電氣自動(dòng)化中無(wú)功補償技術(shù)
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電氣自動(dòng)化中無(wú)功補償技術(shù)【1】
【摘 要】無(wú)功補償技術(shù)的使用過(guò)程具有一定的復雜性，需要技術(shù)人員熟練掌握無(wú)功補償專(zhuān)業(yè)知識，正確認識無(wú)功補償中存在的問(wèn)題以及解決方法。
在電氣自動(dòng)化的發(fā)展過(guò)程中，為了促進(jìn)電力行業(yè)的穩定發(fā)展，就需將無(wú)功補償技術(shù)合理利用到供電系統中去，為電力系統的穩定和發(fā)展創(chuàng )造更高的價(jià)值。
本文根據筆者的實(shí)踐經(jīng)驗，對無(wú)功補償技術(shù)原理、優(yōu)勢及技術(shù)應用進(jìn)行分析和探討。
【關(guān)鍵詞】電氣;自動(dòng)化;無(wú)功;補償
1 無(wú)功補償技術(shù)原理
所謂無(wú)功補償技術(shù)，就是在電氣系統中扮演提升電網(wǎng)功率的角色，主要體現在系統中對供電變壓器損耗的有效降低，為供電公司提供良好穩定的供電環(huán)境。
而針對部分小型電力系統，無(wú)功補償主要用來(lái)調整系統中三相不平衡電流，而對于部分大型系統而言，無(wú)功補償為電網(wǎng)電壓的穩定性和安全性提供了有利的保障。
針對無(wú)功補償的工作原理而言，主要可分為兩個(gè)部分：有功功率、無(wú)功功率。
其中無(wú)功功率存在一個(gè)較為嚴重的問(wèn)題，就是不能夠進(jìn)行遠距離傳輸，所以只能針對末端用電的無(wú)功功率進(jìn)行有效補償。
因此，需要在供電系統中安裝無(wú)功補償裝置，才能使無(wú)功補償設備正常運轉，并且能夠與配電變壓器相互抵消無(wú)功功率，以此實(shí)現提高功率因數的目標，進(jìn)而也從整體上減少了供電系統中的無(wú)功功率。
2 無(wú)功補償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的優(yōu)勢
電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)了我國很多行業(yè)的發(fā)展，尤其是減少了大量人力物力的依賴(lài)，不僅提高了工作效率，還提高運行的準確度，這無(wú)論是從社會(huì )發(fā)展角度來(lái)說(shuō)，還是從某個(gè)具體行業(yè)來(lái)說(shuō)，電氣自動(dòng)化技術(shù)都起到了關(guān)鍵性的作用，但是電氣自動(dòng)化水平越來(lái)越高使得電氣自動(dòng)化技術(shù)的缺陷暴露的越來(lái)越明顯，尤其是在電能損耗方面，如果不能有效的改變這種現狀，這對能源，資源日益減少的我國來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一個(gè)嚴重的問(wèn)題。
因此在提高電氣自動(dòng)化應用程度的同時(shí)，盡量減少電能的浪費，成為關(guān)鍵的問(wèn)題，無(wú)功補償技術(shù)的發(fā)展正好彌補了電氣自動(dòng)化的這個(gè)缺陷。
無(wú)功補償技術(shù)的研發(fā)和應用使得很多的電氣設備降低了自身的電能消耗，對節約能源起到了重要的作用，這種技術(shù)的應用本身也推動(dòng)了電氣自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，為我國社會(huì )主義初級階段的建設做出了不可磨滅的貢獻。
無(wú)論哪種設備因為自身的原因，都會(huì )或多或少的存在無(wú)功功率的現象，假如電氣設備的電壓一直在額定電壓周?chē)▌?dòng)，這時(shí)，電氣設備的無(wú)功功率與電壓之間就存在著(zhù)一定的關(guān)系，通常情況下是，電壓減少，無(wú)功功率也會(huì )自然的減少，而在這種情況下，如果電力系統中的無(wú)功功率電源出現了問(wèn)題，沒(méi)有辦法向系統自身提供一定的無(wú)功功率。
那么，就會(huì )出現系統停止工作的現象，而要讓系統繼續恢復運行的狀態(tài)，就要對其進(jìn)行合適的無(wú)功補償，這樣不僅能夠有助于提升系統水平，還有利于減少設備的電能消耗，這對整個(gè)電力系統來(lái)說(shuō)，意義是非常重要的，變相節約了電力行業(yè)的成本，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。
3 無(wú)功補償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應用
3.1 無(wú)功補償技術(shù)
如果應用在固定電抗器或者電容器上，那么兩者就會(huì )產(chǎn)生諧波，因此在具體的工程設計時(shí)，應該注意考慮有效的濾除諧波，在濾除的同時(shí)要保證增加功率因素以及減少負序。
這種方法最大的優(yōu)勢就是投資成本低，操作簡(jiǎn)便，劣勢就是當電容器合閘的時(shí)候，容易出現很強的過(guò)電壓，這樣就不能有效的多次進(jìn)行投切，這就使動(dòng)態(tài)補償達不到理想效果。
3.2 有源濾波器的應用
有源濾波器最大程度的實(shí)現了電源對總諧波的相關(guān)要求，并為額外電流的相互抵消提供了有利的保障。
由于安裝該裝置后，其產(chǎn)生的電流剛好與負序電流相位相反，正好可以相互抵消，大大降低了資源的利用率，也達到了很到的效果。
另外裝置還具有以下特點(diǎn)，(1)調節速度相對較快;(2)補償特性相對比較靈活;(3)性能穩定，在運行過(guò)程不會(huì )產(chǎn)生諧振現象。
雖然該裝置性能和使用效果較好，但該裝置價(jià)格昂貴，工程建設投資成本較高。
只能根據部分工程建設實(shí)際情況，斟酌配置適量的有源濾波器。
3.3 真空斷路器投切電容器的應用
該設備設計較為簡(jiǎn)單，且成本較低，但是在應用過(guò)程中，電容器在合閘時(shí)會(huì )產(chǎn)生較大的過(guò)電壓，從而會(huì )導致設備因頻繁過(guò)負荷而損壞，通常情況下，開(kāi)關(guān)只有一定的使用周期，如投切的次數太過(guò)于頻繁，則會(huì )對設備的補償工作造成一定程度的影響。
3.4 正確選擇無(wú)功補償裝置
由于用戶(hù)的用電負荷特性有所不同，所以在無(wú)功補償裝置的選擇上，要根據不同特性選擇相應屬性的無(wú)功補償裝置，也將無(wú)功補償的使用價(jià)值最大化。
(1)MSC裝置
一般來(lái)說(shuō)，MSC裝置多用于連續性工作制度的工業(yè)企業(yè)中，該裝置能夠使用電設備在長(cháng)期運行過(guò)程中幫助其用電負荷保持平穩狀態(tài)。
另外可將其安裝在低壓配電室，對一些無(wú)功負荷較小的設備進(jìn)行集中性補償。
(2)TSC裝置
該裝置相比MSC裝置來(lái)說(shuō)，有較強的無(wú)功補償能力，能夠針對大容量、大負荷的電氣設備進(jìn)行補償，特別是一些負荷沖擊強和負荷電流變化較大的場(chǎng)合，若選用TSC裝置，就能夠取得很好的無(wú)功補償效果。
如某個(gè)變壓器容量高達1000kvA電壓廠(chǎng)，其中自然功率因數不超過(guò)0.6，根據該廠(chǎng)負荷沖擊強和無(wú)功量瞬時(shí)變大的特點(diǎn)，采用了TSC無(wú)功補償裝置，并在車(chē)間配電室對其進(jìn)行集中補償，并采用編碼投切的方式對補償容量進(jìn)行明確分組，進(jìn)行無(wú)功補償后，其自然功率因素高達0.96，該裝置的補償效果立竿見(jiàn)影。
(3)MSC+TSC裝置
目前，該裝置多用于大型商場(chǎng)和高層住宅等用電場(chǎng)所，由于這些場(chǎng)所大多擁有較多的動(dòng)力負荷和單相負荷，因此最好采用混合補償的方式。
也有一部分小區采用的是MSC裝置，但因小區白天通常電壓負荷較小，主要是電梯運行占據了大部分電壓負荷，因電梯運行的不連續性，導致MSC裝置在運行過(guò)程中投切頻率高，致使交流接觸器故障率較高，從而導致運行維修量大增，因此不適合使用MSC裝置。
根據該小區電壓特點(diǎn)，特使用MSC+TSC組合型無(wú)功補償裝置，考慮到小區內的電腦等電器量較多，在補償回路中連接了0.5%的電抗器，可有效防止因電器用電的斷續性而破壞裝置的運行狀態(tài)。
另外，在受電端裝配無(wú)功補償裝置，還能夠有效降低電網(wǎng)中無(wú)功功率的消耗量，并增加功率因數，經(jīng)研究發(fā)現，將該裝置與有源濾波裝置相結合會(huì )有更好的補償效果。
4 變電站無(wú)功補償技術(shù)的應用
變電站是一個(gè)供電區域的供電中心，也是電網(wǎng)系統的一個(gè)重要組成部分，它是通過(guò)不同電壓等級的配電線(xiàn)路向所有用戶(hù)進(jìn)行供電的。
一般情況下，配電線(xiàn)路以及電力用戶(hù)應按照“分級補償、就地平衡”的原則達到無(wú)功功率平衡，從而不會(huì )發(fā)生向變電站索要無(wú)功電力的現象。
無(wú)功補償裝置一般是以補償主變壓器無(wú)功損耗為主，適當地兼顧負荷側的無(wú)功補償，達到整個(gè)電力系統的相對平衡。
同時(shí)，容性無(wú)功補償設備的容量大小是可以根據變壓器容量大小來(lái)確定的，按照主變壓器容量大小的10%～30%進(jìn)行配置，同時(shí)還需滿(mǎn)足主變壓器最大負荷達35～110kW時(shí)其高壓側功率因數不能小于0.95的要求，如果主變壓器的單臺容量大小在40M
VA以上時(shí)，那么就要求每臺主變壓器裝配不少于2組的容性無(wú)功補償裝置，這樣才能保證整個(gè)電網(wǎng)系統的相對平衡及正常運行。
5 配電線(xiàn)路無(wú)功補償技術(shù)的應用
在電網(wǎng)系統中，配電線(xiàn)路的數量很多，并占據著(zhù)不可忽視的地位，配電線(xiàn)路的線(xiàn)損大約占到總線(xiàn)損的60%～70%，所以對配電線(xiàn)路進(jìn)行無(wú)功補償在電氣自動(dòng)化中是非常重要的，這將大大降低配電線(xiàn)路的功率損耗，避免不必要的資源浪費。
對配電線(xiàn)路進(jìn)行無(wú)功補償的技術(shù)在歐美國家已經(jīng)得到了非常廣泛的運用，目前我國也逐漸采用這一做法。
分支線(xiàn)路的無(wú)功補償基本上是按照以分支線(xiàn)路的無(wú)功功率平衡為主，對分支線(xiàn)路的無(wú)功消耗進(jìn)行補償，在這個(gè)過(guò)程中要盡可能地減少分支線(xiàn)路向主干線(xiàn)路索要無(wú)功的現象，進(jìn)一步降低無(wú)功功率的損耗。
在實(shí)際應用中，一般是以分支線(xiàn)路所帶配電變壓器的空載無(wú)功功率損耗來(lái)確定分組的補償容量，這樣可以在最大程度上充分利用資源，避免不必要的浪費，提高社會(huì )經(jīng)濟效益。
6 結論
綜上所述，可知無(wú)功補償技術(shù)是非常重要的技術(shù)，尤其對電氣自動(dòng)化行業(yè)來(lái)說(shuō)，雖然無(wú)功補償技術(shù)有著(zhù)獨一無(wú)二的作用，但是也不能盲目使用，只有經(jīng)過(guò)仔細的調查研究，根據用電負荷的性質(zhì)特點(diǎn)，合理選擇補償方案，配置補償裝置，才能保證在電氣自動(dòng)化運用中補償效果最佳。
本文是筆者多年無(wú)功補償技術(shù)使用經(jīng)驗的總結，希望為電氣自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展提供借鑒。
參考文獻：
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[3]王超.電氣自動(dòng)化中的無(wú)功補償技術(shù)分析[J].廣西輕工業(yè)，2008(05).
電氣自動(dòng)化中的無(wú)功補償技術(shù)【2】
【摘要】隨著(zhù)我國經(jīng)濟的持續快速發(fā)展，電氣自動(dòng)化也隨之獲得了更快更好的發(fā)展，其對于無(wú)功補償技術(shù)的應用也提出了越來(lái)越高的要求。
本文主要介紹分析了該項技術(shù)的涵義以及在電氣自動(dòng)化中的運用，主要希望為同行業(yè)者提供更多的借鑒與參考。
【關(guān)鍵詞】無(wú)功補償技術(shù);電氣自動(dòng)化;應用
一、無(wú)功補償技術(shù)的涵義
無(wú)功補償技術(shù)是一種物理技術(shù)，它的原理為：用兩種裝置將容性與感性功率負荷連接到一條電路上，并且能夠對產(chǎn)生的能量進(jìn)行互換或者替換。
通過(guò)這樣的裝置，可以通過(guò)運用容性負荷進(jìn)行感性負荷產(chǎn)生的無(wú)功功率的輸出補償。
無(wú)功補償技術(shù)就是一種工作方式，把本屬于電網(wǎng)或者變壓器運作的無(wú)功功率改變?yōu)榻涣鞯碾娏﹄娙萜鬟\作的無(wú)功功率，這樣，只要電力系統的工作狀態(tài)正常，它的節點(diǎn)電壓表現出的波動(dòng)水平就可以被維持在指定的范圍之內。
無(wú)功補償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中獲得廣泛應用，不僅能促進(jìn)電氣自動(dòng)化的持續、健康發(fā)展，而且還能提高電氣自動(dòng)化的運行效率。
同時(shí)，無(wú)功補償技術(shù)的運用，還能有效改變電力系統內部無(wú)功功率的流向，不斷提高整個(gè)電力系統的電壓。
此外，對于電能的有效節省，配電線(xiàn)路方面費用的減少，用戶(hù)使用成本的降低，該項技術(shù)都起到了非常重要的作用。
最重要的是，無(wú)功補償技術(shù)的運用，可以讓電網(wǎng)在更安全、更經(jīng)濟、更穩定的狀態(tài)下運行。
二、國內發(fā)電廠(chǎng)對相關(guān)技術(shù)的研究現狀與評價(jià)
近年，隨著(zhù)學(xué)界對外國相關(guān)技術(shù)的研究與探索，我國各類(lèi)發(fā)電廠(chǎng)對電氣自動(dòng)化的無(wú)功補償與諧波積極進(jìn)行綜合治理，提出了很多無(wú)功補償的有效方案。
以下是這些補償技術(shù)的特點(diǎn)以及弊端：
(1)由固定電容器與電抗器組成的單調諧濾波器。
這種方案，在設計時(shí)就要指定需濾除的諧波，同時(shí)要兼顧功率因數的提高，負序的降低。
(2)真空斷路器與投切電容器的結合。
該方案最大的優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)單、投資小;而缺點(diǎn)也很明顯，合閘時(shí)，由于電容器上產(chǎn)生了很高的電壓，很可能導致設備損壞。
考慮到開(kāi)關(guān)的壽命有限，不能頻繁的操作，使動(dòng)態(tài)補償效果大打折扣。
(3)固定濾波器與晶閘管的結合。
將反并聯(lián)的晶閘管串聯(lián)到電抗器上，來(lái)平衡濾波器中產(chǎn)生的多余補償電流，從而達到功率因數的要求。
該方案的優(yōu)點(diǎn)是使濾波器的長(cháng)期投入相對固定，并且晶閘管的需要數量不多，同時(shí)響應速度快，缺點(diǎn)同樣很明顯，它產(chǎn)生的諧波也會(huì )使效果大打折扣。
通過(guò)對電氣化在發(fā)電廠(chǎng)中該技術(shù)發(fā)展的現狀進(jìn)行分析，可得出以下的結論：無(wú)功補償技術(shù)是隨著(zhù)電氣自動(dòng)化設備中的單相電力牽引負荷變化復雜和非線(xiàn)性因素增強而迫切需要被深入研究的;在新的階段，為了達到提高功率因數同時(shí)降低負序，從而構成有效的濾波方式，一些發(fā)電廠(chǎng)的變電站在無(wú)功補償技術(shù)與諧波的治理方面深入研究，已經(jīng)提出了很多的應用方案;并聯(lián)混合濾波器作為一種無(wú)功補償方案具有很強的現實(shí)可能性，其實(shí)現方案利用無(wú)源補償大容量，具有靈活性和可控性。
三、如何合理使用無(wú)功補償
(一)深入地分析無(wú)功補償的應用方向和其基本的作用方式
對現代供電系統的評價(jià)，最重要的標準就是電能的質(zhì)量，電壓又是電能質(zhì)量的核心要素所在，目前常見(jiàn)的各種電氣自動(dòng)化系統的無(wú)功狀況大多數都是由于功率因數和阻抗的問(wèn)題，然后電網(wǎng)受到來(lái)自無(wú)功的影響，也就是說(shuō)，牽引變壓器之間存在的阻抗引起了線(xiàn)路上的負荷，形成了難以指定的諧波，從而導致電網(wǎng)的波形畸變。
同時(shí)，電網(wǎng)波形畸變時(shí)，變化最明顯的基礎性指標就是電壓，而這就嚴重影響了電能的質(zhì)量，進(jìn)而會(huì )對電網(wǎng)的總體安全造成影響。
(二)注意電氣自動(dòng)化系統的共性問(wèn)題
無(wú)功補償技術(shù)不僅僅提高了自動(dòng)化系統的整體安全性，同時(shí)還降低了浪費資源的可能性，而從兩個(gè)方面都可以降低行業(yè)的投入，不論是直接的還是間接的。
同時(shí)，安全性的提高還能降低事故的處理預算，從而提高資源的有效利用，全面的提高該應用的經(jīng)濟效用。
我國還存在一種情況，國內對無(wú)功補償技術(shù)的研究多體現在變電站上，而忽略了這樣一種情況，發(fā)電廠(chǎng)的無(wú)功流傳輸到變電站且通過(guò)線(xiàn)路再傳送給低壓線(xiàn)路時(shí)就會(huì )形成無(wú)功流遠距離傳輸的情況，這種情形會(huì )產(chǎn)生更大的影響。
針對這種狀況，可以結合實(shí)際，根據片區來(lái)進(jìn)行無(wú)功補償，通常情況下，220kV的變電站有很多的相應調節功能，它的負荷功率因索峰值能達到0.98，調節的容量隨地區不同而有所不同，所以無(wú)功補償更應用應該針對實(shí)際的用電情況，例如運用變壓器與變低側負荷結合來(lái)調整的方案，從而合理的配置產(chǎn)生的補償容量，避免無(wú)功發(fā)生倒送的情況。
雖然針對無(wú)功補償的技術(shù)手段已經(jīng)趨于成熟，但是在應用方面依然存在著(zhù)和與實(shí)際背離的情況，所以必須細化應用方案，提升應用效果。
(三)采用一些先進(jìn)濾波技術(shù)
并聯(lián)混合式的有源濾波無(wú)功補償的方案是我國目前處于領(lǐng)先地位的混合式方案，這個(gè)方案不但能有效的解決一些問(wèn)題，例如店里的牽引負荷產(chǎn)生的不可控變化造成的濾波器補償容量太大的問(wèn)題，同時(shí)還能對一些大型的電氣自動(dòng)化系統進(jìn)行的協(xié)調式的調整，該技術(shù)是通過(guò)APF與LC的混合，是對諧波進(jìn)行的注入式無(wú)功補償。
這種技術(shù)非常適用于低壓的電網(wǎng)，它的成本相對來(lái)說(shuō)比較低，重要的是從效益與投資的比較來(lái)看，該技術(shù)是非常有性?xún)r(jià)比的。
四、結束語(yǔ)
無(wú)功補償技術(shù)作為電氣自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)，其在整個(gè)的電力系統里起著(zhù)極為重要的作用，不僅能提高電氣自動(dòng)化的運行效率，并且能有效地節約資源，改善資源浪費的現狀。
當然，我們要繼續對無(wú)功補償技術(shù)不斷地研究，解決當前依然存在的難題。
參考文獻
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