杜永彤

(四川水電集團(tuán)縣電力有限責(zé)任公司 四川渠縣 35200)

摘要:  無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)是電氣化自動(dòng)中關(guān)健的技術(shù)之一,在電力系統(tǒng)中起著不可或缺的作用,對(duì)降低網(wǎng)絡(luò)降損,提高節(jié)能有著非常重要的意義。本文將圍繞電氣自動(dòng)化中的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行分析。

關(guān)健詞:  電氣自動(dòng)化;無(wú)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù);分析

一、有關(guān)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的簡(jiǎn)介

電氣自動(dòng)化中的無(wú)功功率補(bǔ)償,是通過(guò)對(duì)無(wú)功功率的調(diào)節(jié)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)電力系統(tǒng)綜合性能的提高。無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)主要涉及了系統(tǒng)需求和用戶(hù)需求兩個(gè)方面的內(nèi)容,利用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)能夠?qū)ο到y(tǒng)中的電能質(zhì)量存在的一些問(wèn)題實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)、緩解或者解決。無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)主要包含兩大部分:電壓支撐和負(fù)載補(bǔ)償。電壓支撐的主要作用是盡量減少電網(wǎng)系統(tǒng)中輸電線(xiàn)路上存在的電壓波動(dòng),利用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)能夠提高電網(wǎng)輸電系統(tǒng)中有功功率的最大傳輸能力,進(jìn)而提高整個(gè)電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。負(fù)載補(bǔ)償?shù)闹饕饔檬翘岣唠娮庸╇娤到y(tǒng)中的電網(wǎng)功率因數(shù),平衡交流供電系統(tǒng)中產(chǎn)生的有功功率,電網(wǎng)系統(tǒng)中利用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)能夠有效的降低整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的電損耗。對(duì)電網(wǎng)的供電環(huán)境完成改善。自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,使得無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備成為了電力供電系統(tǒng)的必須設(shè)施,合理的無(wú)功補(bǔ)償裝置的利用能夠最大化的減少電網(wǎng)的損耗,提高電網(wǎng)的供電質(zhì)量。

電網(wǎng)系統(tǒng)在進(jìn)行電能輸出的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生無(wú)功功率和有功功率。電能通過(guò)純電阻會(huì)轉(zhuǎn)換成其他形式的能,例如熱能,當(dāng)電能通過(guò)純感性負(fù)載或者純?nèi)菪载?fù)載時(shí),由于發(fā)生能量轉(zhuǎn)換,電能實(shí)際上并沒(méi)有做功。即未造成電能損耗,所以產(chǎn)生的是無(wú)功功率。電能完成能量轉(zhuǎn)換之后為電氣設(shè)備做功創(chuàng)造了很好的條件,并且這種能量轉(zhuǎn)換具有一定的期性。然而,實(shí)際的電氣系統(tǒng)中并不存在純感性或者純?nèi)菪缘呢?fù)載元件,當(dāng)對(duì)這些負(fù)載通過(guò)電流的過(guò)程中就會(huì)不可避免的出現(xiàn)部分電能的做功,此時(shí)產(chǎn)生的是有功功率。

由于在同一個(gè)電路中的電感電流與電容電流總是以相反的方向工作,當(dāng)工作的電路中并聯(lián)上著具有感性負(fù)載和容性負(fù)載的時(shí)候,能量就會(huì)在兩種負(fù)載之間相互轉(zhuǎn)換,即容性負(fù)載能夠吸收感性負(fù)載釋放的能量,反之亦然。在一個(gè)電路之中,在原有電磁元件的基礎(chǔ)之上在有比例的添加若干電容性元件。就會(huì)實(shí)現(xiàn)感性電流與容性電流之間的抵消,這在一定程度上促進(jìn)了電能做功的能力,其實(shí)質(zhì)就是電容負(fù)載提高了系統(tǒng)的無(wú)功功率,這也就是無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的基本技術(shù)原理。

二、無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕绢?lèi)型

按照無(wú)功補(bǔ)償裝置所處的位置情況,可大致將其分為以下幾種類(lèi)型：

1、集中補(bǔ)償

集中補(bǔ)償是目前較為常用的一種無(wú)功補(bǔ)償方式,它是通過(guò)將并聯(lián)的電容器組安裝于變電站的母線(xiàn)上,以此來(lái)改善功率因數(shù),從而提高變電站的終端電壓,并對(duì)主變壓器中的無(wú)功損耗進(jìn)行補(bǔ)償。正常情況下,補(bǔ)償裝置可按照負(fù)荷情況的大小來(lái)進(jìn)行自動(dòng)投切,借此來(lái)提高功率因數(shù)。該方式最主要的優(yōu)點(diǎn)就是補(bǔ)償效率高,并且還易于維護(hù)和管理。

2、就地補(bǔ)償

就地補(bǔ)償顧名思義就是指將補(bǔ)償裝置直接安裝在電氣設(shè)備上對(duì)其進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償,補(bǔ)償裝置通常采用的都是并聯(lián)電容器。電容器可以就近供給電氣設(shè)備負(fù)載時(shí)所需的無(wú)功功率,進(jìn)而消除設(shè)備中的無(wú)功電流,降低線(xiàn)路損耗。此外就地補(bǔ)償還能夠有效地改善電壓質(zhì)量,降低電壓損失,以此來(lái)改善用電設(shè)備的啟動(dòng)以及運(yùn)行條件。該補(bǔ)償方式的優(yōu)點(diǎn)是成本低、裝置小易于安裝在空間狹小的位置上、節(jié)能效果較好。

3、分散補(bǔ)償

分散補(bǔ)償主要是就供配電線(xiàn)路而言的,電容器組一般多安裝在線(xiàn)路的具體用電點(diǎn)上或是距離供電設(shè)備位置較近的地方,在進(jìn)行實(shí)際安裝時(shí)可按照分級(jí)補(bǔ)償原則來(lái)確定具體位置。分散補(bǔ)償又分為以下三種方式,每種方式分別具有各自的特點(diǎn):

(1)跟蹤補(bǔ)償。主要是以無(wú)功補(bǔ)償投切裝置為保護(hù)裝置,母線(xiàn)與電容器之間采取并接的方式。其優(yōu)點(diǎn)是補(bǔ)償效果較好、運(yùn)行方式安全可靠;缺點(diǎn)是前期投人入成本較大。

(2)隨機(jī)補(bǔ)償。是將電容器組經(jīng)過(guò)熔斷器與電動(dòng)機(jī)并接,再利用相應(yīng)的控制裝置與電動(dòng)機(jī)同時(shí)投切。其優(yōu)點(diǎn)是易于安裝、便于維護(hù)、可控性高、故障率低。

(3)隨器補(bǔ)償。是一種補(bǔ)償配電變壓器空載無(wú)功的補(bǔ)償方式。其優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)適用性較高。缺點(diǎn)是局限性較大。

三、電氣自動(dòng)化過(guò)程中的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用

近幾年來(lái),隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和電氣自動(dòng)化進(jìn)程的不斷深化,我國(guó)在電氣自動(dòng)化方面從未間斷對(duì)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的借鑒和使用。同時(shí),對(duì)于電氣自動(dòng)化過(guò)程中的諧波問(wèn)題防治及無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)領(lǐng)域也進(jìn)行了大量的研究,最重要的一點(diǎn)便是在基波作用下對(duì)可以牽引荷載的無(wú)功功率進(jìn)行有效補(bǔ)償,并在此基礎(chǔ)上提高電氣運(yùn)行過(guò)程中的功率因數(shù)、降低荷載量。

通過(guò)以上步驟,可以構(gòu)成合理的濾波通路,并在此基礎(chǔ)上抵消、濾除電力系統(tǒng)中的指定諧波。實(shí)踐中我們可以看到,不同類(lèi)型的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)其自身也存在著一定的差異性,其具體分析如下:

首先,固定電抗設(shè)備與電容裝置的安裝,可以組成一個(gè)相對(duì)較為簡(jiǎn)單的諧濾波裝置。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中,首先應(yīng)當(dāng)將諧波進(jìn)行濾除,同時(shí)還要注意功率因數(shù)的保持與提高、降低負(fù)荷。

從形式上來(lái)看,其投資相對(duì)較少、而且操作比較簡(jiǎn)單;但也存在著一些缺點(diǎn),比如在合閘過(guò)程中電容設(shè)備上可能會(huì)出現(xiàn)一些相對(duì)較高的過(guò)電壓,對(duì)于順利地完成頻繁的投切操作將產(chǎn)生嚴(yán)重的影響,最終也會(huì)影響到動(dòng)態(tài)的補(bǔ)償效果。

其次,利用晶閘管來(lái)調(diào)節(jié)電抗裝置與固定濾波設(shè)備相結(jié)合的方式。將反并聯(lián)的晶閘管與電抗設(shè)備進(jìn)行有效的串聯(lián)在一起,這就使得其可以與并聯(lián)濾波設(shè)備中的無(wú)功補(bǔ)償電流維持在一個(gè)相對(duì)平衡的狀態(tài)下,從而可以有效地滿(mǎn)足功率因數(shù)之要求。從實(shí)踐來(lái)看,該種模式的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于固定濾波設(shè)備可以長(zhǎng)時(shí)間的使用,而且實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中所需要的晶閘管數(shù)相對(duì)較少,響應(yīng)速度也非常的快,一般在十分鐘左右就能反應(yīng)過(guò)來(lái),但同時(shí)該模式也存在著一定的缺陷,比如可能會(huì)產(chǎn)生一些諧波,對(duì)電力自動(dòng)化產(chǎn)生一定的影響。

再次,可控制型的飽和電抗設(shè)備與固定型的濾波設(shè)備之間有機(jī)相結(jié)合。無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用實(shí)踐中,調(diào)節(jié)飽和的電抗設(shè)備和磁飽和狀態(tài),實(shí)現(xiàn)對(duì)流人感性電流的狀態(tài)改變,并在此基礎(chǔ)上使其可以與并聯(lián)濾波設(shè)備中的無(wú)功功率維持在一個(gè)相對(duì)平衡的狀態(tài)之下。該應(yīng)用模式的主要優(yōu)勢(shì)在于,固定的并聯(lián)式濾波支路實(shí)際上是一種需要長(zhǎng)期對(duì)其進(jìn)行資金和技術(shù)投入的模式,它在濾波設(shè)備中能夠產(chǎn)生與負(fù)序的電流及荷載中諧波相反的電流,在對(duì)其進(jìn)行相互的抵消來(lái)滿(mǎn)足無(wú)功電流和電源總諧波的實(shí)際要求。該種應(yīng)用模式的主要優(yōu)勢(shì)在于無(wú)功補(bǔ)償非常的靈活多變、可調(diào)節(jié)速度也比其他模式的調(diào)節(jié)速度快一些,實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中不易產(chǎn)生諧振問(wèn)題;但該種應(yīng)用模式也有自己的缺點(diǎn),即實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中所使用到的電子和電力設(shè)備一般都比較的昂貴,需要大量的資本作為后盾。

最后,固定濾波設(shè)備、電抗設(shè)備調(diào)壓以及電容設(shè)備之間的有機(jī)結(jié)合。實(shí)踐中我們可以看到,對(duì)降壓變壓設(shè)備中的低壓一側(cè)母線(xiàn)電壓實(shí)施有效的調(diào)節(jié),通過(guò)對(duì)連接在低壓母線(xiàn)之上的一些電抗設(shè)備與濾波設(shè)備連接電壓實(shí)施有效的控制與管理,可以造成無(wú)功出力現(xiàn)象的改變。在實(shí)際調(diào)節(jié)過(guò)程中,可用晶閘管對(duì)其進(jìn)行事先通斷,以保證開(kāi)關(guān)一直處于分接狀態(tài),這樣可以有效地減少電氣設(shè)備的壽命理論。在無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐過(guò)程中,可通過(guò)加裝相應(yīng)的設(shè)備或裝置的方法,對(duì)無(wú)功功率的穩(wěn)定性具有重要的作用,同時(shí)也可以以有效地實(shí)現(xiàn)電氣自動(dòng)化過(guò)程中的濾波產(chǎn)生。此外,還存在著無(wú)緣過(guò)濾設(shè)備、有源濾波設(shè)備之問(wèn)的有效連接技術(shù),但當(dāng)前依然處在研究過(guò)程之中;目前來(lái)看,實(shí)踐中所使用的有源濾波設(shè)備可產(chǎn)生一定量的諧波,其電流通常與荷載中的諧波電流成反方向形式存在,可通過(guò)彼此之間的抵消,達(dá)到總諧波電流之要求。

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