無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用研究

孫誠(chéng)

摘 要：隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)快速發(fā)展，對(duì)自動(dòng)化設(shè)備綜合性能也提出更高的要求。然而現(xiàn)行自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行中，因有單項(xiàng)電力負(fù)荷變化問(wèn)題存在，會(huì)使非線性因素不斷增加，影響電氣自動(dòng)化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。在此背景下，便提出無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用，其對(duì)于電氣自動(dòng)化的優(yōu)化可起到突出作用。本文將對(duì)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用于電氣自動(dòng)化中的意義、應(yīng)用現(xiàn)狀以及實(shí)現(xiàn)策略進(jìn)行探析。

關(guān)鍵詞：電氣自動(dòng)化；無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)；應(yīng)用

在電氣自動(dòng)設(shè)備不斷應(yīng)用于各行業(yè)領(lǐng)域的背景下，以往采用的靜態(tài)無(wú)源濾波以及無(wú)功補(bǔ)償裝置將難以適應(yīng)諧波問(wèn)題處理要求。此時(shí)便需將動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償引入，通過(guò)對(duì)基波無(wú)功的跟蹤與諧波無(wú)功的消除，達(dá)到綜合補(bǔ)償目標(biāo)。但如何在電氣自動(dòng)化中使這種無(wú)功補(bǔ)償?shù)靡詫?shí)現(xiàn)，又成為困擾無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)運(yùn)用中需考慮的重要問(wèn)題。因此，本文對(duì)電氣自動(dòng)化中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用研究，具有十分重要的意義。

一、無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用于電氣自動(dòng)化中的意義

電氣自動(dòng)化技術(shù)快速發(fā)展下，逐漸被用于較多領(lǐng)域中，如高鐵牽引系統(tǒng)、變電站系統(tǒng)等方面。但電氣自動(dòng)化在發(fā)揮其基本功能中，多面臨單項(xiàng)電力負(fù)荷問(wèn)題，其極大程度上會(huì)提高無(wú)功功率，很可能有更多諧波與負(fù)序問(wèn)題在電力系統(tǒng)中出現(xiàn)。這樣自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中，資源利用率難以得到保障，且系統(tǒng)在可靠性、安全性等方面都會(huì)下降。

以電力系統(tǒng)為例，其在引入自動(dòng)化技術(shù)中出現(xiàn)的問(wèn)題集中表現(xiàn)在無(wú)功、負(fù)序與諧波等問(wèn)題方面，加上非線性因素的存在，更使電氣自動(dòng)化應(yīng)用面臨較大的壓力。如目前較多供電企業(yè)中出現(xiàn)的電機(jī)廠組事故，不利于供電企業(yè)綜合效益的提高。此時(shí)，將無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)引入，其在對(duì)系統(tǒng)基波跟蹤的同時(shí)可使諧波無(wú)功問(wèn)題得以消除，綜合補(bǔ)償負(fù)序、無(wú)功與諧波，并使系統(tǒng)非線性問(wèn)題被有效解決[ 1 ]。

二、無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用于電氣自動(dòng)化中的現(xiàn)狀

現(xiàn)行關(guān)于無(wú)功補(bǔ)償，其在應(yīng)用于電氣自動(dòng)化過(guò)程中，為使電氣功率因數(shù)得到提高，主要采取降低負(fù)荷、諧波濾除以及濾波通路等措施，負(fù)荷無(wú)功功率會(huì)在基波運(yùn)用下被牽引。其中涉及的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)要求引入配套的設(shè)備，具體表現(xiàn)在：

第一，電抗器。該類(lèi)型設(shè)備主要通過(guò)調(diào)節(jié)飽和程度，使回路電流得以改變，通過(guò)感性電流，使容性無(wú)功功率被抵消，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)較為明顯。但需注意在應(yīng)用中也存在一定不足之處，如產(chǎn)生噪聲較多，且有諧波問(wèn)題存在，不利于設(shè)備損耗的控制。

第二，投切電容器。其在應(yīng)用中優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在投資小、設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等方面，然而由于合閘中有過(guò)高電壓產(chǎn)生，很可能造成設(shè)備受損，所以無(wú)功補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)中存在較多問(wèn)題。

第三，有源濾波器。無(wú)功補(bǔ)償中有源濾波器的應(yīng)用旨在相應(yīng)的電流，其與諧波、負(fù)序等電流保持相反，這樣可達(dá)到抵消的效果。應(yīng)用中在補(bǔ)償方式上較為靈活，可快速完成調(diào)節(jié)過(guò)程，而且不存在諧振情況，但由于投入成本較高，所以并未得到廣泛應(yīng)用。目前電氣自動(dòng)化領(lǐng)域中在運(yùn)用有源濾波器的基礎(chǔ)上，也將無(wú)源濾波器引入其中，主要借助其靈活性與可控性特點(diǎn)，以此達(dá)到無(wú)功補(bǔ)償目標(biāo)。

除此之外，為對(duì)無(wú)功出力進(jìn)行改變，通常也可考慮通過(guò)調(diào)節(jié)變壓器母線電壓方式，借助通斷開(kāi)關(guān)、晶閘管達(dá)到調(diào)節(jié)目的，進(jìn)而保證無(wú)功功率較為穩(wěn)定[ 2 ]。

三、無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中實(shí)現(xiàn)的策略

（一）無(wú)功補(bǔ)償共性問(wèn)題

技術(shù)應(yīng)用下，可使資源浪費(fèi)問(wèn)題得以解決，且對(duì)系統(tǒng)安全性的提高可起到明顯作用。以變電站中無(wú)功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用為例，一般變電站在接收無(wú)功電流的基礎(chǔ)上，會(huì)向低壓線路傳輸，此時(shí)便產(chǎn)生遠(yuǎn)距離傳輸問(wèn)題。對(duì)此可考慮做好無(wú)功補(bǔ)償區(qū)分工作，需注意這種區(qū)分操作應(yīng)以實(shí)際情況為依據(jù)。如220kV變電站，其本身在無(wú)功調(diào)節(jié)方面優(yōu)勢(shì)較為明顯，若從負(fù)荷功率因素角度看，通常能夠達(dá)到0.98的最高峰值。

由此可見(jiàn)，將無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)用在變電站中，需對(duì)不同分區(qū)采取不同的控制措施，滿足調(diào)整與補(bǔ)償變壓器的要求，確保無(wú)功補(bǔ)償效果達(dá)到最佳。

（二）無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)用方向與方式

現(xiàn)行電力系統(tǒng)建設(shè)中，對(duì)衡量電力系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)多界定在電能質(zhì)量層面，而影響電能質(zhì)量的關(guān)鍵又在于電壓方面，所以無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)用下應(yīng)做好電壓控制工作。從現(xiàn)行自動(dòng)化系統(tǒng)無(wú)功情況看，其產(chǎn)生的原因一般表現(xiàn)在功率因素、阻抗問(wèn)題方面，因此無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)用下需對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行解決。

另外，無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)用中，其在鐵路領(lǐng)域中，所選用的變壓器主要以SCOTT為主，將AT供電方式作為主要方式，且在電容投切控制上主要以晶閘管開(kāi)關(guān)為主，對(duì)于輻射線路負(fù)序情況可有效控制。因此，這種無(wú)功補(bǔ)償方式可被引入到鐵路電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中。

（三）無(wú)功補(bǔ)償有源濾波

針對(duì)濾波器補(bǔ)償量較大問(wèn)題，可采取的無(wú)功補(bǔ)償方案集中表現(xiàn)在有源濾波方面，其在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中會(huì)混合APF與LC，將無(wú)功補(bǔ)償注入到諧波中，既可保證具有較高的投資性價(jià)比，對(duì)于低壓電網(wǎng)也較為適用。同時(shí)，為使無(wú)功分散補(bǔ)償?shù)靡詫?shí)現(xiàn)，也要求將電容器組裝設(shè)于電力線路中，其優(yōu)勢(shì)在于投資成本低、安裝工序簡(jiǎn)單且檢測(cè)維護(hù)較為容易。需注意的是在無(wú)功分散補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)時(shí)，應(yīng)按照相應(yīng)的步驟實(shí)現(xiàn)，包括補(bǔ)償方案的確定與具體安裝過(guò)程。其中在補(bǔ)償方案確定中，要求在補(bǔ)償對(duì)象上進(jìn)行明確，如配電變壓器，其在無(wú)功補(bǔ)償中要求做好相關(guān)的補(bǔ)償數(shù)值計(jì)算，包括空載狀態(tài)下變壓器的公共功率以及電容器容量等。而在實(shí)際安裝中，主要需將電容器裝設(shè)于出現(xiàn)干橫擔(dān)處，并通過(guò)支架對(duì)其進(jìn)行固定，在此基礎(chǔ)上連接電容器出現(xiàn)頭、低壓引線，完成整個(gè)安裝過(guò)程。這樣在保證電容器安裝合理的情況下，才可使無(wú)功補(bǔ)償目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)[ 3 ]。

四、結(jié)論

無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的引入是提升電氣自動(dòng)化水平的重要保障。實(shí)際應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)中，應(yīng)正確認(rèn)識(shí)其基本特征與應(yīng)用意義，判斷當(dāng)前不同無(wú)功補(bǔ)償裝置運(yùn)用下的優(yōu)勢(shì)與不足，同時(shí)注意在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中將可能涉及的問(wèn)題逐一解決，進(jìn)而達(dá)到無(wú)功補(bǔ)償目的，推動(dòng)電氣自動(dòng)化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 李瑾，吳燕.對(duì)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用探討[J].科技與企業(yè)，2013，19：312.