崔云娜

（身份證號(hào)：130124198109304529）

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

崔云娜

（身份證號(hào)：130124198109304529）

本文通過(guò)總結(jié)歸納無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用，為深入研究提供理論參考價(jià)值。

無(wú)功補(bǔ)償；電氣；影響

1 無(wú)功補(bǔ)償及其特點(diǎn)

1.1 無(wú)功補(bǔ)償及作用

無(wú)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(wú)功電源如電容器、調(diào)相機(jī)等。

1.2 無(wú)功補(bǔ)償?shù)奶攸c(diǎn)

企業(yè)中的異步電動(dòng)機(jī)、變壓器等電感性負(fù)荷是取用無(wú)功功率最多的設(shè)備。取向電網(wǎng)的無(wú)功功率量，異步電動(dòng)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(wú)功功率主要消耗在異步電動(dòng)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(wú)功功率，采用靜態(tài)或動(dòng)態(tài)無(wú)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(wú)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(guò)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(guò)電力設(shè)備的視在功率將大部分用來(lái)供給有功功率，以減少無(wú)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(wú)功功率需要量。

2.2 并聯(lián)電容器補(bǔ)償無(wú)功功率的作用及方法

2.2.1 并聯(lián)電容器無(wú)功補(bǔ)償?shù)淖饔?/p>

用電容器進(jìn)行無(wú)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(wú)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(wú)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(wú)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(guò)電容器投入與切除來(lái)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(duì)變?nèi)萜鬟M(jìn)行電壓調(diào)整的計(jì)算式。

（1）電容器投入對(duì)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cosφ0，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cosφ+，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(duì)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cosφ0，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cosφ-，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(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)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(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。

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(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。

3.2 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。

3.3 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。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)功損耗了。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)及其設(shè)備在社會(huì)各部門(mén)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(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償（快速跟蹤無(wú)功補(bǔ)償）與諧波治理的問(wèn)題日益突出，系統(tǒng)中常常會(huì)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(wú)功補(bǔ)償及靜態(tài)無(wú)源濾波裝置無(wú)法滿足這一需求。動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用為這一問(wèn)題的解決提供了可行的途徑。動(dòng)態(tài)無(wú)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-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(wú)功，同時(shí)濾除諧波無(wú)功。

TM761

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2015-7-25