)鐵路的現(xiàn)狀來(lái)看，較長(zhǎng)的鋪設(shè)線路來(lái)看的卻能夠大大降低負(fù)序問(wèn)題，不過(guò)牽引變電站的問(wèn)題并沒(méi)有得到很好的改善。

2.注意現(xiàn)行電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償?shù)墓残詥?wèn)題

對(duì)于這種狀況可以結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用，依據(jù)片區(qū)進(jìn)行變電站的無(wú)功補(bǔ)償，通常220kV變電站應(yīng)有較多的無(wú)功調(diào)節(jié)功能，其負(fù)荷功率因素在高峰時(shí)可達(dá)到0.98左右，調(diào)節(jié)的容量隨地區(qū)有素不同，因此變電站的無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)用應(yīng)當(dāng)針對(duì)片區(qū)的實(shí)際用電情況，例如變壓器和變低側(cè)負(fù)荷等來(lái)調(diào)整無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆桨福侠淼呐渲醚a(bǔ)償容量，避免無(wú)功倒送。雖然無(wú)功補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)研究已經(jīng)較為成熟，但是應(yīng)用方面還存在著與實(shí)際狀況不符的情況，因此必須對(duì)應(yīng)用方案進(jìn)行細(xì)化，從而提升應(yīng)用效果[3]。

3.采用并聯(lián)混合有緣濾波器等一些先進(jìn)的濾波技術(shù)和管理方式

并聯(lián)混合式有源濾波的無(wú)功補(bǔ)償方案是目前國(guó)內(nèi)較為先進(jìn)的混合式解決方案，這個(gè)方案有效的解決了店里牽引負(fù)荷的不可控變化所造成的店里濾波器補(bǔ)償容量過(guò)大的問(wèn)題，這也是對(duì)一些大型電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的補(bǔ)償技術(shù)的協(xié)調(diào)式調(diào)整方案，這個(gè)技術(shù)是 通過(guò)APF和LC混合，對(duì)諧波進(jìn)行注入式的無(wú)功補(bǔ)償。也有一些國(guó)內(nèi)電廠應(yīng)用有先進(jìn)的FTFC晶閘管濾波裝置，其工作原理是通過(guò)利用諧波源負(fù)荷的電力系統(tǒng)統(tǒng)中并聯(lián)上由電容器C和電抗器L串聯(lián)組成的交流濾波器，當(dāng)L-C濾波器串聯(lián)諧振頻率接近成低阻抗，此時(shí)諧波電流（5次）在某一諧波（如5次諧波）頻率時(shí)，則形濾波回路被吸收，諧波電流不再此回路形成通路，大量諧波電流在該返回電網(wǎng)，從而減小了對(duì)電網(wǎng)的污染及各種危害。這種技術(shù)適用于低壓電網(wǎng)，成本相對(duì)較低，效益與投資之間的性價(jià)比較高。

結(jié)語(yǔ)：通過(guò)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的發(fā)展現(xiàn)狀及其實(shí)現(xiàn)途徑、設(shè)計(jì)方法，以及在應(yīng)用過(guò)程中所存在的問(wèn)題加以討論，并尋求合理有效解決這些問(wèn)題的方法，能夠進(jìn)一步提高電子自動(dòng)化的運(yùn)行效率，減少電力能源在傳輸過(guò)程中的損耗。為進(jìn)一步推動(dòng)電氣自動(dòng)化行業(yè)的改革和發(fā)展，需要相關(guān)的技術(shù)人員加大研發(fā)力度，加強(qiáng)對(duì)技術(shù)及設(shè)備的改進(jìn)，解決無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化應(yīng)用中存在的問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：古俊彥，男，廣東廣州人，本科生，北京理工大學(xué)珠海學(xué)院，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。