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

陶源

摘 要：隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用也快速的發(fā)展?jié)B透于各行各業(yè)，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)作為電氣自動(dòng)化設(shè)備中的一項(xiàng)重要技術(shù)，它為電網(wǎng)運(yùn)行中的安全性、經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性提供了強(qiáng)大的保證。合理應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)對(duì)優(yōu)化電氣自動(dòng)化具有重要意義。

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

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.26.154

當(dāng)今社會(huì)很多生產(chǎn)活動(dòng)都離不開(kāi)電氣自動(dòng)化的應(yīng)用，但是在電氣自動(dòng)化的應(yīng)用過(guò)程中設(shè)備的使用效果往往也受到結(jié)構(gòu)復(fù)雜的單相電力負(fù)荷變化所帶來(lái)的影響。本文以提升企業(yè)電氣自動(dòng)化應(yīng)用效率為出發(fā)點(diǎn)，以改良系統(tǒng)內(nèi)部非線性因素為目的，針對(duì)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)展開(kāi)討論。

1 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用概述

無(wú)功功率補(bǔ)償簡(jiǎn)稱無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，即通過(guò)應(yīng)用電容器等無(wú)功電源在不消耗電能的情況下轉(zhuǎn)化電能為聲能、熱能、機(jī)械能、化學(xué)能等來(lái)改變電網(wǎng)負(fù)荷功率、降低供電線路損耗、改善電壓質(zhì)量，從而提高經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用，主要是為了提升電氣設(shè)備的應(yīng)用效率，同時(shí)穩(wěn)定電網(wǎng)中電壓和電流等相關(guān)的參數(shù)。通常，電力負(fù)荷和線路損耗之間往往成反比例關(guān)系。目前在電氣自動(dòng)化發(fā)展進(jìn)程中，提升電能的應(yīng)用效率，在對(duì)相關(guān)技術(shù)不斷進(jìn)行開(kāi)發(fā)和引進(jìn)，其中主要以無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)為重點(diǎn)。

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的具體應(yīng)用方式是將無(wú)功電源安設(shè)在自動(dòng)化用電設(shè)備中，從而使電力系統(tǒng)中無(wú)功功率的流動(dòng)發(fā)生改變，這樣就提高了系統(tǒng)中的電壓質(zhì)量改善了整體供電環(huán)境。同時(shí)，降低系統(tǒng)中的供電損耗，達(dá)到降低控制線路成本、提高經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平的效果。無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)通過(guò)控制電壓來(lái)綜合分析供電指令，達(dá)到控制器準(zhǔn)確執(zhí)行操作的目標(biāo)，這種動(dòng)態(tài)的相互補(bǔ)償，使電氣自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)沖突的可能性達(dá)到最小甚至避免。

2 電氣自動(dòng)化中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀

目前，在我國(guó)電氣自動(dòng)化應(yīng)用于高鐵牽引系統(tǒng)、變電站等，其高效發(fā)展為社會(huì)生產(chǎn)和人們生活帶來(lái)了巨大改變，越來(lái)越多的受到社會(huì)各界的關(guān)注。在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行過(guò)程中，存在很多方面的原因?qū)υO(shè)備運(yùn)行造成影響，這時(shí)技術(shù)上的缺陷就會(huì)表現(xiàn)出來(lái)。比如單相電力牽引的負(fù)荷變化復(fù)雜的問(wèn)題就為電氣自動(dòng)化的推進(jìn)帶來(lái)了阻礙，牽引負(fù)荷會(huì)大幅增加電力系統(tǒng)中的負(fù)序及諧波，進(jìn)而提升無(wú)功功率，這就對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行和自動(dòng)化系統(tǒng)資源有效利用都帶來(lái)一定的影響，安全風(fēng)險(xiǎn)提高了嚴(yán)重的還會(huì)降低電氣自動(dòng)化系統(tǒng)整體經(jīng)濟(jì)效益。這種情況下，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)就會(huì)被人們選擇利用，系統(tǒng)缺陷在這種技術(shù)的是合理使用下會(huì)得到彌補(bǔ)改進(jìn)。

隨著科學(xué)技術(shù)水平的快速發(fā)展，電氣自動(dòng)化領(lǐng)域也跟著發(fā)生了突飛猛進(jìn)的變化，對(duì)電子自動(dòng)化系統(tǒng)中的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)也開(kāi)展了大量的研究工作。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展中最受困擾的三個(gè)問(wèn)題是無(wú)功、負(fù)序和諧波，這些問(wèn)題關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)還影響到電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行效率，最終將會(huì)導(dǎo)致整體的經(jīng)濟(jì)效益受損。參考當(dāng)今國(guó)際上在這些方面的研究成果，當(dāng)然我國(guó)地大物博人口眾多國(guó)情相對(duì)更為復(fù)雜，電氣自動(dòng)化在供電領(lǐng)域的應(yīng)用的問(wèn)題較多。近些年來(lái)，也有發(fā)生一些電氣自動(dòng)化設(shè)備相關(guān)的安全事故，對(duì)社會(huì)和企業(yè)都造成了巨大損失。

在這個(gè)背景下，通過(guò)運(yùn)用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)嘗試解決電氣自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展中的無(wú)功、諧波和負(fù)序等主要問(wèn)題，具有重要的價(jià)值。由于無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)其實(shí)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展歷史并不長(zhǎng)，因此目前在實(shí)際使用中還存在一定的局限，主要體現(xiàn)在下述幾個(gè)方面：

有緣濾波器，其主功能在于促使設(shè)備能夠生成負(fù)序電流，從而能夠保證設(shè)備內(nèi)和諧波電流與電源需求之間達(dá)成一種互相抵制的平衡。

固定濾波器，常用來(lái)與濾波器連接共同作用于改變無(wú)功出力，達(dá)到調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)通斷的目的，有效的提供穩(wěn)定的無(wú)功率濾波。

可控飽和電控器，該設(shè)備主要優(yōu)勢(shì)在于通過(guò)調(diào)節(jié)電阻抗器的飽和度調(diào)整對(duì)回路電流，能夠抵消并聯(lián)濾波器當(dāng)中的無(wú)功功率電流，投入使用的時(shí)間段較長(zhǎng)，不足之處是會(huì)產(chǎn)生的噪音污染。

真空短路投切電容器，相比前三種裝置該設(shè)備投資少，操作簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)是在合閘的瞬間可能產(chǎn)生較大的電壓，容易致使設(shè)備損壞，因此該裝置使用時(shí)不宜頻繁的開(kāi)關(guān)。

有源濾波器和無(wú)源濾波器，該設(shè)備能夠?qū)⒇?fù)荷中諧電波流與有源濾波器所產(chǎn)生的電流進(jìn)行中和，中和之后能夠達(dá)成電源所需求的狀態(tài)。

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

供電系統(tǒng)的關(guān)鍵評(píng)價(jià)指標(biāo)之一是電能質(zhì)量，而電壓又是影響電能質(zhì)量最為關(guān)鍵的要素。在目前的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)對(duì)改善電壓質(zhì)量，提升電能應(yīng)用效率有重要影響。然而，不同的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的要求也不盡相同。所以，在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中推進(jìn)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)時(shí)需要技術(shù)人員合理有針對(duì)性的選取適用的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，應(yīng)深入分析在電氣自動(dòng)化中對(duì)于無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的使用需求，重點(diǎn)關(guān)注無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化應(yīng)用中的共性問(wèn)題，積極引進(jìn)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)設(shè)備結(jié)合實(shí)際開(kāi)發(fā)投入使用。這樣才能電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性從整體上得到提升。

（1）全面分析電氣自動(dòng)化對(duì)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的需求。實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，相關(guān)技術(shù)人員一定要根據(jù)實(shí)際使用環(huán)境、生產(chǎn)規(guī)模等方面綜合考慮分析，選取合理有效的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)整體可靠性的提升。

（2）不同的電氣自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的要求也不盡相同，重點(diǎn)抓取無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化應(yīng)用中的普遍共性，同時(shí)考慮其特殊個(gè)性的開(kāi)發(fā)，發(fā)揮好共性和個(gè)性的和相互轉(zhuǎn)化補(bǔ)償，從而達(dá)到降低投入成本，提升收入增長(zhǎng)的目的。

（3）密切關(guān)注無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，積極引進(jìn)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)設(shè)備并且投入使用。在這個(gè)過(guò)程中，要加強(qiáng)對(duì)相關(guān)技術(shù)人員的專業(yè)素質(zhì)培訓(xùn)鍛煉，要求掌握國(guó)內(nèi)外最新無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)設(shè)備知識(shí)。

目前，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)主要是通過(guò)組合源濾波器與有源濾波器然后通過(guò)注入方式實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，具體應(yīng)用有以下幾種方式：固定的電坑器或電容器上使用；與可控飽和電坑器結(jié)合固定濾波器一起使用；電坑器、電容器和固定濾波器三者結(jié)合等。其中發(fā)展應(yīng)用較為先進(jìn)的是并聯(lián)混合有源濾波器中的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)。

與此同時(shí)，我們也應(yīng)當(dāng)關(guān)注電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償?shù)墓残詥?wèn)題：一般來(lái)說(shuō)如果在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中所出現(xiàn)的一些無(wú)功現(xiàn)象，多是因?yàn)楣β室蛩鼗蛘呤亲杩箚?wèn)題。以國(guó)內(nèi)電氣化鐵路為例，目前主要是通過(guò)AT供電的形式使得無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)用于電氣化鐵路當(dāng)中，所采用的為SCOTT變壓器，主要借助晶閘管電子開(kāi)關(guān)來(lái)完成對(duì)于電容投切的控制。從目前實(shí)際應(yīng)用的效果來(lái)看，這種應(yīng)用形式對(duì)于我國(guó)鐵路的發(fā)展還是具有積極重要的影響的，能夠通過(guò)降低負(fù)序問(wèn)題來(lái)節(jié)約資源，減少資源浪費(fèi)的情況，同時(shí)也能夠通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)來(lái)保障整個(gè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)作穩(wěn)定性與安全性。另一方面，我們也能夠發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)很多多變電站中也廣泛地采用了無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，在這種應(yīng)用環(huán)境下，無(wú)功電流從發(fā)電廠出發(fā)流入變電站，在經(jīng)過(guò)低壓線路時(shí)就產(chǎn)生了無(wú)功電流的這種遠(yuǎn)距離傳輸模式。具體應(yīng)用中，也需要針對(duì)不同變電站的地理位置進(jìn)行分區(qū)化地?zé)o功補(bǔ)償，一般來(lái)說(shuō)220V電壓的變電站，其無(wú)功調(diào)節(jié)功能往往比較多，調(diào)節(jié)功能所產(chǎn)生的調(diào)節(jié)容量也會(huì)因?yàn)榈貐^(qū)的不同而不同呢。結(jié)合實(shí)情，我們就應(yīng)當(dāng)明白在應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償?shù)倪^(guò)程中，變電站必須要充分考慮每個(gè)分區(qū)的不同特點(diǎn)，要根據(jù)實(shí)情進(jìn)行區(qū)分化調(diào)整和區(qū)分化補(bǔ)償，只有針對(duì)性更強(qiáng)，才能夠確保方案的后期應(yīng)用效果是最好的。無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的基本邏輯可能大同小異，但是正是這種“小異”才是各個(gè)應(yīng)用場(chǎng)所所需要關(guān)注的地方。

4 結(jié)語(yǔ)

電氣自動(dòng)化技術(shù)的深入推進(jìn)給工業(yè)生產(chǎn)和人們生活帶來(lái)了巨大影響，推動(dòng)了整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步。電氣自動(dòng)化發(fā)展過(guò)程中暴露出一系列的矛盾和不利影響，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用有利于提高電氣自動(dòng)化的可靠性，推動(dòng)電氣自動(dòng)化不斷進(jìn)步發(fā)展。值得注意的是，雖然無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)有很多優(yōu)勢(shì)，但是切勿隨意濫用，以免無(wú)功倒送現(xiàn)象的發(fā)生。

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