電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)分析

靳海洋　方輝

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國(guó)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)也愈加完善。無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)作為電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的重要技術(shù)之一，其技術(shù)水平的高低直接影響著電力事業(yè)的發(fā)展。為此，本文主要對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)母艣r、裝置選擇方式及電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析與探究。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化系統(tǒng)；無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)；概況；裝置選擇；應(yīng)用；電網(wǎng)輸出功率；無(wú)功功率

中圖分類號(hào)TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào)2095-6363（2015）12-0089-01

1.無(wú)功補(bǔ)償?shù)母艣r

無(wú)功補(bǔ)償也被叫做無(wú)功功率補(bǔ)償，電力供電系統(tǒng)內(nèi)無(wú)功補(bǔ)償能夠?qū)﹄娋W(wǎng)功率因數(shù)進(jìn)行有效提升，是減少供電變壓器與輸送線路損耗，供電效率提升與供電環(huán)境有效改善的重要途徑。其工作原理如下。

電網(wǎng)輸出功率：有功功率與無(wú)功功率為電網(wǎng)輸出功率的重要組成部分，有功功率電能消耗具有直接性，通過(guò)電能向機(jī)械能、熱能、化學(xué)能的轉(zhuǎn)換，可利用這些能作功，有功功率就是該部分的功率。無(wú)功功率具有電能無(wú)消耗的特點(diǎn)，可將電能向其他形式能轉(zhuǎn)換，該能為電氣設(shè)備作功的基礎(chǔ)前提，同時(shí)此類能夠可在電網(wǎng)內(nèi)和電能進(jìn)行周期性轉(zhuǎn)換，該類功率就是無(wú)功功率。

實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償?shù)木唧w方法：同一電路內(nèi)并聯(lián)具備容性功率負(fù)荷的裝置和感性功率負(fù)荷，在以上2種負(fù)荷內(nèi)能量相互交換，并通過(guò)容性負(fù)荷輸出的無(wú)功功率補(bǔ)償感性負(fù)荷所需的無(wú)功功率。

2.無(wú)功補(bǔ)償裝置的選擇

為建立與完善電氣自動(dòng)化系統(tǒng)，降低用電消耗，提升線路運(yùn)行質(zhì)量，相關(guān)部門與用電單位必須重視無(wú)功補(bǔ)償裝置的合理選擇，具體方式如下。

1）msc裝置。設(shè)備不間斷運(yùn)作的企業(yè)通常選msc裝置，要求用電單位具有負(fù)載穩(wěn)定與功率因數(shù)變化小的特征，可選取安裝于低壓配電側(cè)的集中補(bǔ)償方法實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償作用。

2）tsc裝置。該裝置對(duì)沖擊性負(fù)載具有靈敏的反應(yīng)，可用于沖擊性負(fù)載較大與負(fù)荷電流瞬時(shí)改變較多的地方。

3）msc+tsc裝置。在高層居民樓、大型商場(chǎng)等地方可選取msc+tsc裝置。其原因?yàn)樵摻ㄖ飪?nèi)用電系統(tǒng)涵蓋大波動(dòng)的單相負(fù)載，如電梯、中央空調(diào)等，通過(guò)該裝置其補(bǔ)償方式具有混合性特點(diǎn)，其補(bǔ)償效果最佳。

3.電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用

3.1電力負(fù)荷的功率因數(shù)

作為電力系統(tǒng)的重要技術(shù)數(shù)據(jù)，功率因數(shù)是衡量電氣設(shè)備效率的主要系數(shù)。如電路無(wú)功功率用于交變磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換較大，則表明功率因數(shù)低，進(jìn)而加大線路供電損耗，基于此，必須嚴(yán)格控制功率因數(shù)。電氣自動(dòng)化系統(tǒng)內(nèi)，應(yīng)確保功率因數(shù)最大化，只有這樣才能降低無(wú)功功率傳送，降低損耗有功功率量，才能將供電設(shè)備改善電壓質(zhì)量的功能充分發(fā)揮出來(lái)。電壓和電流間的相位差（φ）的余弦在交流電路內(nèi)被稱為功率因數(shù)，其表示符號(hào)為cos中，功率因數(shù)在數(shù)值上為有功功率與視在功率的比例。公式如下：COS中=P/s。

3.2并聯(lián)電容器補(bǔ)償無(wú)功功率的作用

并聯(lián)電容器能夠在工頻交流額定電壓下長(zhǎng)期運(yùn)行，具有承受相應(yīng)過(guò)電壓的性能。作為節(jié)能用電的重要途徑，用電容器實(shí)施無(wú)功補(bǔ)償，可對(duì)用電負(fù)載功率因數(shù)、電壓質(zhì)量進(jìn)行有效提升，同時(shí)也能起到電網(wǎng)線損有效降低的作用。變壓器負(fù)載側(cè)電壓在投入與切除并聯(lián)補(bǔ)償電容器時(shí)都會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)改變，由此可見(jiàn)，可利用投入或切除電容器的方式對(duì)變壓器負(fù)載側(cè)電壓質(zhì)量進(jìn)行有效提升。

3.3真空斷路器投切電容器

此類補(bǔ)償方法中，電容器組通過(guò)對(duì)高壓母線內(nèi)電壓互感器一次繞組電阻放電的充分利用，可達(dá)到良好的補(bǔ)償效果，通常不進(jìn)行專門放電裝置的安裝。為避免高壓擊穿電容器，可將熔斷器安裝到電容器組內(nèi)進(jìn)行短路保護(hù)。為減少合閘時(shí)電容器組出現(xiàn)的沖擊涌流與避免串聯(lián)諧振現(xiàn)象出現(xiàn)于電容器組和線路電感內(nèi)，可進(jìn)行一定量電抗器串聯(lián)。其能充分補(bǔ)償高壓母線前主變壓器、高壓線路與電力系統(tǒng)無(wú)功功率，對(duì)功率因數(shù)提升、成本降低極為重要。

3.4固定濾波器和晶閘管調(diào)節(jié)電抗器

根據(jù)諧波規(guī)定進(jìn)行固定濾波器的設(shè)計(jì)，利用晶閘管觸發(fā)角改變對(duì)流過(guò)電抗器的感性電流加以調(diào)節(jié)，并確保其平衡于并聯(lián)濾波器中剩余容性無(wú)功補(bǔ)償電流，以此與功率因數(shù)需求相符。其優(yōu)勢(shì)包括長(zhǎng)期投入固定濾波器，晶閘管應(yīng)用少、具有較快的響應(yīng)速度及良好的調(diào)節(jié)能力。

3.5變電站無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)

作為供電區(qū)域的供電中心，變電站可通過(guò)不同等級(jí)電壓的配電線路供電給用戶。遵循“分級(jí)補(bǔ)償、就地平衡”的要求，確保配電線路無(wú)功功率平衡于電力用戶無(wú)功功率，無(wú)需變電站補(bǔ)償無(wú)功電力。主變壓器無(wú)功損耗為容性無(wú)功補(bǔ)償裝置的主體，并具備相應(yīng)負(fù)荷側(cè)無(wú)功補(bǔ)償?shù)墓δ?。按照主變壓器容量進(jìn)行容性無(wú)功補(bǔ)償裝置容量的確定，即遵循10%到30%主變壓器容量合理配置，并能與主變壓器（30到110kV）最大負(fù)荷相符，要求其高壓側(cè)功率因數(shù)在0.95以上。如40mva為主變壓器單臺(tái)最小容量，則每臺(tái)主變壓器需進(jìn)行2組以上容性無(wú)功補(bǔ)償裝置的配備。

線路無(wú)功補(bǔ)償裝置安裝前，因變電站主變壓器將一定量無(wú)功功率輸送給線路，進(jìn)而降低了主變壓器有功功率傳輸?shù)哪芰?。如安裝線路無(wú)功補(bǔ)償裝置，可降低主變壓器無(wú)功功率向外輸送的量，進(jìn)而提升有功功率輸送量，這就是主變壓器增容。按照補(bǔ)償前后線路側(cè)功率因素與主變壓器額定容量可對(duì)主變壓器增容進(jìn)行計(jì)算，公式如下：

3.6配電線路的無(wú)功補(bǔ)償

配電線路在電力網(wǎng)內(nèi)用量較大，其中60%到70%為線損率。基于此，必須做好配電線路無(wú)功補(bǔ)償工作，充分減少配電線路功率損耗。因配網(wǎng)線路較為復(fù)雜，無(wú)法選取統(tǒng)一模式，根據(jù)具體情況，可選取分散、集中、固定與自動(dòng)等相互結(jié)合的模式。具體過(guò)程如下：首先根據(jù)主變壓器容量15%在變電所內(nèi)進(jìn)行固定補(bǔ)償電容器組安裝；其次將固定補(bǔ)償電容器組安裝于線路負(fù)荷中心等相關(guān)位置；最后將自動(dòng)補(bǔ)償電容器組安裝于線路負(fù)荷中心上側(cè)。

在補(bǔ)償分支線路無(wú)功消耗中，應(yīng)以平衡分支路線無(wú)功功率為主，盡量降低分支線路向主干線進(jìn)行無(wú)功功率索取，盡可能降低無(wú)功損耗。其要求如下：第一，分組補(bǔ)償容量通過(guò)分支線路具有的配電變壓器空載無(wú)功損耗確定；第二，補(bǔ)償點(diǎn)通過(guò)較大負(fù)荷分支線確定；第三，以用戶自主補(bǔ)償作為全部配電變壓器負(fù)載無(wú)功損耗的主體，如用戶補(bǔ)償不足或無(wú)補(bǔ)償，則需向主干線進(jìn)行無(wú)功功率索取。由此可見(jiàn)，可通過(guò)配電變壓器空載無(wú)功損耗對(duì)線路補(bǔ)償容量進(jìn)行確定。

4.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，伴隨電氣自動(dòng)化技術(shù)在多領(lǐng)域的大量運(yùn)用，線形與非線性負(fù)載應(yīng)用也逐漸增多，進(jìn)而加重了電氣線路無(wú)功補(bǔ)償不足與諧波污染問(wèn)題，并導(dǎo)致電氣自動(dòng)化系統(tǒng)電能損耗增加，這給電氣自動(dòng)化技術(shù)快速發(fā)展造成了嚴(yán)重制約。為有效提升電力線路運(yùn)行質(zhì)量與實(shí)現(xiàn)資源利用率最大化，可將無(wú)功補(bǔ)償裝置合理引入電氣自動(dòng)化系統(tǒng)線路，以此提升電氣系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。endprint