無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用分析

1、無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用分析【摘要】我國(guó)的電氣自動(dòng)化行業(yè)正在飛速的發(fā)展，電氣自動(dòng)化在人們的日常生活中的運(yùn)用也越來越廣泛，各種關(guān)于電氣自動(dòng)化的行業(yè)發(fā)展也日漸成熟，例如在供電、高鋏等領(lǐng)域的應(yīng)用。但是在電氣自動(dòng)化的設(shè)備中單相的電力牽引所引起的負(fù)荷變化相當(dāng)復(fù)雜，再加上非線性的因素也在不斷的加強(qiáng)，這就促了人們渴望把無功補(bǔ)償用于電氣自動(dòng)化的工作中來。本文將會(huì)對(duì)當(dāng)今電氣自動(dòng)化過程中的無功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行分析探討。 【關(guān)鍵詞】無功補(bǔ)償技術(shù)；電氣自動(dòng)化；應(yīng)用分析 中圖分類號(hào)：F407.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)： 引言：目前，在我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的情況下，供電和高鐵等等領(lǐng)域的各種電氣自動(dòng)化技術(shù)日趨走向成熟，

2、與此同時(shí)，電氣自動(dòng)化技術(shù)其本身還是存在著一些不可忽視的缺點(diǎn)的，其直接影響到了電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，而無功補(bǔ)償技術(shù)是對(duì)電氣自動(dòng)化應(yīng)用缺點(diǎn)的一個(gè)改進(jìn)。 一、電氣自動(dòng)化發(fā)展中應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)的意義在我國(guó)科技與經(jīng)濟(jì)同時(shí)得到了很大的進(jìn)步，電氣自動(dòng)化領(lǐng)域也發(fā)生著日新月異的變化，在變電站，高鐵牽引系統(tǒng)中都應(yīng)用了電氣自動(dòng)化技術(shù)。然而高速電氣自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用中存在著關(guān)于單相電力牽引的負(fù)荷復(fù)雜變化的問題，這些問題不僅會(huì)會(huì)導(dǎo)致無功功率的提升，還會(huì)增加注入電力系統(tǒng)的諧波和負(fù)序。這樣一來，影響了電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的資源利用率、降低了電力系統(tǒng)的安全性和系統(tǒng)的總體效益。根據(jù)，現(xiàn)有的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)研究，我們可以知道，其中較為明

3、顯的主要有三個(gè)問題，諧波、負(fù)序和無功。雖然目前，國(guó)外已經(jīng)有了不少對(duì)這些問題的研究結(jié)果，但是，對(duì)于我國(guó)這個(gè)人口大國(guó)來說，電氣自動(dòng)化在供電所應(yīng)用的壓力非常大，其中非線性因素帶來的不可控問題更為嚴(yán)重了。近年來，出現(xiàn)的一些較為嚴(yán)重的大型電機(jī)廠組事故等，給企業(yè)和社會(huì)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，通過引入無功補(bǔ)償技術(shù)，能夠達(dá)到解決電氣自動(dòng)化系統(tǒng)非線性等問題。 二、簡(jiǎn)述無功補(bǔ)償技術(shù) 電網(wǎng)在運(yùn)行過程中，其電力設(shè)備的工作原理是物理學(xué)中的電磁感應(yīng)原理。電能在轉(zhuǎn)換過程中在周圍環(huán)境中產(chǎn)生磁場(chǎng)，并且這個(gè)磁場(chǎng)是交變狀態(tài)的，使電能在轉(zhuǎn)換過程中不對(duì)外做功，這樣就形成了無功功率。在電力系統(tǒng)中，電源的無功功率在任何時(shí)刻都是與總的無功負(fù)荷

4、相等，也就是說電網(wǎng)中的無功總是處于平衡狀態(tài)的。為了時(shí)刻保持這種平衡狀態(tài)，技術(shù)人員創(chuàng)新地采用無功補(bǔ)償技術(shù)向電力系統(tǒng)提供無功功率，以保證電力系統(tǒng)的正常、有序、安全運(yùn)行。 無功補(bǔ)償技術(shù)主要分為兩種：靜態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)與可控串聯(lián)無功補(bǔ)償技術(shù)。這兩種技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用都很普遍，主要是根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇運(yùn)用的。（1）靜態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)：這是在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用的無功補(bǔ)償技術(shù)，我國(guó)對(duì)靜態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)的使用多是集中在輸配電系統(tǒng)與工業(yè)部門中，截止到2004年，我國(guó)使用靜態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)安裝在5個(gè)高壓變電站上，起到重要的作用。隨著科技人員對(duì)技術(shù)研究的不斷深入，我國(guó)已經(jīng)可以自行生產(chǎn)靜態(tài)無功補(bǔ)償設(shè)備，它主要由監(jiān)控調(diào)節(jié)屏、

5、人機(jī)界面屏、保護(hù)與故障錄波屏、交直流系統(tǒng)等組成，運(yùn)用多目標(biāo)、多反饋的調(diào)節(jié)方式投入使用，為我國(guó)電力事業(yè)做出重要貢獻(xiàn)。（2）可控串聯(lián)無功補(bǔ)償技術(shù)：這種無功補(bǔ)償技術(shù)的工作參數(shù)是與工作時(shí)間有關(guān)的，一般來說，長(zhǎng)時(shí)間工作與連續(xù)15秒工作，其允許通過的最大線路電流可以相差1.1kA(RMS)；可控串聯(lián)無功補(bǔ)償技術(shù)的工作能力是根據(jù)系統(tǒng)需要，確定基本串補(bǔ)度與調(diào)節(jié)范圍，進(jìn)而確定可控串聯(lián)無功補(bǔ)償技術(shù)的工作能力。我國(guó)對(duì)可控串聯(lián)無功補(bǔ)償技術(shù)的研究已經(jīng)有60幾年之久，并已經(jīng)取得了有效的進(jìn)展，其中具有代表性的是甘肅220kV的“成碧”示范工程，對(duì)提高我國(guó)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的輸電能力具有重要的作用。 三、無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化

6、系統(tǒng)中的具體應(yīng)用 無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用，需要一定的無功補(bǔ)償裝置，這些裝置在使用過程中，可以采取聯(lián)合的形式，以提高裝置的效能，進(jìn)而提高裝置利用的有效性。通常情況下，無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用的效果，可以通過以下幾種聯(lián)合裝置來實(shí)現(xiàn)。固定濾波器（FC）與可控飽和電抗器聯(lián)合裝置：這種裝置可以有效地改變磁場(chǎng)中感性電流，平衡系統(tǒng)中的無功功率，保證系統(tǒng)的有效運(yùn)行。但是這種裝置在長(zhǎng)時(shí)間的使用過程中，會(huì)造成電氣自動(dòng)化設(shè)備的損耗，影響系統(tǒng)裝置的使用性能與壽命，進(jìn)而影響系統(tǒng)的投入成本，不利于經(jīng)濟(jì)效益的提高；FC與電容器、電抗器聯(lián)合裝置：在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中，電容器與電抗器是最基本的裝置之一。這

7、兩種電氣裝置可以有效隔斷直流、擴(kuò)大振蕩信號(hào)的頻率范圍、維護(hù)母線電壓水平、增大短路阻抗等作用。因此，當(dāng)FC與電容器、電抗器相聯(lián)合，組成的裝置具有調(diào)節(jié)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中電壓的作用，以穩(wěn)定系統(tǒng)的無功功率，避免過補(bǔ)償現(xiàn)象，同時(shí)實(shí)現(xiàn)濾波功能。還有一種還處于研究階段的聯(lián)合裝置，這種裝置是由有源與無源濾波器共同組成，它是利用無功補(bǔ)償技術(shù)的大容量特性對(duì)系統(tǒng)中的諧波電流進(jìn)行抵消作用，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)電源對(duì)電流的要求。 四、電氣自動(dòng)化中合理應(yīng)用無功補(bǔ)償?shù)牟呗裕ㄒ唬┥钊敕治鰺o功補(bǔ)償在電氣自動(dòng)化中應(yīng)用無的基本方式和方向在供電系統(tǒng)中，一個(gè)非常重要的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是電能質(zhì)量，而電壓是電能質(zhì)量的最核心的影響因素。常見的很多關(guān)于電氣自動(dòng)

8、化系統(tǒng)出現(xiàn)無功狀況，多是受到阻抗問題和功率因素問題的影響，從而導(dǎo)致電網(wǎng)受到無功效果的。我國(guó)的電氣化鐵路對(duì)無功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用主要方式是AT供電方式，用的是SCOTT變壓器，用晶閘管電子開關(guān)來控制電容的投切。這個(gè)策略在我國(guó)鐵路的現(xiàn)狀上看來，能夠很大程度上的降低較長(zhǎng)輻射路線上存在的負(fù)序問題。（二）電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用無功補(bǔ)償?shù)墓残詥栴}無功補(bǔ)償技術(shù)不僅降低了資源浪費(fèi)的可能性，也提高了電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的安全性。從這兩個(gè)方面考慮，其全面的提升了應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效用，降低了事故處理預(yù)算。目前國(guó)內(nèi)的無功補(bǔ)償技術(shù)較多的應(yīng)用在多變電站等方面，來自發(fā)電廠的無功電流流入變電站，經(jīng)過線路傳向低壓線路的時(shí)候形成了無功電流的遠(yuǎn)距離傳輸

9、。在這種情況下，我們可以分區(qū)對(duì)變電站進(jìn)行無功補(bǔ)償，一般的220KV變電站有較多的武功調(diào)節(jié)功能，其調(diào)節(jié)的容量根據(jù)地區(qū)的不同而有所不同，負(fù)荷功率因素在最高峰時(shí)可以達(dá)到0.98左右。因此，變電站的無功補(bǔ)償應(yīng)用需要針對(duì)每一個(gè)分區(qū)的不同的實(shí)際情況來確定，要根據(jù)實(shí)際情況來對(duì)變壓器合理的進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)償，還需要有具體細(xì)化的應(yīng)用方案來提升無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用效果。（三）采用并聯(lián)混合有緣濾波器等先進(jìn)技術(shù)和管理方式目前國(guó)內(nèi)較為先進(jìn)的混合式解決方案主要是并聯(lián)混合式有緣濾波的無功補(bǔ)償方案，此方案能夠解決由電力牽引負(fù)荷的不可控制的變化帶來的電力濾波器補(bǔ)償量過大的問題。這個(gè)方案同時(shí)也是對(duì)大型電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的補(bǔ)償技術(shù)的協(xié)調(diào)調(diào)整方案，其主要通過LC和APF的混合。對(duì)諧波進(jìn)行注入式的無功補(bǔ)償。這種方案的成本相對(duì)比較低，效益與投資性價(jià)比高，適用于低壓電網(wǎng)。 五、結(jié)束語： 由于電氣自動(dòng)化設(shè)備中的單相電力牽引力負(fù)荷的復(fù)雜變化以及其非線性因素增強(qiáng)，使得無功補(bǔ)償技術(shù)的研究成為必要?；谥C波注入式并聯(lián)混合有源濾波器的無功補(bǔ)償技術(shù)的可行性很強(qiáng)，其設(shè)計(jì)充分實(shí)現(xiàn)了有源補(bǔ)償可控性和靈活性、充分利用了無源補(bǔ)償大容量的特點(diǎn)。在電氣自動(dòng)化中應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)，能夠使得電氣自動(dòng)化系統(tǒng)得到更好的優(yōu)化。 【參考文獻(xiàn)】 1 王李楊淺析無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣