鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司　吳大鵬

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

鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司吳大鵬

【摘要】目前單相電力負(fù)荷變化對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)生了越來(lái)越大的影響，而且具有越來(lái)越強(qiáng)的非線性因素，導(dǎo)致諧波治理和無(wú)功補(bǔ)償?shù)裙ぷ髅媾R著越來(lái)越大的困難。應(yīng)用有效的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)使上述的難題具有了更好的解決方法，因此目前在電氣自動(dòng)化中各種無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)；電氣自動(dòng)化；應(yīng)用

在電氣自動(dòng)化中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)屬于一項(xiàng)非常關(guān)鍵的技術(shù)，可以使負(fù)序、諧波、無(wú)功功率等各種問(wèn)題得到有效的解決，而且還可以降低生產(chǎn)和傳輸電力資源的過(guò)程中出現(xiàn)的各種損耗，具有十分顯著的節(jié)能作用。為此，本文對(duì)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用原理、實(shí)現(xiàn)方式和重要作用進(jìn)行了分析，并且重點(diǎn)探討了在電氣自動(dòng)化中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的具體應(yīng)用，希望能夠?qū)ξ覈?guó)電氣系統(tǒng)的不斷發(fā)展具有一定的借鑒意義。

1　無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的基本原理

實(shí)際運(yùn)行的電氣自動(dòng)化輸出的功率主要包括兩種，一種是有功功率，另一種是無(wú)功功率。其中的有功功率主要是指通過(guò)電能的直接消耗將電能轉(zhuǎn)變成為其他形式的熱能、機(jī)械能等；而無(wú)功功率并不會(huì)對(duì)電能產(chǎn)生消耗，其只是轉(zhuǎn)化電能，使其變成另外一種形式的能，而且在電網(wǎng)中這種能會(huì)與電能之間出現(xiàn)周期性的轉(zhuǎn)換。通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)可以降低在電網(wǎng)中無(wú)功功力的流動(dòng)，因此其可以進(jìn)一步的減小變壓器和線路由于對(duì)無(wú)功功率的輸送而產(chǎn)生的各種電能損耗[1]。

2　無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方式

在同一電路中并聯(lián)感性功率負(fù)荷和具有容性功率負(fù)荷的裝置，就可以在兩種負(fù)荷之間實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換，容性負(fù)荷輸出的無(wú)功功率可以對(duì)感性負(fù)荷所需要的無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償，這樣就可以實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償。將無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備安裝在電力系統(tǒng)中除了可以提升功率因素、降低功率消耗之外，而且還可以極大地加強(qiáng)電氣設(shè)備的輸出功率。一般來(lái)說(shuō)無(wú)功補(bǔ)償主要包括以下幾個(gè)方面的補(bǔ)償方式：首先是集中補(bǔ)償，也就是將并聯(lián)電容器組安裝在高低壓輸電線路中；其次是分組補(bǔ)償，也就是將并聯(lián)補(bǔ)償電容器安裝在用戶車間配電屏和配電變壓器低壓側(cè)；最后是單臺(tái)電動(dòng)機(jī)就地補(bǔ)償，其主要是將并聯(lián)電容器安裝在單臺(tái)電動(dòng)機(jī)處。

3　在電氣自動(dòng)化中應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的重要作用

首先，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)可以有效地降低電能損耗：無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用除了可以有效防止電力設(shè)備中不斷增加的無(wú)功功率導(dǎo)致的電能浪費(fèi)情況，而且還可以降低用戶用電損耗，并且保證了電氣系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

其次，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)可以對(duì)電力系統(tǒng)的無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償，使電網(wǎng)運(yùn)行的功率比例得以增加。在不同的運(yùn)行狀態(tài)下各種電氣自動(dòng)化設(shè)備都具有一定的無(wú)功功率，比如如果實(shí)際電壓與用電設(shè)備的額定電壓相接近，這時(shí)候用電設(shè)備就會(huì)產(chǎn)生與實(shí)際電壓值相一致的無(wú)功功率。通過(guò)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用，除了可以對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行有效補(bǔ)償，而且還可以確保電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定運(yùn)行[2]。

最后，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)可以減少用電設(shè)備的設(shè)計(jì)容量，并且有效的降低線損。如果從電力設(shè)備的選型角度進(jìn)行分析，采用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)可以在保持原有功能的基礎(chǔ)上最大限度的控制成本。比如cosΦ=0.8的功率因素如果加大到cosΦ=0.95，這時(shí)候1Kvar 的電容器就等于增加了0.52KW 的容量。除此之外，應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)還可以使功率因數(shù)得以極大提升，有效地降低輸電線路的線損率，最終能夠強(qiáng)化電力系統(tǒng)有功功率的輸送率。

4　在電氣自動(dòng)化中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的具體應(yīng)用措施

4.1對(duì)配電網(wǎng)低壓位置的電容器組進(jìn)行補(bǔ)償

通過(guò)分析我國(guó)目前電氣自動(dòng)化中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用存在的各種問(wèn)題，筆者認(rèn)為，在安裝和操作的實(shí)踐中相關(guān)的技術(shù)人員應(yīng)該采用對(duì)配電網(wǎng)低壓位置的電容器組進(jìn)行積極補(bǔ)償?shù)姆绞?，從而極大地提升變壓器線路和供電容器的輸出功率，使實(shí)踐應(yīng)用中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的優(yōu)勢(shì)充分的顯示出來(lái)。在對(duì)配電網(wǎng)低壓端電容器組進(jìn)行補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候，操作人員要高度的關(guān)注無(wú)功電流在經(jīng)過(guò)變壓器和用電線路之后會(huì)出現(xiàn)的電能損耗的問(wèn)題，系統(tǒng)化的分析用電線路和變壓器發(fā)生的各種電能降低的問(wèn)題，對(duì)配電網(wǎng)低壓端需要的電容器組配置情況進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，依據(jù)供電設(shè)備的實(shí)際需求對(duì)接容器組進(jìn)行正確補(bǔ)償，從而將無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化技術(shù)中的應(yīng)用價(jià)值充分的發(fā)揮出來(lái)，全面的提高電網(wǎng)在電力系統(tǒng)中的功率因數(shù)，嚴(yán)格的控制輸電過(guò)程中電網(wǎng)所產(chǎn)生的能源消耗，使供電電網(wǎng)的外部環(huán)境得以改善，最終確保供電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[3]。

4.2對(duì)電網(wǎng)節(jié)能降耗的工作力度進(jìn)行強(qiáng)化

相關(guān)技術(shù)部門必須要對(duì)電網(wǎng)節(jié)能降耗的工作力度進(jìn)行強(qiáng)化，不斷的完善和創(chuàng)新電氣自動(dòng)化設(shè)備結(jié)構(gòu)和固有的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，對(duì)節(jié)能降耗的實(shí)踐創(chuàng)新活動(dòng)進(jìn)行大力推動(dòng)，從而使電氣自動(dòng)化中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的重要作用充分的發(fā)揮出來(lái)。相關(guān)技術(shù)部門在強(qiáng)化電網(wǎng)節(jié)能降耗的工作中應(yīng)該立足于固有的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，進(jìn)一步的完善無(wú)功補(bǔ)償裝置?？梢詫⒒旌闲挽o止無(wú)功補(bǔ)償裝置應(yīng)用于供電系統(tǒng)中，立足于用電設(shè)備的實(shí)際需求合理的調(diào)整設(shè)備中的電容器組，確保供電電網(wǎng)具有穩(wěn)定的外部環(huán)境，全面的強(qiáng)化供配電網(wǎng)絡(luò)的輸電效率[4]。

4.3將變電站無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶?shí)際容量進(jìn)一步的確定下來(lái)

工作人員應(yīng)該認(rèn)真地分析當(dāng)?shù)氐挠秒娦枨?，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整變電站的無(wú)功補(bǔ)償容量，從而將無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶?shí)際容量進(jìn)一步明確下來(lái)。變電站工作人員在準(zhǔn)確記錄變電站無(wú)功補(bǔ)償?shù)南嚓P(guān)情況之后，應(yīng)該通過(guò)對(duì)各種先進(jìn)儀器設(shè)備的運(yùn)用，與智能化的安裝技術(shù)和操作工藝相結(jié)合，做好補(bǔ)償變電站低負(fù)荷設(shè)備和變壓器的無(wú)功功率的工作，這樣不僅可以使變電站設(shè)備的使用壽命得以提升，同時(shí)還可以全面的提升輸電設(shè)備和輸電線路的效能。

4.4重視無(wú)功補(bǔ)償在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的共性問(wèn)題

目前我國(guó)基本上是在變電站方面應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，在發(fā)電廠的無(wú)功流經(jīng)過(guò)各個(gè)環(huán)節(jié)傳輸?shù)降蛪壕€路的過(guò)程中存在著無(wú)功流遠(yuǎn)距離傳輸問(wèn)題，其會(huì)產(chǎn)生非常大的不利影響。要想有效地解決這一問(wèn)題，就可以與實(shí)際的應(yīng)用相結(jié)合，按照片區(qū)做好變電站的無(wú)功補(bǔ)償工作。220kV變電站高峰時(shí)期的負(fù)荷功率因素能夠達(dá)到0.98，不同的地區(qū)調(diào)節(jié)的容量也存在著一定的差異，所以在進(jìn)行變電站無(wú)功補(bǔ)償?shù)臅r(shí)候必須要嚴(yán)格的按照片區(qū)的實(shí)際用電情況，比如以變低側(cè)和變壓器負(fù)荷為依據(jù)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償方案進(jìn)行調(diào)整，對(duì)補(bǔ)償容量進(jìn)行合理配置，從而有效地避免出現(xiàn)無(wú)功倒送的情況。

4.5積極地應(yīng)用先進(jìn)的管理方式和濾波技術(shù)

目前在我國(guó)國(guó)內(nèi)并聯(lián)混合式有源濾波屬于一種比較先進(jìn)的混合式無(wú)功補(bǔ)償方案，其能夠有效地解決由于不可控的電力牽引負(fù)荷變化導(dǎo)致的過(guò)大的電力濾波器補(bǔ)償容量的問(wèn)題，其主要是混合APF和LC，針對(duì)諧波采用注入式的方式進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償。還有一些國(guó)內(nèi)電廠運(yùn)用了FTFC晶閘管濾波裝置，其能夠使諧波電流在回路中不會(huì)形成通路，有效地降低諧波對(duì)電網(wǎng)的污染和危害，這種技術(shù)在低壓電網(wǎng)中比較適用，具有比較高的效益與投資的性價(jià)比。

5　結(jié)語(yǔ)

目前在我國(guó)的電氣自動(dòng)化行業(yè)中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)仍然具有非常大的開(kāi)發(fā)價(jià)值，比如無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)現(xiàn)階段存在著難度較大、內(nèi)容較多的特點(diǎn)，而且在國(guó)內(nèi)的相關(guān)研究方面仍然存在著一定的局限性，缺乏必要的廣度和深度。要想在電氣自動(dòng)化中實(shí)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的作用充分的發(fā)揮出來(lái)，必須要加大對(duì)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的研究力度，立足于多個(gè)角度對(duì)武功不差技術(shù)進(jìn)行認(rèn)真分析，從而有效地推動(dòng)該技術(shù)的完善和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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