電氣自動(dòng)化中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)及其應(yīng)用探究

國(guó)家電投集團(tuán)江西電力有限公司高新清潔能源分公司 周 浩 劉勇波

近些年國(guó)內(nèi)對(duì)于電能的需求越來(lái)越大，對(duì)于電力系統(tǒng)的相關(guān)穩(wěn)定性和有效性提出了更高的要求。在現(xiàn)代化的生活中，電力是人們?cè)谌粘Ｉ钪械闹饕茉?，可以被使用于生產(chǎn)和生活及公共照明等諸多方面，電力系統(tǒng)對(duì)于現(xiàn)代社會(huì)的重要性是不可替代的。在電力系統(tǒng)中，有關(guān)輸電設(shè)備是要一個(gè)不可替代的重要組成部分，這些設(shè)備將電力源源不斷的輸送到全國(guó)各地，并實(shí)現(xiàn)電力的科學(xué)性的分配，最終實(shí)現(xiàn)電力的最高效使用。

在這種情況下，傳統(tǒng)的無(wú)功傳輸方式將會(huì)產(chǎn)生很多問(wèn)題，包括整個(gè)輸電設(shè)備的總?cè)萘肯陆?，無(wú)法達(dá)到更好的傳輸和電力輸送，同時(shí)這種輸送方式也會(huì)造成在實(shí)際的傳輸方式下?lián)p失大量的電能，從而影響電能在輸送上的經(jīng)濟(jì)型和有效性，最終導(dǎo)致電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益出現(xiàn)大幅度下降，并對(duì)企業(yè)的整體經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生不必要的影響。

無(wú)功功率補(bǔ)償也被叫做無(wú)功補(bǔ)償，目前在電力系統(tǒng)中已得到了廣泛的應(yīng)用，其主要目標(biāo)是降低輸電線路及變壓器上的電能損耗，逐步提高電網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)載能力和電網(wǎng)的總體環(huán)境品質(zhì)。目前，無(wú)功功率補(bǔ)償在電網(wǎng)中得到了越來(lái)越多的使用和電氣系統(tǒng)等各個(gè)方面，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電力電子技術(shù)的研究也日益受到人們的重視。電壓調(diào)節(jié)與無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的運(yùn)用，不僅是改善電網(wǎng)運(yùn)行的最優(yōu)方法，而且越來(lái)越受到人們的重視。本文從無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀出發(fā)，對(duì)無(wú)功補(bǔ)償及電工電子進(jìn)行了研究，并對(duì)其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

1 無(wú)功補(bǔ)償?shù)南嚓P(guān)概述

1.1 電氣自動(dòng)化中應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的必要性

目前國(guó)內(nèi)在電控行業(yè)實(shí)行的電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)方式有高壓線、中壓電網(wǎng)、低電壓電網(wǎng)。除了中壓網(wǎng)，高壓電網(wǎng)和低壓電網(wǎng)均有不穩(wěn)定因素，因此如何保證電網(wǎng)和低壓電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要問(wèn)題。采用了無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，保證了高壓電網(wǎng)的穩(wěn)定性，采用了無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，提高了電網(wǎng)的穩(wěn)定性。無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)是指在電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)中降低電網(wǎng)的損失，提高電網(wǎng)的能源利用率，從而提高電網(wǎng)的資源利用率，有效控制供配電系統(tǒng)所耗電壓。在電力自動(dòng)化方面，采用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)能夠保持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，并在一定程度上減少了電力系統(tǒng)中的故障，避免了系統(tǒng)損壞，提高了供電和供電的品質(zhì)。

1.2 無(wú)功補(bǔ)償?shù)墓ぷ髟?/h3>

無(wú)功補(bǔ)償也被叫做無(wú)功率補(bǔ)償，其主要的目的就是為了保證建立系統(tǒng)與荷端電壓的正常運(yùn)行，其需要在網(wǎng)內(nèi)和負(fù)荷端進(jìn)行無(wú)功電源的設(shè)置。在電力系統(tǒng)中，通常將電網(wǎng)的電能分成兩大類(lèi)，即有無(wú)功率的區(qū)別[1]。本文主要闡述的就是無(wú)功功率，主要原理是電能的消耗，并將電能有機(jī)轉(zhuǎn)化為領(lǐng)域中形式的能源，這種能源可以用作電力系統(tǒng)在工作中所必需的，并能夠在電力系統(tǒng)中與有關(guān)的電力進(jìn)行定期轉(zhuǎn)換。在到電力系統(tǒng)中，除了發(fā)電機(jī)是無(wú)功功率電源之外，線路的電容在某種程度上也是會(huì)產(chǎn)生無(wú)功功率的。上面所講的無(wú)功電源在不能有效滿(mǎn)足電網(wǎng)無(wú)功功率的相關(guān)要求時(shí)，就需使用到無(wú)功補(bǔ)償?shù)南嚓P(guān)設(shè)備來(lái)彌補(bǔ)無(wú)功功率不足的相關(guān)問(wèn)題。

1.3 無(wú)功補(bǔ)償產(chǎn)生的作用

一是有效提升功率的因數(shù)。在實(shí)際安裝這一設(shè)備時(shí)，傳輸?shù)臒o(wú)功功率會(huì)有所減少，在傳輸?shù)挠泄β什话l(fā)生改變的前提之下，提升功率的因數(shù)[2]。

二是可以改善電壓的整體質(zhì)量。當(dāng)高壓線路的電感電抗比電阻大的非常多時(shí)，線路的電壓就會(huì)受到一定的損失，這全部都和線路的傳輸和無(wú)功負(fù)荷有較大關(guān)聯(lián)。只有這樣，才能有效地減小電網(wǎng)中的無(wú)功，從而提高電網(wǎng)的供電品質(zhì)、減小系統(tǒng)的損失。

三是能降低電能消耗。有關(guān)技術(shù)人員能夠通過(guò)增加電源并減少總體功耗來(lái)減少與之有關(guān)的功耗，這取決于線路和負(fù)荷。

四是可以充分延長(zhǎng)電氣設(shè)備的的實(shí)際使用年限，使得原有的或者接近的或者已經(jīng)達(dá)到飽和的狀態(tài)之下的變壓器和開(kāi)光等負(fù)荷下降，這樣可以讓機(jī)器的溫度變低，從而提升設(shè)備的實(shí)際使用年限。

2 電氣自動(dòng)化技術(shù)概述

2.1 應(yīng)用現(xiàn)狀

普遍來(lái)講，距離比較遠(yuǎn)或者容量比較大的電能傳輸都會(huì)選擇高壓直流的輸電技術(shù)，和交流傳輸電能的方法相比較，高壓直流的輸電技術(shù)是有著更好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也有著成本比較低、損耗比較低等優(yōu)勢(shì)。而在超高壓的電能輸送的過(guò)程中，其優(yōu)勢(shì)最大的就是電氣自動(dòng)化技術(shù)，是高效和穩(wěn)定的開(kāi)關(guān)技術(shù)，可以有效提升電網(wǎng)的實(shí)際傳輸能力。電氣自動(dòng)化技術(shù)在實(shí)際的電力系統(tǒng)中的應(yīng)用是非常常見(jiàn)的，是有著非常廣闊發(fā)展空間的。而在這種情況下最大的優(yōu)點(diǎn)就是電力自動(dòng)化，它是一種高效、穩(wěn)定的切換技術(shù)，能夠有效地提高電力系統(tǒng)的傳輸容量。

2.2 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

電力自動(dòng)化技術(shù)在電力的實(shí)際應(yīng)用中具有明顯的優(yōu)越性，它能提高整個(gè)電力技術(shù)體系的綜合適用性和提高員工的綜合工作能力。在國(guó)內(nèi)的整體經(jīng)濟(jì)水平不斷提升的今天，每一個(gè)行業(yè)的運(yùn)行都是少不了電力系統(tǒng)的支持的，對(duì)于電能的應(yīng)用效率，也越來(lái)越高[3]。在這樣的大環(huán)境中，對(duì)于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性及使用效率也提出了全新的要求，電氣自動(dòng)化技術(shù)在電力設(shè)備中的應(yīng)用，可以更好的保證各種各樣的電器設(shè)備的工作，并減少相關(guān)安全事故的發(fā)生。此外，電氣自動(dòng)化技術(shù)也可以取代部分的人工操作，以減少人為因素在實(shí)際操作中所帶來(lái)的諸多損失，以顯著的提升實(shí)際的工作質(zhì)量和工作效率，這對(duì)于促進(jìn)電能的健康可持續(xù)發(fā)展有著非常重要的意義。

2.3 電力系統(tǒng)中的使用

在計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步的大環(huán)境中，不斷的有更多新技術(shù)和新材料被越來(lái)越多的人所發(fā)明和創(chuàng)造，電氣自動(dòng)化技術(shù)就是一種全新的控制技術(shù)，其自身的諸多優(yōu)點(diǎn)使得其在電力系統(tǒng)的使用中得到了廣泛的認(rèn)可。電氣自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)階段在電力系統(tǒng)中的使用主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面[4]。

自動(dòng)控制。一般電力系統(tǒng)主要是由自動(dòng)發(fā)電、電壓和穩(wěn)定三種基本功能所組成的，尤其是在電氣自動(dòng)化的技術(shù)中，還有一些會(huì)導(dǎo)致電源和電源的轉(zhuǎn)換。在技術(shù)開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出了包括補(bǔ)償器和并聯(lián)式電容的開(kāi)斷切換等。這對(duì)于電力系統(tǒng)的意義也是非常重大的，其實(shí)際應(yīng)用讓電力系統(tǒng)的自動(dòng)控制變得更加全面、高效和穩(wěn)健。

發(fā)電環(huán)節(jié)。電力系統(tǒng)的產(chǎn)生與很多的設(shè)備息息相關(guān)，所以在使用過(guò)程中，這些裝置的使用情況會(huì)對(duì)發(fā)電的效果和品質(zhì)產(chǎn)生很大的影響，對(duì)電力生產(chǎn)的產(chǎn)生和品質(zhì)有很大的影響。

3 無(wú)功補(bǔ)償自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用

隨著電力系統(tǒng)的不斷完善，電力系統(tǒng)的運(yùn)行也越來(lái)越完善，電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償和電網(wǎng)的諧波處理也越來(lái)越重要。針對(duì)電網(wǎng)中存在的各種問(wèn)題，采用常規(guī)的靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償方法無(wú)法達(dá)到對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定控制，必須采用動(dòng)態(tài)無(wú)功技術(shù)來(lái)進(jìn)行有效的控制。本文將無(wú)功功率的補(bǔ)償技術(shù)與負(fù)序相結(jié)合，嘗試找到電力系統(tǒng)中的無(wú)功功率，為了保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，采用了一種綜合的電網(wǎng)諧波補(bǔ)償方法。

3.1 機(jī)械接觸器的使用

在電力系統(tǒng)的電網(wǎng)運(yùn)行中，無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖詣?dòng)控制設(shè)備可以起到自動(dòng)化的控制開(kāi)關(guān)的功能，其一般是利用并聯(lián)的電容器的開(kāi)發(fā)接觸和開(kāi)關(guān)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此在無(wú)功補(bǔ)償自動(dòng)控制的設(shè)備進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，前期的電壓值是會(huì)處于水平較低的狀態(tài)中，而在合閘后是會(huì)出現(xiàn)電壓值大幅度加大的基礎(chǔ)上，是非常容易出現(xiàn)電容器涌流現(xiàn)象的，進(jìn)而發(fā)生電壓大幅度下降的現(xiàn)象而導(dǎo)致短路，嚴(yán)重的還會(huì)造成實(shí)際供電區(qū)域中的大面積停電情況。基于此種現(xiàn)象，使用電氣自動(dòng)化技術(shù)可以建立一個(gè)專(zhuān)用的電容設(shè)備的接觸方式，并利用機(jī)械接觸器的開(kāi)關(guān)來(lái)強(qiáng)化限流電阻，進(jìn)而有效控制電容器的涌流現(xiàn)象，因此機(jī)械接觸器的實(shí)際應(yīng)用是可以提升限流電阻，并有效降低能源的消耗。

3.2 無(wú)觸點(diǎn)晶閘管的應(yīng)壓

在電力網(wǎng)絡(luò)中，無(wú)接觸式可控硅片是一種固體保護(hù)裝置，它可以在零伏的電網(wǎng)中，通過(guò)可控硅的作用達(dá)到在零電流下的自動(dòng)關(guān)機(jī)，從而防止發(fā)電機(jī)的接觸部被燒焦和粘合的情況。同時(shí)，采用無(wú)接觸式可控硅取代常規(guī)的保護(hù)措施，實(shí)現(xiàn)了在電力自動(dòng)化技術(shù)中實(shí)現(xiàn)無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償?shù)淖詣?dòng)控制。當(dāng)電源的電壓為0，可以通過(guò)可控硅片上的電流為0的情況下，采用無(wú)接觸式的可控硅片來(lái)達(dá)到關(guān)斷的目的，從而提高電容的使用壽命，保證器件的工作效率。但在實(shí)踐中無(wú)接觸式可控硅片有其缺點(diǎn)，比如在實(shí)際操作中，可控硅會(huì)在接通以后出現(xiàn)0.7V的結(jié)壓下降，從而對(duì)電容的工作造成很大的沖擊，所以需要有專(zhuān)門(mén)的技術(shù)人才對(duì)其進(jìn)行研究和改進(jìn)。

3.3 復(fù)合開(kāi)關(guān)的應(yīng)用

電氣自動(dòng)化技術(shù)中的無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖詣?dòng)控制之所以使用復(fù)合的開(kāi)關(guān)，主要是可以有效保證可控硅的開(kāi)關(guān)和交流接觸器之間能夠?qū)崿F(xiàn)并聯(lián)，進(jìn)而能夠在電流過(guò)零的時(shí)候，促使可控硅的開(kāi)關(guān)可以在第一時(shí)間斷開(kāi)。在這樣的基礎(chǔ)上就可以有效的保證可控硅能夠更加有效的控制電氣的涌流，且可以起到保護(hù)電網(wǎng)系統(tǒng)的作用。但是在實(shí)際的使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，在電網(wǎng)的涌流作用之下，復(fù)合開(kāi)關(guān)會(huì)出現(xiàn)有些時(shí)候沒(méi)有辦法自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)的現(xiàn)象，因此為了在無(wú)功補(bǔ)償自動(dòng)控制之中更好的實(shí)現(xiàn)復(fù)合開(kāi)關(guān)的相關(guān)功能，是需要優(yōu)化復(fù)合開(kāi)關(guān)的，并在單相分補(bǔ)和三相共補(bǔ)中合理的使用復(fù)合開(kāi)關(guān)。

其次，在低壓的無(wú)功補(bǔ)償過(guò)程中，如果電力系統(tǒng)的三相負(fù)載中間不平衡，是需要利用單相的分補(bǔ)的符合開(kāi)關(guān)的，以保障電力系統(tǒng)的電路無(wú)功補(bǔ)償能夠達(dá)到預(yù)期的效果和作用。

3.4 電路仿真的應(yīng)用分析

在電氣自動(dòng)化技術(shù)之下的無(wú)功補(bǔ)償自動(dòng)控制中使用電路的仿真，其主要是基于相關(guān)計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行輔助和仿真的分析，通過(guò)使用相關(guān)計(jì)算機(jī)就可以更加合理搭建一個(gè)電路系統(tǒng)，并利用相關(guān)行之有效的措施，指導(dǎo)相關(guān)仿真系統(tǒng)的運(yùn)行比較完善之后，再進(jìn)行相關(guān)工作的具體開(kāi)展，可以有效保證電力系統(tǒng)的自動(dòng)控制效果得到切實(shí)提升，并盡最大可能的降低電能在運(yùn)輸線路上的損耗。

3.5 無(wú)功補(bǔ)償裝置中靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置

在無(wú)功功率補(bǔ)償設(shè)備中，靜態(tài)補(bǔ)償設(shè)備的研制與開(kāi)發(fā)具有重要意義。這種基本功能就是要更好地處理與之配套的功率電容器及相應(yīng)的調(diào)照儀存在的一些問(wèn)題。通過(guò)對(duì)靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器與同步調(diào)相機(jī)的對(duì)比，可以看出靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器具有許多優(yōu)點(diǎn)，最大的優(yōu)點(diǎn)在于靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償器在工作時(shí)不會(huì)出現(xiàn)太大的影像，并且總體上的工作效率也要比同步調(diào)速器更高。

電力電子學(xué)的發(fā)展也是在發(fā)展的過(guò)程中出現(xiàn)了很多新的技術(shù)，這些技術(shù)都被開(kāi)發(fā)了起來(lái)，并且越來(lái)越多的出現(xiàn)在了靜態(tài)的無(wú)功功率補(bǔ)償裝置上。靜態(tài)的無(wú)功補(bǔ)償裝置雖然有很多的優(yōu)點(diǎn)，但是也有一些缺點(diǎn)，靜態(tài)的無(wú)功補(bǔ)償裝置的維護(hù)費(fèi)用并不高、但總的費(fèi)用卻很高，所以這種靜態(tài)的無(wú)功補(bǔ)償裝置會(huì)大大的提高電力系統(tǒng)的基礎(chǔ)費(fèi)用，這種情況并不能保證電網(wǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力資源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的作用日益突出，電力資源的重要性也日益顯現(xiàn)，電力資源也逐步向各行各業(yè)滲透。正是因?yàn)檫@樣，對(duì)于電力系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性和安全性及有效性也提出了更高的要求。而在電子器件和電子技術(shù)不斷普及的時(shí)代中，無(wú)功補(bǔ)償這一方式受到了電力企業(yè)的重點(diǎn)關(guān)注，各種各樣的電子器件在實(shí)際的電力生產(chǎn)中的應(yīng)用，使得實(shí)際的補(bǔ)償方式變得更加的實(shí)惠和經(jīng)濟(jì)，在控制上也更加的方便，而將電氣自動(dòng)化的相關(guān)技術(shù)使用到無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖詣?dòng)控制中，可以有效實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償諸多優(yōu)勢(shì)的最大化，最終達(dá)到真正意義上的無(wú)功補(bǔ)償。