杜永彤

(四川水電集團縣電力有限責任公司 四川渠縣 35200)

摘要:  無功補償技術是電氣化自動中關健的技術之一,在電力系統中起著不可或缺的作用,對降低網絡降損,提高節能有著非常重要的意義。本文將圍繞電氣自動化中的無功補償技術進行分析。

關健詞:  電氣自動化;無動補償技術;分析

一、有關無功補償技術的簡介

電氣自動化中的無功功率補償,是通過對無功功率的調節控制來實現整個電力系統綜合性能的提高。無功補償技術主要涉及了系統需求和用戶需求兩個方面的內容,利用無功補償技術能夠對系統中的電能質量存在的一些問題實現調節、緩解或者解決。無功補償技術主要包含兩大部分:電壓支撐和負載補償。電壓支撐的主要作用是盡量減少電網系統中輸電線路上存在的電壓波動,利用無功補償技術能夠提高電網輸電系統中有功功率的最大傳輸能力,進而提高整個電力系統的電壓穩定性。負載補償的主要作用是提高電子供電系統中的電網功率因數,平衡交流供電系統中產生的有功功率,電網系統中利用無功補償技術能夠有效的降低整個電網系統的電損耗。對電網的供電環境完成改善。自動化技術的發展,使得無功補償設備成為了電力供電系統的必須設施,合理的無功補償裝置的利用能夠最大化的減少電網的損耗,提高電網的供電質量。

電網系統在進行電能輸出的時候會產生無功功率和有功功率。電能通過純電阻會轉換成其他形式的能,例如熱能,當電能通過純感性負載或者純容性負載時,由于發生能量轉換,電能實際上并沒有做功。即未造成電能損耗,所以產生的是無功功率。電能完成能量轉換之后為電氣設備做功創造了很好的條件,并且這種能量轉換具有一定的期性。然而,實際的電氣系統中并不存在純感性或者純容性的負載元件,當對這些負載通過電流的過程中就會不可避免的出現部分電能的做功,此時產生的是有功功率。

由于在同一個電路中的電感電流與電容電流總是以相反的方向工作,當工作的電路中并聯上著具有感性負載和容性負載的時候,能量就會在兩種負載之間相互轉換,即容性負載能夠吸收感性負載釋放的能量,反之亦然。在一個電路之中,在原有電磁元件的基礎之上在有比例的添加若干電容性元件。就會實現感性電流與容性電流之間的抵消,這在一定程度上促進了電能做功的能力,其實質就是電容負載提高了系統的無功功率,這也就是無功補償技術的基本技術原理。

二、無功補償的基本類型

按照無功補償裝置所處的位置情況,可大致將其分為以下幾種類型：

1、集中補償

集中補償是目前較為常用的一種無功補償方式,它是通過將并聯的電容器組安裝于變電站的母線上,以此來改善功率因數,從而提高變電站的終端電壓,并對主變壓器中的無功損耗進行補償。正常情況下,補償裝置可按照負荷情況的大小來進行自動投切,借此來提高功率因數。該方式最主要的優點就是補償效率高,并且還易于維護和管理。

2、就地補償

就地補償顧名思義就是指將補償裝置直接安裝在電氣設備上對其進行無功補償,補償裝置通常采用的都是并聯電容器。電容器可以就近供給電氣設備負載時所需的無功功率,進而消除設備中的無功電流,降低線路損耗。此外就地補償還能夠有效地改善電壓質量,降低電壓損失,以此來改善用電設備的啟動以及運行條件。該補償方式的優點是成本低、裝置小易于安裝在空間狹小的位置上、節能效果較好。

3、分散補償

分散補償主要是就供配電線路而言的,電容器組一般多安裝在線路的具體用電點上或是距離供電設備位置較近的地方,在進行實際安裝時可按照分級補償原則來確定具體位置。分散補償又分為以下三種方式,每種方式分別具有各自的特點:

(1)跟蹤補償。主要是以無功補償投切裝置為保護裝置,母線與電容器之間采取并接的方式。其優點是補償效果較好、運行方式安全可靠;缺點是前期投人入成本較大。

(2)隨機補償。是將電容器組經過熔斷器與電動機并接,再利用相應的控制裝置與電動機同時投切。其優點是易于安裝、便于維護、可控性高、故障率低。

(3)隨器補償。是一種補償配電變壓器空載無功的補償方式。其優點是經濟適用性較高。缺點是局限性較大。

三、電氣自動化過程中的無功補償技術應用

近幾年來,隨著我國社會經濟的快速發展和電氣自動化進程的不斷深化,我國在電氣自動化方面從未間斷對國外先進技術的借鑒和使用。同時,對于電氣自動化過程中的諧波問題防治及無功補償技術領域也進行了大量的研究,最重要的一點便是在基波作用下對可以牽引荷載的無功功率進行有效補償,并在此基礎上提高電氣運行過程中的功率因數、降低荷載量。

通過以上步驟,可以構成合理的濾波通路,并在此基礎上抵消、濾除電力系統中的指定諧波。實踐中我們可以看到,不同類型的無功補償技術其自身也存在著一定的差異性,其具體分析如下:

首先,固定電抗設備與電容裝置的安裝,可以組成一個相對較為簡單的諧濾波裝置。在實際設計過程中,首先應當將諧波進行濾除,同時還要注意功率因數的保持與提高、降低負荷。

從形式上來看,其投資相對較少、而且操作比較簡單;但也存在著一些缺點,比如在合閘過程中電容設備上可能會出現一些相對較高的過電壓,對于順利地完成頻繁的投切操作將產生嚴重的影響,最終也會影響到動態的補償效果。

其次,利用晶閘管來調節電抗裝置與固定濾波設備相結合的方式。將反并聯的晶閘管與電抗設備進行有效的串聯在一起,這就使得其可以與并聯濾波設備中的無功補償電流維持在一個相對平衡的狀態下,從而可以有效地滿足功率因數之要求。從實踐來看,該種模式的應用優勢在于固定濾波設備可以長時間的使用,而且實際運行過程中所需要的晶閘管數相對較少,響應速度也非常的快,一般在十分鐘左右就能反應過來,但同時該模式也存在著一定的缺陷,比如可能會產生一些諧波,對電力自動化產生一定的影響。

再次,可控制型的飽和電抗設備與固定型的濾波設備之間有機相結合。無功補償技術在電氣自動化中的應用實踐中,調節飽和的電抗設備和磁飽和狀態,實現對流人感性電流的狀態改變,并在此基礎上使其可以與并聯濾波設備中的無功功率維持在一個相對平衡的狀態之下。該應用模式的主要優勢在于,固定的并聯式濾波支路實際上是一種需要長期對其進行資金和技術投入的模式,它在濾波設備中能夠產生與負序的電流及荷載中諧波相反的電流,在對其進行相互的抵消來滿足無功電流和電源總諧波的實際要求。該種應用模式的主要優勢在于無功補償非常的靈活多變、可調節速度也比其他模式的調節速度快一些,實際運行過程中不易產生諧振問題;但該種應用模式也有自己的缺點,即實際運行過程中所使用到的電子和電力設備一般都比較的昂貴,需要大量的資本作為后盾。

最后,固定濾波設備、電抗設備調壓以及電容設備之間的有機結合。實踐中我們可以看到,對降壓變壓設備中的低壓一側母線電壓實施有效的調節,通過對連接在低壓母線之上的一些電抗設備與濾波設備連接電壓實施有效的控制與管理,可以造成無功出力現象的改變。在實際調節過程中,可用晶閘管對其進行事先通斷,以保證開關一直處于分接狀態,這樣可以有效地減少電氣設備的壽命理論。在無功補償技術應用實踐過程中,可通過加裝相應的設備或裝置的方法,對無功功率的穩定性具有重要的作用,同時也可以以有效地實現電氣自動化過程中的濾波產生。此外,還存在著無緣過濾設備、有源濾波設備之問的有效連接技術,但當前依然處在研究過程之中;目前來看,實踐中所使用的有源濾波設備可產生一定量的諧波,其電流通常與荷載中的諧波電流成反方向形式存在,可通過彼此之間的抵消,達到總諧波電流之要求。

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