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無功補償技術在電氣自動化中的具體應用
魯勁柏 唐培林 2014/7/24 17:27:54
【摘要】隨著社會科技與經(jīng)濟的發(fā)展，電氣自動化技術也在不斷進步。電氣設備的應用范圍也更加廣泛。文章主要介紹了無功補償技術的概念及特點，并分析了無功補償技術的現(xiàn)狀，闡述了無功補償在電氣自動化中的應用。
【關鍵詞】無功補償技術 電氣自動化 應用
我國的電氣自動化技術及其設備的應用越來越廣泛。且隨著我國科技與經(jīng)濟的發(fā)展，無功補償技術也運用到了變電站、高鐵等領域。且通過對電氣自動化中功率因數(shù)、諧波等問題的研究，無功補償技術的應用也更加廣泛。
1、 無功補償技術
1.1無功補償技術的概念
無功補償指為達到負荷端電壓與電力網(wǎng)水平及經(jīng)濟運行的要求，需在負荷端和電力網(wǎng)之間設置無線電源，如調(diào)相機與電容器。無功補償技術將電網(wǎng)中的功率因數(shù)提高，并將供電過程中的損耗降低，達到了提高供電效率和改善供電環(huán)境的兩重功效，其在電力供電系統(tǒng)中起著重要的作用。無功補償技術能將電能轉化成另一種形式的能，是電氣設備中的必備的能量，其會在電能與電網(wǎng)間進行規(guī)律性的轉變，且將電容的元件按照一定的比例裝入電路中，可使電容元件和電磁元件之間的電相發(fā)生相互抵消。電壓和電流的矢量間的夾角會變小，進而提高電能做功的能力。
1.2無功補償技術的特點
無功補償技術能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)補償，通過補償無功功率的大小及頻率，使控制器中的復合開關對補償對象產(chǎn)生快速反應。動態(tài)補償能不與電網(wǎng)的阻抗產(chǎn)生沖突且可以跟蹤電網(wǎng)中的頻率變動，控制電路中的電流，將射頻干涉的程度降到最低。利用無功補償技術控制電網(wǎng)中的電流、電壓、功率因數(shù)及諧波等，綜合分析后結合供電系統(tǒng)中的指令，然后完成電容器中的投切指令，使控制器準確完整的完成操作。
2、 無功補償技術的現(xiàn)狀
隨著社會科技的發(fā)展，我國電氣化程度也得到了日益的普及。在我國的城鄉(xiāng)網(wǎng)絡的改造中，主要使用了配電綜合測試儀和無功補償控制器結合的方法，有效的穩(wěn)定了電器的電壓、提高了系統(tǒng)的功率因數(shù)并改善了電能的質(zhì)量。目前，無功補償技術主要側重于低壓系統(tǒng)，高壓系統(tǒng)是變壓器式的接入，會使晶閘管的耐壓水平受到限制。因此，進行高壓無功補償技術的研究有著重要的影響。電能的質(zhì)量是供電系統(tǒng)的評價標準中最重要的部分，電壓會影響電能的質(zhì)量，由于阻抗問題和功率因數(shù)的問題使自動化系統(tǒng)中無功的情況增多，而電網(wǎng)也會因無功情況受到影響。如電網(wǎng)中整體波形變化是由牽引器與電網(wǎng)之間的線路上的非線性負荷導致了難以制定的諧波引起的，且諧波使電壓發(fā)生偏移，影響了電能的質(zhì)量，并威脅到電網(wǎng)的整體安全性。而無功補償技術能夠提升電氣自動化的安全性，且能降低資源的浪費。進而降低了企業(yè)的投入的成本，同時因安全性的提高，用來處理各種事故的費用也減少很多，技術的提高使資源得到了有效的利用，最終達到最大程度的經(jīng)濟效益。
3、 無功補償技術在電氣自動化中的應用
無功補償技術對于構成有效的濾波通路、降低負荷、濾除抵消指定的諧波及提高電氣的功率因數(shù)有著重要的作用，無功補償技術在生產(chǎn)中表現(xiàn)出不同的優(yōu)勢與缺點，且這些無功補償技術的特點各不相同，實現(xiàn)的途徑也不同。主要有真空斷路器投切電容器、晶閘管調(diào)節(jié)變壓器和固定濾波器、晶閘管調(diào)節(jié)電抗器和固定濾波器、有源濾波器、可控飽和電抗器和固定濾波器等。
真空斷路器投切電容器的主要特點是投資較小且簡單，但在合閘時，電容器上會有很高的過電壓產(chǎn)生，可能會使設備損壞，且因開關的壽命限制不能對開關進行過多的投切，并對動態(tài)補償?shù)男Чa(chǎn)生影響。晶閘管調(diào)節(jié)變壓器與固定濾波器會通過高漏抗變壓器制造問題，有功的損耗較大，因此這種補償方式?jīng)]有得到廣泛應用。而晶閘管調(diào)節(jié)電抗器與固定濾波器的應用主要是通過電抗器與反并聯(lián)晶閘管串聯(lián)，與并聯(lián)濾波器中的多余容性無功補償?shù)碾娏飨嗷サ窒_到平衡，以此滿足其對功率因數(shù)的需求。其中固定濾波器可以進行長期使用，且所需的晶閘管也較少，響應的速度快，但會產(chǎn)生諧波現(xiàn)象。有源濾波器是使用電子裝置產(chǎn)生和負序電流相位及負荷中的諧波電流相反的電流，使其相互抵消，滿足電源對無功電流及總諧波的要求。這種方案的補償較靈活，不會和系統(tǒng)發(fā)生諧振現(xiàn)象，調(diào)節(jié)速度較快，但設備價格較高�？煽仫柡碗娍蛊骷肮潭V波器主要通過對飽和電抗器的磁飽和程度進行調(diào)節(jié)從而改變流入回路的感性電流，然后讓其與并聯(lián)濾波器中多余容性的無功功率相互抵消，達到平衡。其固定濾波器的并聯(lián)濾波器的支路能長期投入，但對設備會產(chǎn)生一定損耗，且產(chǎn)生諧波，噪聲也較大。
變電站中無功補償技術的應用較普遍，其利用不同的電壓等級的配電線路供電給用戶。且根據(jù)分級補償及就地平衡的原理，使用戶與配電線路達到無功功率的平衡，且不會損耗變電站中的無功電力。變電站要以補償無損耗為主，在變電站中的無功補償中，應以補償主變（未完，下一頁）
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