無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用探討

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摘要：近些年來，隨著不斷對國外先進(jìn)技術(shù)的借鑒與結(jié)合，我國的電氣自動化對于無功補(bǔ)償技術(shù)和諧波綜合治理方法進(jìn)行了多種深入研究。本文通過總結(jié)歸納無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用，為深入研究提供理論參考價(jià)值。 

關(guān)鍵詞：無功補(bǔ)償；電氣；影響  abstract: in recent years, with combining and drawing lessons from the foreign advanced technology, we do the in-depth study on the electrical automation to reactive power compensation harmonic comprehensive treatment methods in our country. this paper summaries the reactive power compensation technology application in the electric automation, which provides the theoretical reference value for the in-depth study.  keywords: reactive power compensation; electrical; effect  中圖分類號：tp2文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a文章編號：2095-2104（2012）  隨著電氣自動化技術(shù)及其設(shè)備在社會各部門和領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，電力電子設(shè)備在電網(wǎng)中廣泛使用，使得動態(tài)無功補(bǔ)償(快速跟蹤無功補(bǔ)償)與諧波治理的問題日益突出，系統(tǒng)中常常會出現(xiàn)含有諧波，且負(fù)荷變化較大的工況，傳統(tǒng)的靜態(tài)無功補(bǔ)償及靜態(tài)無源濾波裝置無法滿足這一需求。動態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用為這一問題的解決提供了可行的途徑[1]。動態(tài)無功補(bǔ)償裝置可根據(jù)系統(tǒng)的負(fù)荷情況實(shí)時(shí)在線投切l(wèi)-c濾波器組，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)快速跟蹤補(bǔ)償系統(tǒng)基波無功，同時(shí)濾除諧波無功[1]。  1無功補(bǔ)償及其特點(diǎn)  1.1無功補(bǔ)償及作用  無功補(bǔ)償是指為滿足電力網(wǎng)和負(fù)荷端電壓水平及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求必須在電力網(wǎng)和負(fù)荷端設(shè)置的無功電源如電容器、調(diào)相機(jī)等。  1.2無功補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)  企業(yè)中的異步電動機(jī)、變壓器等電感性負(fù)荷是取用無功功率最多的設(shè)備。取向電網(wǎng)的無功功率量，異步電動機(jī)占60％左右；變壓器占20％左右；整流設(shè)備、電抗器及架空供電線路等占20％左右。因此，可以得出結(jié)論，企業(yè)的無功功率主要消耗在異步電動機(jī)、變壓器和架空供電線路中。為了補(bǔ)償企業(yè)供用電設(shè)備所需的無功功率，采用靜態(tài)或動態(tài)無功補(bǔ)償方式，提高企業(yè)的用電功率因數(shù)，使企業(yè)的供用設(shè)備經(jīng)濟(jì)合理運(yùn)行。  2電力無功補(bǔ)償技術(shù)  2.1電力負(fù)荷的功率因數(shù)  功率因數(shù)是指電力網(wǎng)中通過線路、變壓器的視在功率供給有功功率所占百分?jǐn)?shù)。在電力網(wǎng)的運(yùn)行中，希望功率因數(shù)越大越好，如能做到這一點(diǎn)，則通過電力設(shè)備的視在功率將大部分用來供給有功功率，以減少無功功率的傳輸，減少有功功率損耗。適當(dāng)提高用戶的功率因數(shù)，充分發(fā)揮供電設(shè)備改善電壓質(zhì)量。在這種情況下，當(dāng)q為零時(shí)，則其功率因數(shù)為1。因此，提高功率因數(shù)實(shí)際上是減少用電設(shè)備的無功功率需要量[2]。  2.2并聯(lián)電容器補(bǔ)償無功功率的作用及方法  2.2.1并聯(lián)電容器無功補(bǔ)償?shù)淖饔?nbsp; 用電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償是提高用電負(fù)載的功率因數(shù)，既能降低電網(wǎng)線損，又能提高電壓質(zhì)量的一種普遍應(yīng)用的重要的節(jié)電措施和優(yōu)質(zhì)供電的措施。因此無功補(bǔ)償降低電網(wǎng)線損和降低電壓損耗的計(jì)算方法具有普遍性。提高功率因數(shù)既能降低電網(wǎng)的有功功率損耗，又能降低電網(wǎng)的無功功率消耗，同時(shí)又提高了變壓器和電力線路的容量利用率和減少電壓降。并聯(lián)補(bǔ)償是把電容器直接與被補(bǔ)償設(shè)備并接到同一電路上，以提高功率因數(shù)。這種補(bǔ)償方法所用的電容器稱作并聯(lián)電容器，用電企業(yè)都是采用這種補(bǔ)償方法。  2.2.2無功補(bǔ)償電壓的調(diào)整  并聯(lián)補(bǔ)償電容器的投入與切除都要引起變壓器負(fù)載側(cè)電壓的變化，因此可以通過電容器投入與切除來提高變壓器負(fù)載側(cè)的電壓質(zhì)量，下面分別給出電容器的投入與切除對變?nèi)萜鬟M(jìn)行電壓調(diào)整的計(jì)算式。  ①電容器投入對變壓器負(fù)載側(cè)電壓的調(diào)整  在電容器投入前變壓器負(fù)載側(cè)功率因數(shù)為，負(fù)載側(cè)電壓值為u20，而當(dāng)電容器投入后負(fù)載功率因數(shù)提高為，則電容器投入后負(fù)載側(cè)電壓值增加為u2+，其計(jì)算式：  式中：u2n——變壓器負(fù)載側(cè)額定電壓，kv；  u1——變壓器電源側(cè)運(yùn)行電壓，kv；  ux——變壓器電源側(cè)運(yùn)行電壓分接頭值，kv；  ②電容器切除對變壓器負(fù)載側(cè)電壓值的調(diào)整  在電容器切除前變壓器負(fù)載側(cè)功率因數(shù)為，負(fù)載側(cè)電壓值為u20，而當(dāng)電容器切除后負(fù)載側(cè)功率因數(shù)下降為，則電容器切除后負(fù)載側(cè)電壓值下降為，則電容器切除后負(fù)載側(cè)電壓值下降為u2-，其計(jì)算式：  3無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用  3.1主要方案  3.1.1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?。它能有效地對高壓母線前主變壓器、高壓線路及電力系統(tǒng)無功功率進(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。  3.1.2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)，通過改變晶閘管觸發(fā)角來調(diào)節(jié)流過電抗器的感性電流，使其與并聯(lián)濾波器中多余的容性無功補(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[2]。  3.2變電站無功補(bǔ)償技術(shù)  變電站是一個(gè)供電區(qū)域的供電中心，用不同電壓等級的配電線路向用戶供電。按照“分級補(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)到無功功率平衡，不向變電站索取無功電力。容性無功補(bǔ)償裝置以補(bǔ)償主變壓器無功損耗為主，并適當(dāng)兼顧負(fù)荷側(cè)的無功補(bǔ)償。容性無功補(bǔ)償裝置的容量可根據(jù)主變壓器容量來確定，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)主變壓器單臺容量為40mva及以上時(shí)，每臺主變壓器應(yīng)配置不少于兩組的容性無功補(bǔ)償裝置。  3.3配電線路的無功補(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，對配電線路進(jìn)行無功補(bǔ)償，降低配電線路的功率損耗十分重要。對配電線路進(jìn)行無功補(bǔ)償，在美、英等發(fā)達(dá)國家得到了廣泛應(yīng)用[3]。  分支線路補(bǔ)償法的基本原則是以分支線路的無功功率平衡為主，對分支線路的無功消耗進(jìn)行補(bǔ)償，盡可能減少分支線路向主干線索取無功，從而減少無功損耗：(1)以分支線路所帶配電變壓器的空載無功損耗來確定分組補(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)償空載無功損耗)；(4)所有配電變壓器的負(fù)載無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功。從以上分析可見，線路的補(bǔ)償容量是按配電變壓器的空載無功損耗來確定的。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)償無功需求量70％左右的水平，對于目前我國的配電線路來講，能做到也不容易了。    參考文獻(xiàn)  [1]張振華.創(chuàng)新——電氣自動化深化改革的靈魂[j]. 科技與生活，2010（14）.  [2]王亞云. 我國電氣自動化行業(yè)的改革與發(fā)展研究[j]. 科技創(chuàng)新月刊，2010（8）.  [3]李群湛著. 牽引變電所供電分析及綜合補(bǔ)償技術(shù)[m]. 中國鐵道出版社，2006年1月.