電氣自動(dòng)化中無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用

楊鑫鑫

摘 要：當(dāng)前，電網(wǎng)系統(tǒng)的電氣自動(dòng)化水平不斷提高。電網(wǎng)系統(tǒng)中的電動(dòng)機(jī)、變壓器等一系列感性負(fù)荷基礎(chǔ)設(shè)施對(duì)無功功率提出了一定要求，由此，無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用也越來越普遍。本文將論述無功補(bǔ)償技術(shù)的基本概念與功能特征，分析無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的實(shí)踐應(yīng)用形式，以供參考。

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

電力能源作為生產(chǎn)生活中不可或缺的資源，對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性也提出了一定的要求。如果電網(wǎng)的無功功率不穩(wěn)定，則會(huì)破壞額定電壓的穩(wěn)定性，進(jìn)而阻礙整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。為此，全面探究無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用就尤為重要。

1無功補(bǔ)償技術(shù)的基本概念

無功補(bǔ)償技術(shù)即無功功率補(bǔ)償技術(shù)，是指在保證電氣自動(dòng)化設(shè)備性能安全性、可靠性與穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，通過抑制諧波、控制電壓波動(dòng)和閃變以及三相不平衡問題的解決等途徑，對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)中的感應(yīng)負(fù)荷設(shè)施加以補(bǔ)償。將無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用到電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，可以增大功率因數(shù)，降低變壓器和線路損耗，確保電氣自動(dòng)化設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中增設(shè)無功補(bǔ)償裝置，既可以優(yōu)化整體供電環(huán)境，又能夠確保供電效率的平穩(wěn)性。

電力企業(yè)要根據(jù)電網(wǎng)系統(tǒng)和電氣自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行特點(diǎn)，合理選擇補(bǔ)償裝置。補(bǔ)償裝置的功率補(bǔ)償限度決定了整個(gè)系統(tǒng)的電能損耗程度。但是無論對(duì)于任何科學(xué)技術(shù)來說，都是利弊并存的，無功補(bǔ)償技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用也不例外。盡管無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用取得了良好的成效，但也存在一系列的突出性問題。在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，由單相電力導(dǎo)致的負(fù)荷變化，增加了負(fù)序和無功狀態(tài)下的功率，阻礙了整個(gè)電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行，而這也是電力企業(yè)在未來發(fā)展中應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)所需重點(diǎn)關(guān)注的問題。

2無功補(bǔ)償技術(shù)的功能特征

2.1確保電壓穩(wěn)定性

電壓穩(wěn)定性是影響電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的關(guān)鍵因素。而采用無功補(bǔ)償技術(shù)，則可以有效控制無功功率，增加可用電壓量，提高電壓質(zhì)量。由此，確保電氣自動(dòng)化設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，降低設(shè)備故障與供電事故的發(fā)生幾率。

2.2控制電能損耗

目前，電力行業(yè)以及各電力企業(yè)都對(duì)電氣自動(dòng)化設(shè)備的功率因數(shù)提出了明確的要求。同時(shí)，即便電氣自動(dòng)化設(shè)備順利進(jìn)入電力市場(chǎng)，還要對(duì)設(shè)備應(yīng)用后整個(gè)電力系統(tǒng)的生產(chǎn)效果加以檢驗(yàn)?？偠灾挥写_保電氣自動(dòng)化設(shè)備的功率因數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，才能使電網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)行效率和電能損耗確保在相對(duì)平衡狀態(tài)，在保證電力能源供應(yīng)滿足生產(chǎn)生活需求的基礎(chǔ)上，最大程度的降低供電成本，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益的最大化。

2.3降低供電成本

將無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用到電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，可以有效降低電能損耗，壓縮供電成本。正是因?yàn)闊o功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用可以有效控制無功功率，才能夠優(yōu)化電路的功率轉(zhuǎn)化質(zhì)量，相應(yīng)的電氣自動(dòng)化設(shè)備所連接的電壓器的運(yùn)行效率也隨之提升，進(jìn)而降低電氣自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)行負(fù)荷，減輕電力系統(tǒng)的供電壓力，使傳送的可用電力能源量滿足生產(chǎn)生活的基本需求。

3無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用形式

3.1無功功率補(bǔ)償方式

第一，聯(lián)合運(yùn)用晶閘管調(diào)節(jié)電抗器和固定濾波器。在電力生產(chǎn)過程中，必須參照諧波的基本要求，優(yōu)化固定濾波器設(shè)計(jì)，同時(shí)并聯(lián)晶閘管，串聯(lián)電抗器，有效調(diào)節(jié)電抗器中感應(yīng)電流的濾過方式，合理調(diào)整晶閘管的觸發(fā)角。采用這種無功補(bǔ)償方式，可以對(duì)并聯(lián)濾波器中的無功補(bǔ)償電流和晶閘管予以有效控制。

第二，真空斷路器投切電容器。這種無功補(bǔ)償方式主要具有如下幾方面特點(diǎn)：電容器組取代放電設(shè)施對(duì)高壓母線上電壓互感器的一次繞線電阻進(jìn)行放電。同時(shí)，在電容器組上安裝熔斷器，可以避免電容器組在持續(xù)高壓狀態(tài)下發(fā)生擊穿現(xiàn)象，減輕線路短路對(duì)電容器組的損害。

結(jié)合整個(gè)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，采用串聯(lián)的方式連接電抗器，避免電容器組在合閘狀態(tài)下產(chǎn)生較大的沖擊性。且串聯(lián)電抗器還可以避免電容器組發(fā)生串聯(lián)諧振現(xiàn)象。

3.2配電線路的無功補(bǔ)償

在供電負(fù)荷壓力較大的分支線路上確定補(bǔ)償點(diǎn)。結(jié)合整個(gè)輸配電系統(tǒng)的運(yùn)行情況，確定小分支配電變壓器的補(bǔ)償點(diǎn)和補(bǔ)償容量。根據(jù)分支線路中配電電壓器空載狀態(tài)下的無功功率損耗值確定分組補(bǔ)償容量。采用用戶自主補(bǔ)償?shù)姆绞綄?duì)配電變壓器的負(fù)載無功損耗加以補(bǔ)償。

3.3變電站的無功補(bǔ)償

變電站是整個(gè)供電系統(tǒng)的供電中心。設(shè)置變電站，能夠保證各等級(jí)配電線的正常輸配電，滿足電力用戶的電能需求。電力企業(yè)必須嚴(yán)格遵循分級(jí)補(bǔ)償原則進(jìn)行輸配電。若想將容性無功補(bǔ)償設(shè)備應(yīng)用在變壓器無功補(bǔ)償中，首要前提是確定容性無功補(bǔ)償設(shè)備的容量以及主變壓器的容量。電力企業(yè)應(yīng)適當(dāng)提升高壓側(cè)功率因數(shù)。

3.4電力用戶的無功補(bǔ)償

3.4.1個(gè)別補(bǔ)償

個(gè)別補(bǔ)償方式，是指采用并聯(lián)的方式對(duì)電容器和用電設(shè)備予以連接，有效補(bǔ)償無功功率。如果將個(gè)別補(bǔ)償方式應(yīng)用到小型異步電動(dòng)機(jī)中，那么電動(dòng)機(jī)的控制方式和保護(hù)方式也相對(duì)復(fù)雜化。

3.4.2分組補(bǔ)償

分組補(bǔ)償方式，是指將分組后的電容器分別安裝在配電母線中，形成分散型補(bǔ)償方式。與個(gè)別補(bǔ)償方式相比，分組補(bǔ)償方式最大的優(yōu)勢(shì)就是能夠使整個(gè)車間的無功電力確保在平衡狀態(tài)。

3.4.3集中補(bǔ)償

集中補(bǔ)償方式是指將電容器組安裝在電力用戶配電室，或變壓器低壓側(cè)母線上，對(duì)無功功率加以補(bǔ)償。采用集中補(bǔ)償方式，可以有效控制變壓器的無功功率，提高變壓器的有功功率，減輕變壓器的運(yùn)行負(fù)荷。

4無功補(bǔ)償技術(shù)在變電站電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用實(shí)例

以某變電站為例。該變電站作為該區(qū)域的輸配電中心，既能夠提供多種電壓等級(jí)的配電線路，又能夠采用多種補(bǔ)償方式，對(duì)配電線路與電力用戶之間的無功功率加以補(bǔ)償。容性無功補(bǔ)償設(shè)備在該變電站中的主要作用是，對(duì)變壓器的無功損耗進(jìn)行補(bǔ)償，同時(shí)對(duì)配電線路高壓側(cè)的無功功率予以補(bǔ)償。該變電站根據(jù)變壓器容量對(duì)容性無功補(bǔ)償設(shè)備的容量實(shí)行調(diào)整。在確定補(bǔ)償容量時(shí)，充分考慮如下幾方面關(guān)鍵要素：其一，在輸配電過程中，空載和負(fù)載是提升功率損耗的主要因素。為此，該變電站采用設(shè)置補(bǔ)償變壓器的方式對(duì)配電線路的無功功率加以補(bǔ)償。該變電站共有額定電壓為35kV和110kV的兩種變壓器，按照主變壓器容量的10%和20%兩個(gè)等級(jí)對(duì)補(bǔ)償容量予以配置。其二，在該變電站輸配電過程中，部分時(shí)段可能會(huì)處于輕負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。為此，有必要按照主變壓器容量的10%的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置補(bǔ)償容量。隨著供電負(fù)荷的不斷增加，變電站必須結(jié)合實(shí)際情況合理調(diào)整補(bǔ)償容量，最大程度的滿足電力用戶的電力能源需求。其三，該地區(qū)的用電高峰期，變電站的供電負(fù)荷會(huì)隨之增加，同時(shí)可用供電電壓也會(huì)隨之減少，進(jìn)而影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。在這種情況下，變電站必須增設(shè)臨時(shí)補(bǔ)償設(shè)備，及時(shí)調(diào)整補(bǔ)償容量，確保電力能源供應(yīng)的持續(xù)性、穩(wěn)定性和可靠性。其四，為降低無功補(bǔ)償設(shè)備的應(yīng)用成本，必須適當(dāng)減少無功補(bǔ)償設(shè)備的分組數(shù)量。采用分段運(yùn)行的模式，對(duì)無功補(bǔ)償設(shè)備加以分組，一方面，確保主變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行，另一方面控制電力能源損耗。

5結(jié)束語

綜上所述，無功補(bǔ)償方式主要包括個(gè)別補(bǔ)償、集中補(bǔ)償和分組補(bǔ)償三種類型。只有結(jié)合電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行模式，選擇合理的無功補(bǔ)償方式，才能有效提高變壓器功率因數(shù)，降低電能損耗，對(duì)配電線路與電力用戶之間的無功功率加以補(bǔ)償，以此確保整個(gè)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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