智能無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用

摘要：智能無功補(bǔ)償裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，有效的解決了普通無功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用缺陷，提升了電氣自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性，其智能邏輯功能有助于實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化運(yùn)行中的信息自動(dòng)采集及補(bǔ)償參數(shù)的智能分析，進(jìn)而根據(jù)分析結(jié)果向電力系統(tǒng)提供無功補(bǔ)償?shù)臎Q策。隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)，電氣自動(dòng)化智能無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用需求不斷上升，這也決定了其較為廣闊的應(yīng)用前景。本文就相關(guān)問題進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：智能無功補(bǔ)償裝置 ?無功補(bǔ)償技術(shù) ?電氣自動(dòng)化 ?應(yīng)用

引言

智能無功補(bǔ)償裝置技術(shù)在自動(dòng)化電力系統(tǒng)的中應(yīng)用實(shí)踐證明，該技術(shù)對(duì)提升電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行和降低運(yùn)維成本有著重要的意義，它是智能電網(wǎng)下電力企業(yè)提升運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益的途徑之一。

一、無功補(bǔ)償

（一）定義

無功補(bǔ)償是無功功率補(bǔ)償?shù)膱?jiān)持，它指在電力供電系統(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。無功補(bǔ)償裝置的選擇及配置對(duì)于降低電網(wǎng)損耗和提高電力系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量、運(yùn)行效率有著重要的作用。相反，無功補(bǔ)償選擇不當(dāng)，則會(huì)引發(fā)電網(wǎng)運(yùn)行的安全，增加運(yùn)行的成本。

（二）無功補(bǔ)償裝置

1.常規(guī)無功補(bǔ)償裝置

常規(guī)的無功補(bǔ)償技術(shù)常用交流接觸控制器投入型補(bǔ)償裝置、晶閘管控制投入型補(bǔ)償裝置、復(fù)合開關(guān)控制投入型補(bǔ)償裝置、同步開關(guān)等。這些電容器雖然在一定程度上能夠?yàn)殡娏υO(shè)備及電網(wǎng)提供無功補(bǔ)償，但均存在不同程度的缺陷。如交流接觸器對(duì)涌流的限制只能控制在20倍以下，且接觸器的觸頭易受涌流影響使用壽命較短，不適應(yīng)頻繁變化的電網(wǎng)負(fù)荷。晶閘管受涌流沖擊的損懷率更高，在電容器頻繁切換中散熱性能較差，遇到雷電情況時(shí)易遭受雷擊，難以適應(yīng)較大的電壓突發(fā)變動(dòng)。復(fù)合開關(guān)在晶閘管的基礎(chǔ)上做了改進(jìn)，雖然適應(yīng)性相對(duì)良好，但還要與晶閘管、繼電器配合使用，裝置布置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于維護(hù)。同步開關(guān)雖然無功補(bǔ)償?shù)男Ч^好，但在頻繁投切的環(huán)境中不可控性因素較多，適應(yīng)性較差，易發(fā)生損壞。

2.智能無功補(bǔ)償裝置

智能無功補(bǔ)償裝置是一種基于智能電容器實(shí)現(xiàn)智能無功補(bǔ)償?shù)男滦图夹g(shù)。智能電容器集成現(xiàn)代測(cè)控、電力電子、網(wǎng)絡(luò)通訊、自動(dòng)化控制、電力電容器等先進(jìn)技術(shù)為一體，不僅對(duì)電器自動(dòng)化設(shè)備及電網(wǎng)具有極好的無功補(bǔ)償作用，且使用壽命長、安全性高、操作靈活、維護(hù)檢修簡單便捷。高度集成的設(shè)計(jì)使得體量較傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償裝置實(shí)現(xiàn)了大的縮減，自身能耗降低，具有綠色、高效的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

（三）智能無功補(bǔ)償裝置技術(shù)

1.技術(shù)特點(diǎn)

智能無功補(bǔ)償技術(shù)的補(bǔ)償具動(dòng)靜結(jié)合、智能補(bǔ)償、快速跟蹤故障的特點(diǎn)。在服務(wù)電氣設(shè)備的發(fā)電機(jī)時(shí)，利用電磁互感的原理傳輸電壓，降低電損。智能電容器能夠產(chǎn)生較大的容抗和阻抗，抵消電力系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生抵消諧波，從而確保電氣自動(dòng)化設(shè)備高效率的運(yùn)行。在補(bǔ)償電氣自動(dòng)化設(shè)備的功率時(shí)，智能電容器具有補(bǔ)償時(shí)間短、穩(wěn)定性好的優(yōu)勢(shì)，因此能夠較快的解決電網(wǎng)短時(shí)間內(nèi)電力租出的問題。簡言之，借助智能電容器為發(fā)電機(jī)組設(shè)置無功功率，使電網(wǎng)各個(gè)點(diǎn)的起伏控制在設(shè)計(jì)的波動(dòng)范圍內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)統(tǒng)一的無功補(bǔ)償。

2.發(fā)展現(xiàn)狀

隨著我國智能電網(wǎng)的建設(shè)，電力系統(tǒng)中非線性因素的波動(dòng)問題更加明顯，這對(duì)無功補(bǔ)償技術(shù)提出了更高的要求。為了適應(yīng)電氣自動(dòng)化的發(fā)展，我國電力系統(tǒng)中應(yīng)用了智能無功補(bǔ)償技術(shù)。現(xiàn)階段智能無功補(bǔ)償技術(shù)采用真空斷路投切電容器、可控飽和電抗器、設(shè)備使用壽命不利、固定濾波器等多種智能電容器設(shè)置無功補(bǔ)償。前兩種智能電容器在頻繁的投切過程中因諧波的產(chǎn)生，會(huì)對(duì)產(chǎn)氣設(shè)備造成不同程度的損傷。有源濾波器價(jià)格昂貴，應(yīng)用范圍有限。目前，應(yīng)用最廣泛的是固定濾波器。固定濾波器與電抗器的聯(lián)合使用具有性價(jià)比高、可靠性和安全系數(shù)高的優(yōu)勢(shì)，實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值更高。

二、智能無功補(bǔ)償?shù)姆绞降倪x擇

（一）動(dòng)態(tài)補(bǔ)償與固定補(bǔ)償

這種補(bǔ)償方式很好的利用了兩種補(bǔ)償及時(shí)的優(yōu)勢(shì)，有效的提升了無功補(bǔ)償裝置對(duì)于電氣自動(dòng)化背景下電氣負(fù)載變化的適應(yīng)性，因而在負(fù)載類型更加負(fù)載的電網(wǎng)中應(yīng)用價(jià)值更高。

（二）三相共補(bǔ)與分相補(bǔ)償

在智能設(shè)備較多的電力系統(tǒng)中，如社區(qū)供電，常用兩相供電，易引發(fā)電網(wǎng)三相不平衡的問題。單一的三相補(bǔ)充無法適應(yīng)三相不平衡的供電模式，因此需要配合分相補(bǔ)償對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行分類補(bǔ)償，而三相共補(bǔ)與分相補(bǔ)償?shù)姆绞接兄趯?shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)、更加經(jīng)濟(jì)的無功補(bǔ)償。

（三）穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償與快速跟蹤補(bǔ)償

在工業(yè)供電中，企業(yè)的用電規(guī)模較大，電網(wǎng)的負(fù)載變化也高于一般的供電區(qū)域。對(duì)于這種用電工藝復(fù)雜的工業(yè)用電，一般采用穩(wěn)態(tài)補(bǔ)償與快速跟蹤補(bǔ)償?shù)姆绞?，在提供無功補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的故障進(jìn)行快速追蹤的診斷及補(bǔ)償。

三、智能無功控制的策略

智能電容器的性能雖然為無功補(bǔ)償創(chuàng)造了良好的基礎(chǔ)條件，在無功補(bǔ)償上較之于常規(guī)無功補(bǔ)償裝置應(yīng)用安全性更高、經(jīng)濟(jì)性更好，但設(shè)置不合理同樣會(huì)影響無功補(bǔ)償?shù)男Ч?。想要智能電容器的無功補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)理論上的效果，就應(yīng)該科學(xué)合理的選擇無功補(bǔ)償?shù)姆绞?，合理的設(shè)置投切延時(shí)和限壓條件。

（一）合理設(shè)置投切延時(shí)

關(guān)于投切延時(shí)的設(shè)置，需要經(jīng)過多次調(diào)整，確定最佳的延時(shí)時(shí)間，從而確保跟蹤補(bǔ)償?shù)挠行浴?/p>

（二）合理設(shè)置限壓條件

設(shè)置禁切值和禁投值時(shí)，依據(jù)電氣自動(dòng)化實(shí)際的無功功率而定，依據(jù)補(bǔ)償需求設(shè)置投切的限制閥值，來確保無功補(bǔ)償?shù)木珳?zhǔn)度。

四、智能無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用

（一）濾波器

有源濾波器、固定濾波器是智能無功補(bǔ)償技術(shù)中的常用智能電容器，具體的選擇要結(jié)合電氣自動(dòng)化設(shè)備的無功功率而定。就長遠(yuǎn)考慮而言，有源濾波器的調(diào)節(jié)速度快、補(bǔ)償效率高，無諧波產(chǎn)生，應(yīng)用價(jià)值更高。但出于經(jīng)濟(jì)考慮，固定濾波器也是不錯(cuò)的選擇。以一年的時(shí)間為例，有源濾波器實(shí)際應(yīng)用較之于固定濾波器可降低電氣自動(dòng)化電網(wǎng)無功損耗23.1%，但前期的投資成本較高。由于現(xiàn)代電網(wǎng)中大部分的功率因素差主要存在于低壓配電系統(tǒng)中，因此使用濾波器時(shí)最好直接將其安裝在低壓線上。對(duì)于供電量大、負(fù)載變化大、供電工藝復(fù)雜且對(duì)用電穩(wěn)定性、安全性需求較高的低壓線路，可選擇有源濾波器。一般的低壓線路選擇固定濾波器即可。應(yīng)用濾波器時(shí)，需要綜合考慮電容相、電抗的管理需求，配合晶閘管提供無功補(bǔ)償。

（二）真空斷路投切電容器

真空斷路器投切電容器為電氣自動(dòng)化設(shè)備提供無功補(bǔ)償時(shí)，也需要安裝在低壓線路上，并在低壓線路上安裝智能傳感染期來采集低壓線路的運(yùn)行信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制低壓配電系的無功補(bǔ)償。

（三）可控飽和電抗器

可控飽和電抗器是一種新型的具有調(diào)節(jié)能力的智能電容器，它最大的特點(diǎn)是能根據(jù)智能監(jiān)控系統(tǒng)提供的補(bǔ)償額設(shè)置調(diào)節(jié)度，實(shí)現(xiàn)針對(duì)性的無功補(bǔ)償。在電氣自動(dòng)化實(shí)際應(yīng)用中，由于電抗器的電磁線與電氣自動(dòng)化設(shè)備的電磁線之間會(huì)發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，因此無功補(bǔ)償?shù)倪^程中會(huì)生產(chǎn)噪音。控制噪音實(shí)則可控飽和電抗器應(yīng)用的最大障礙。因此，可控飽和電抗器的應(yīng)用需要配合消音器來控制噪音。

五、結(jié)語

電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的安全，是確保電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵，智能無功補(bǔ)償技術(shù)作為配電設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)，它的合理應(yīng)用對(duì)于構(gòu)建安全的電氣自動(dòng)化運(yùn)營管理的系統(tǒng)框架有著重要的作用。為了提升電氣自動(dòng)化設(shè)備及系統(tǒng)運(yùn)行的安全，在應(yīng)用智能無功補(bǔ)償技術(shù)時(shí)，應(yīng)根據(jù)電力系統(tǒng)中電氣設(shè)備的功率、特點(diǎn)及用電規(guī)律選擇智能無功補(bǔ)償裝置及技術(shù)形式，科學(xué)合理的智能無功補(bǔ)償控制器及輔助裝置，確保智能無功補(bǔ)償裝置對(duì)電力設(shè)備及系統(tǒng)的適應(yīng)性和對(duì)無功補(bǔ)償?shù)挠行浴?/p>

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作者簡介

蘇珩（1987.7）男.漢，河南省鶴壁市，本科，講師，西藏技師學(xué)院，電氣工程及其自動(dòng)化。