電氣自動化中無功補(bǔ)償技術(shù)的運(yùn)用分析

陳偉軍

摘要：無功補(bǔ)償技術(shù)的出現(xiàn)對電氣自動化行業(yè)的影響是巨大的，本文首先對無功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行概述，然后對無功補(bǔ)償技術(shù)的運(yùn)用進(jìn)行了分析，并針對一些問題給出了筆者的建議，希望通過本文的論述，從而促進(jìn)無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用以及改善，從而達(dá)到保護(hù)電網(wǎng)系統(tǒng)以及提高電氣自動化設(shè)備穩(wěn)定性的目的。

關(guān)鍵字：電氣自動化，無功補(bǔ)償，應(yīng)用

電氣自動化隨著經(jīng)濟(jì)以及科技的快速發(fā)展，其程度越來越深，電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用范圍也越來越廣。但是，電氣自動化設(shè)備中的非線性因素也在不斷的增加，單向電力牽引負(fù)荷的變化規(guī)律也日益復(fù)雜，所以電網(wǎng)中負(fù)序與諧波的注入量和無功功率勢必會增加。無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生了。它不僅能夠?qū)﹄娋W(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，同時能夠增加電氣自動化設(shè)備的穩(wěn)定性。所以，在電氣自動化設(shè)備中，無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用是非常重要的，并且其前景廣闊。

一、 無功補(bǔ)償技術(shù)概述

電力系統(tǒng)中，存有大量的感性負(fù)載，當(dāng)系統(tǒng)工作時，需要向這些負(fù)載提供大量的感性無功。也就是說在工作時，感性負(fù)載會向系統(tǒng)中注入大量的容性無功，這樣系統(tǒng)中的容性無功功率就會過剩，從而影響電氣自動化系統(tǒng)的安全運(yùn)行。并聯(lián)電容器組可以進(jìn)行無功補(bǔ)償，從而使得系統(tǒng)的功率因數(shù)得以提高，并且能夠減少功率損耗以及提高供電電壓穩(wěn)定能力，使電網(wǎng)的電能質(zhì)量大大提高。

換言之，無功補(bǔ)償技術(shù)相關(guān)設(shè)備的使用，就是為了降低某電氣系統(tǒng)的能耗，提升電網(wǎng)質(zhì)量。所以，在選擇無功補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備時，要按照實(shí)際供電需求，這樣才能真正發(fā)揮無功補(bǔ)償技術(shù)的作用。否則，若沒有按照實(shí)際供電需求進(jìn)行選擇，勢必會帶來一系列的問題，諸如：增加電網(wǎng)中負(fù)序與諧波的注入量以及無功功率等。

二、 電氣自動化中無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用分析

我國的電氣自動化技術(shù)相較于國外發(fā)達(dá)國家還是比較落后的，所以，我們要積極借鑒國外的先進(jìn)技術(shù)，深入研究無功補(bǔ)償技術(shù)，對電氣自動化的應(yīng)用狀況進(jìn)行改善。

在工業(yè)生產(chǎn)中，相關(guān)數(shù)據(jù)證明，無功功率的消耗主要來源于異步電動機(jī)和變壓器。其中，異步電動機(jī)的無功功率浪費(fèi)超過了60%，變壓器的無功功率浪費(fèi)超過了20%。為了使得功能以及效率發(fā)揮到最佳，從而滿足設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行要求，對各類供用電設(shè)備造成的無功功率損失進(jìn)行補(bǔ)償，主要采取以下幾種補(bǔ)償方式：

（1）電容器無功補(bǔ)償。電容器無功補(bǔ)償是最常用的補(bǔ)償設(shè)備，通過電容器過濾諧波，提高電動機(jī)的功率因數(shù)和降低負(fù)序電流；

（2）有源濾波器無功補(bǔ)償。有源濾波器通過利用自身產(chǎn)生的，與負(fù)載電路諧波、大小相同、相位相反的負(fù)序電流，抵消無功電流與諧波。

（3）電抗器、固定濾波器和電容器共同組合的無功補(bǔ)償。該技術(shù)將電抗器、固定濾波器和電容器共同組合，通過改變變壓器上電抗器或?yàn)V波器的無功狀態(tài)進(jìn)行無功補(bǔ)償。

（4）晶閘管與濾波器組合的無功補(bǔ)償。該技術(shù)將晶閘管與濾波器組合，通過調(diào)節(jié)電抗器來進(jìn)行無功補(bǔ)償。

（5）真空斷路器無功補(bǔ)償。閉合電路中連接點(diǎn)的瞬間，電容器會產(chǎn)生電流，這時真空斷路器對電容器進(jìn)行投切，避免了電容器產(chǎn)生電流。

1、無功補(bǔ)償裝置的合理選用

實(shí)際工作中對無功補(bǔ)償裝置的選用，要以實(shí)事求是為原則，對電網(wǎng)的負(fù)荷特征進(jìn)行了解以及分析，在此基礎(chǔ)上再對無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行選擇。

例如，對于采用連續(xù)工作制的工業(yè)企業(yè)而言，就要選擇機(jī)械式投切電容器：這是由于在這類企業(yè)中，用電設(shè)備的運(yùn)行周期較長，且其用電電荷平穩(wěn)；對于大功率的電力網(wǎng)絡(luò)，使用晶閘管、機(jī)械式投切電容器的聯(lián)合應(yīng)用方式；對于那些存在大量沖擊性負(fù)荷的電力網(wǎng)絡(luò)，使用晶閘管投切電容器。

2、對電力用戶的無功補(bǔ)償

對電力用戶開展無功補(bǔ)償?shù)耐緩接幸韵聝煞N：一是經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。許多電力用戶認(rèn)為無功補(bǔ)償是供電公司的事與自己沒什么關(guān)系，因此對無功補(bǔ)償積極性不高。為提高電力用戶的節(jié)能意識，在實(shí)際工作中采取最合理的補(bǔ)償容積和補(bǔ)償方案，通過經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償讓廣大群眾認(rèn)識到無功補(bǔ)償?shù)闹匾?，進(jìn)而達(dá)到減少電能無謂流失的目的。二是在電力用戶內(nèi)部配電網(wǎng)中運(yùn)用無功補(bǔ)償技術(shù)，減少無功消耗，達(dá)到節(jié)能的目的。

按照對電力用戶供電方法和供電范圍的不同，無功補(bǔ)償?shù)姆绞娇梢苑譃槿悾阂皇欠峙a(bǔ)償，將電容器進(jìn)行分組然后安置在電動機(jī)上，產(chǎn)生多組的群集補(bǔ)償，這種方式的優(yōu)勢是使每一個設(shè)備的無功電力得到均衡，不吸取上級變壓器和線路的無功，使得上級線路消耗的資源量顯著降低；二是個別補(bǔ)償，在每一個電動機(jī)上分別并聯(lián)電容器，形成個別補(bǔ)償；這種方式的優(yōu)勢是電動機(jī)的適用范圍拓寬，特別是對大中型電動機(jī)進(jìn)行有效的補(bǔ)償；三是集中補(bǔ)償，在用戶配電室或變電站的母線上集中安裝電容器組，對線路內(nèi)所有用電機(jī)器形成集中補(bǔ)償，這種方式的優(yōu)勢是能夠自動與電容器搭配并調(diào)整補(bǔ)償容積，提高了電容器組的利用率，并有效杜絕了發(fā)生欠補(bǔ)償和過補(bǔ)償現(xiàn)象，在設(shè)備的保養(yǎng)和檢修方面也比較便利，使得故障率大大降低，但是集中補(bǔ)償?shù)娜毕菀彩置黠@，那就是必須通過下級的電抗和電阻來運(yùn)輸無功，所以它無法有效的降低內(nèi)部的功率損失。

需要特別注意的是，在補(bǔ)償分支線路時，必須要維持無功功率的平衡，使得分支線路的損耗大大降低，從而彌補(bǔ)了很大一部分的無功需求量。到目前為止，我國的配電線路建設(shè)還不十分完善，能做到這一點(diǎn)已經(jīng)是難能可貴了。

3、電氣自動化中無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用存在的問題及解決對策

將無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用到電氣自動化系統(tǒng)中，顯著提高了電氣自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，有效降低了電力企業(yè)的成本。但是，無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用到電氣自動化系統(tǒng)中時，也會存在一些問題：一是電容器組會受到電氣自動化系統(tǒng)中的諧波的影響，大大縮短使用壽命，個別裝置在運(yùn)行時自身也會形成諧波，當(dāng)電容器組的抗諧波能力不足以承受系統(tǒng)內(nèi)的諧波強(qiáng)度時，自身會受到損害，直至無法繼續(xù)工作；二是在電氣自動化方面，我國的無功補(bǔ)償技術(shù)還不是很完善，存在許多不足之處，因技術(shù)水平落后、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足等方面原因，無功補(bǔ)償裝置的個別容量配置可能存在漏洞，存在電路高負(fù)荷運(yùn)行時功率因數(shù)偏低、低負(fù)荷運(yùn)行時功率因數(shù)偏高等問題，這都給電氣自動化系統(tǒng)的運(yùn)行埋下了安全隱患。

所以，在應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)時，應(yīng)特別注意其在運(yùn)行時出現(xiàn)的問題，盡量減少流通環(huán)節(jié)的電流消耗，達(dá)到節(jié)能的目的。同時，減輕變壓器的負(fù)擔(dān)，同時在為電氣自動化系統(tǒng)選擇使用哪種無功補(bǔ)償技術(shù)時，應(yīng)當(dāng)結(jié)合其實(shí)際情況和自身特點(diǎn)，從而保證技術(shù)的合理性和安全性。最后，提高人員的理論知識水平和操作技能，通過科學(xué)的管理和控制降低耗電量。

三、 無功補(bǔ)償技術(shù)發(fā)展前景

到目前為止并聯(lián)混合式有源濾波的無功補(bǔ)償技術(shù)最為先進(jìn)，它能有效控制電力牽引負(fù)荷變化，解決電力濾波器補(bǔ)償量相對偏大的問題。在大規(guī)模的電氣自動化系統(tǒng)的無功補(bǔ)償裝置，有機(jī)的結(jié)合了LC和APF，采取注入式的無功補(bǔ)償方式。該方式不但無功補(bǔ)償效果好，實(shí)施成本也相對較小，具有很高的投資性價比。

通過分散布置的電容器，對電網(wǎng)進(jìn)行無功分散補(bǔ)償，運(yùn)行時，該方式具有方便維護(hù)、運(yùn)營安全等特點(diǎn)。

上述兩種無功補(bǔ)償技術(shù)通過實(shí)踐的檢驗(yàn)，憑借自身優(yōu)勢得到廣泛應(yīng)用，并表現(xiàn)出了較為理想的發(fā)展前景。

四、 結(jié)束語

無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動化過程中引入和應(yīng)用，使得系統(tǒng)能夠得到有效的無功補(bǔ)償，從而顯著的降低系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生的能耗，從而提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性以及安全性，為企業(yè)長早更大的經(jīng)濟(jì)效益。

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