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

宋靜華+石永強(qiáng)

摘 要： 無(wú)功補(bǔ)償是電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要條件，關(guān)系到用戶是否能夠得到安全、優(yōu)質(zhì)的電能。但是，長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)電網(wǎng)存在無(wú)功容量不足的問(wèn)題，不僅會(huì)造成巨大的損耗，還會(huì)威脅系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。所以，對(duì)電氣自動(dòng)化無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的研究對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行和提高電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)效益都具有重要的意義。本文主要對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)母艣r、電氣自動(dòng)化中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用及相關(guān)建議進(jìn)行了分析與探究。

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

電氣自動(dòng)化的普及，不僅促進(jìn)了市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，增加了國(guó)民收入，還極大地降低了工作人員的操作難度，為企業(yè)生產(chǎn)減少了人力物力的成本投入，增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益；同時(shí)還提高了電氣自動(dòng)化的安全性，為安全生產(chǎn)提供了有力的保障。隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)水平的不斷提高，在電氣自動(dòng)化發(fā)展中呈現(xiàn)出了越來(lái)越多的問(wèn)題，電氣設(shè)備中電能資源的過(guò)度浪費(fèi)，已經(jīng)引起了社會(huì)的高度重視。電氣自動(dòng)化中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的大量應(yīng)用，可以有效地降低電氣設(shè)備的電能消耗情況，完善電氣自動(dòng)化體系，確保國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的健康發(fā)展。

一、無(wú)功補(bǔ)償?shù)母艣r

無(wú)功功率補(bǔ)償Reactive power compensation，簡(jiǎn)稱無(wú)功補(bǔ)償，在電力供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。所以無(wú)功功率補(bǔ)償裝置在電力供電系統(tǒng)中處在一個(gè)不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補(bǔ)償裝置，可以做到最大限度的減少電網(wǎng)的損耗，使電網(wǎng)質(zhì)量提高。反之，如選擇或使用不當(dāng)，可能造成供電系統(tǒng)，電壓波動(dòng)，諧波增大等諸多因素。

無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕驹恚弘娋W(wǎng)輸出的功率包括兩部分：一是有功功率：直接消耗電能，把電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能、熱能、化學(xué)能或聲能，利用這些能作功，這部分功率稱為有功功率；二是無(wú)功功率：不消耗電能，只是把電能轉(zhuǎn)換為另一種形式的能，這種能作為電氣設(shè)備能夠作功的必備條件，并且，這種能是在電網(wǎng)中與電能進(jìn)行周期性轉(zhuǎn)換，這部分功率稱為無(wú)功功率（如電磁元件建立磁場(chǎng)占用的電能，電容器建立電場(chǎng)所占的電能）。

功率因數(shù)是指電力網(wǎng)中通過(guò)線路、變壓器的視在功率功率供給有功功率所占百分?jǐn)?shù)。在電力網(wǎng)的運(yùn)作過(guò)程中，功率因數(shù)的大小直接影響著有功功率的供給量，影響著有功功率的損耗情況。如功率因數(shù)越大，電力設(shè)備就能為有功功率提供大量的視在功率，就能減少無(wú)功功率的傳送，極大地降低有功功率在電力運(yùn)行中的電能消耗，就能提高用戶當(dāng)前的功率因數(shù)，充分發(fā)揮電力設(shè)備的功能提高電壓的質(zhì)量。

二、電氣自動(dòng)化中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用

1、真空斷路器投切電容器

這種補(bǔ)償方式中電容器組利用高壓母線上電壓互感器的一次繞組電阻放電，一般不裝設(shè)專門(mén)的放電裝置。為防止電容器高壓擊穿，在電容器組中接有熔斷器fu作為短路保護(hù)。為降低電容器組在合閘時(shí)產(chǎn)生的沖擊涌流及防止電容器組與線路電感發(fā)生串聯(lián)諧振，可串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娍蛊?。它能有效地?duì)高壓母線前主變壓器、高壓線路及電力系統(tǒng)無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償，能有效地提高工廠的功率因數(shù)，而且總投資少。

2、固定濾波器和晶閘管調(diào)節(jié)電抗器

固定濾波器按諧波要求設(shè)計(jì)，反并聯(lián)晶閘管與電抗器串聯(lián)，通過(guò)改變晶閘管觸發(fā)角來(lái)調(diào)節(jié)流過(guò)電抗器的感性電流，使其與并聯(lián)濾波器中多余的容性無(wú)功補(bǔ)償電流平衡，滿足功率因數(shù)要求。優(yōu)點(diǎn)是固定濾波器長(zhǎng)期投人，需要的晶閘管數(shù)量少，響應(yīng)速度快，調(diào)節(jié)性能好，缺點(diǎn)是tcr也產(chǎn)生諧波。

3、變電站無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)

變電站是一個(gè)供電區(qū)域的供電中心，用不同電壓等級(jí)的配電線路向用戶供電。按照“分級(jí)補(bǔ)償，就地平衡”的原則，配電線路和電力用戶應(yīng)該基本達(dá)到無(wú)功功率平衡，不向變電站索取無(wú)功電力。容性無(wú)功補(bǔ)償裝置以補(bǔ)償主變壓器無(wú)功損耗為主，并適當(dāng)兼顧負(fù)荷側(cè)的無(wú)功補(bǔ)償。容性無(wú)功補(bǔ)償裝置的容量可根據(jù)主變壓器容量來(lái)確定，可按主變壓器容量的10%～30%配置，并滿足35～110kv主變壓器最大負(fù)荷時(shí)，其高壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.95的要求。當(dāng)主變壓器單臺(tái)容量為40mva及以上時(shí)，每臺(tái)主變壓器應(yīng)配置不少于兩組的容性無(wú)功補(bǔ)償裝置。

4、配電線路的無(wú)功補(bǔ)償

電力網(wǎng)中，配電線路數(shù)量很多，其線損約占總線損的60%-70%。因此，對(duì)配電線路進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，降低配電線路的功率損耗十分重要。對(duì)配電線路進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，在美、英等發(fā)達(dá)國(guó)家得到了廣泛應(yīng)用。

分支線路補(bǔ)償法的基本原則是以分支線路的無(wú)功功率平衡為主，對(duì)分支線路的無(wú)功消耗進(jìn)行補(bǔ)償，盡可能減少分支線路向主干線索取無(wú)功，從而減少無(wú)功損耗：（1）以分支線路所帶配電變壓器的空載無(wú)功損耗來(lái)確定分組補(bǔ)償容量；（2）選擇負(fù)荷較大的分支線確定補(bǔ)償點(diǎn)；（3）對(duì)于小分支和個(gè)別的配電變壓器，可視為主干線上的近似均勻分佰負(fù)荷.可按需要確定補(bǔ)償點(diǎn)和補(bǔ)償容量（補(bǔ)償空載無(wú)功損耗）；（4）所有配電變壓器的負(fù)載無(wú)功損耗均以用戶自主補(bǔ)償為主，如果用戶未進(jìn)行補(bǔ)償或補(bǔ)償容量不足，仍需向主干線索取無(wú)功。從以上分析可見(jiàn)，線路的補(bǔ)償容量是按配電變壓器的空載無(wú)功損耗來(lái)確定的。帶上負(fù)載以后，如果用戶補(bǔ)償設(shè)備投人不足，線路就會(huì)處于欠補(bǔ)償狀態(tài)。這雖然不是最優(yōu)補(bǔ)償方式，但可以達(dá)到補(bǔ)償無(wú)功需求量70%左右的水平，對(duì)于目前我國(guó)的配電線路來(lái)講，能做到也不容易了。

三、電氣自動(dòng)化中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的相關(guān)建議

1、在電力系統(tǒng)網(wǎng)中要高度重視對(duì)變壓器、配電線路電能損耗的無(wú)功補(bǔ)償，必須提高功率因數(shù)的功率值，增強(qiáng)供、配電系統(tǒng)的利用率，降低電力資源的消耗量。在安裝受電端無(wú)功補(bǔ)償裝置時(shí)，要盡可能地減低負(fù)荷無(wú)功功率的消耗，減少配電線路的損耗，提高功率因數(shù)。這種無(wú)功功率補(bǔ)償是最直接、最經(jīng)濟(jì)的節(jié)能減耗的方式。

2、在電氣自動(dòng)化無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用中，要加強(qiáng)對(duì)用戶側(cè)無(wú)功補(bǔ)償?shù)墓芾砹Χ?，加大?duì)節(jié)能降耗的宣傳力度。在用戶群中形成對(duì)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的充分認(rèn)識(shí)，減少用戶側(cè)中對(duì)有功功率的消耗，降低成本的投入，提高功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的有效無(wú)功補(bǔ)償。

3、在電氣自動(dòng)化無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)中并聯(lián)電容器也占有重要地位。并聯(lián)電容器無(wú)功補(bǔ)償是為了更好地節(jié)約電能和提高供電的質(zhì)量，主要方法是通過(guò)提高用電負(fù)載的功率因數(shù)，減少電力網(wǎng)的用電損耗，目前這種節(jié)電方式已經(jīng)得到了人們的廣泛認(rèn)可。通過(guò)提高功率因數(shù)不僅能夠減少有功功率的消耗量，還能減少無(wú)功功率的消耗量，同時(shí)還能增加變壓器和電力線路容量的利用率，這就有利于并聯(lián)補(bǔ)償電容器與補(bǔ)償設(shè)備之間的連接，提高電力功率因數(shù)。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)和諧波治理的問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中往往出現(xiàn)負(fù)荷變化大，帶有諧波的現(xiàn)象，傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)運(yùn)作的這一需求。無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)是采用無(wú)功、負(fù)序及諧波的綜合補(bǔ)償方式，對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供了有力的支撐?！?/p>

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