電氣自動(dòng)化中的無功補(bǔ)償技術(shù)分析

1、<p>　　電氣自動(dòng)化中的無功補(bǔ)償技術(shù)分析</p><p>　　摘要：隨著社會(huì)的發(fā)展與進(jìn)步，我們?cè)絹碓街匾曤姎庾詣?dòng)化，重視電氣自動(dòng)化中的無功補(bǔ)償技術(shù)分析對(duì)于現(xiàn)實(shí)生活中具有重要的意義。本文主要介紹電氣自動(dòng)化中的無功補(bǔ)償技術(shù)的有關(guān)內(nèi)容。 </p><p>　　關(guān)鍵詞；電氣；自動(dòng)化；無功補(bǔ)償；原理；技術(shù)；應(yīng)用； </p><p>　　中圖分類號(hào)： F407.6文

2、獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　近幾年來，電氣自動(dòng)化行業(yè)得到迅速的發(fā)展，其取得的成就是有目共睹的。由于電力系統(tǒng)中電氣自動(dòng)化設(shè)備的單相電力牽引負(fù)荷變化復(fù)雜，受非線性因素的影響較大，對(duì)此，可以在電氣自動(dòng)化的基礎(chǔ)上給予無功補(bǔ)償，充分發(fā)揮無功補(bǔ)償技術(shù)在電力系統(tǒng)中的作用。 </p><p>&

3、lt;b>　　一、無功補(bǔ)償概述 </b></p><p>　　無功補(bǔ)償主要指在用戶用電設(shè)備或者變電所等多個(gè)地方設(shè)置無功功率電源，使其對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生一定的作用，改變系統(tǒng)內(nèi)無功功率的流動(dòng)，使整個(gè)系統(tǒng)的電壓水平不斷提高，同時(shí)節(jié)約電能，縮小系統(tǒng)中配電線路開支的費(fèi)用，降低用戶成本，使電網(wǎng)能夠更安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定地運(yùn)行。無功補(bǔ)償通?？梢苑Q為無功電壓控制服務(wù)或者無功支持服務(wù)，主要指發(fā)電機(jī)組或者其他無功補(bǔ)償設(shè)備吸

4、收電網(wǎng)的無功功率或者向電網(wǎng)注入無功功率，使電力系統(tǒng)在正常狀態(tài)的前提下 ，其節(jié)點(diǎn)電壓所具備的波動(dòng)水平能夠維持在規(guī)定的范圍內(nèi)，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，節(jié)點(diǎn)電壓可以提供充足的無功支持服務(wù)，避免電力系統(tǒng)出現(xiàn)電壓崩潰的現(xiàn)象。 </p><p>　　二、無功補(bǔ)償工作原理 </p><p>　　將具有感性功率負(fù)荷的裝置與容性功率負(fù)荷的裝置并聯(lián)接于同一電路中，能量會(huì)在這兩種負(fù)荷之間相互交換。在這樣的前提下，

5、感性負(fù)荷所需的無功功率便可由容性符合輸出的無功功率來補(bǔ)償。這一過程實(shí)質(zhì)上就是將原本應(yīng)該由變壓器或電網(wǎng)提供的無功功率，改為由交流電力電容器來進(jìn)行提供。 </p><p>　　圖1 無功補(bǔ)償原理圖 </p><p>　　三、電氣自動(dòng)化中無功補(bǔ)償技術(shù)的特點(diǎn)分析 </p><p>　　無功補(bǔ)償主要指在用戶用電設(shè)備或者變電所等多個(gè)地方設(shè)置無功功率電源，使其對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生一定的

6、作用，改變系統(tǒng)內(nèi)無功功率的流動(dòng)，使整個(gè)系統(tǒng)的電壓水平不斷提高，同時(shí)節(jié)約電能，縮小系統(tǒng)中配電線路開支的費(fèi)用，降低用戶成本，使電網(wǎng)能夠更安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定地運(yùn)行。無功補(bǔ)償通?？梢苑Q為無功電壓控制服務(wù)或者無功支持服務(wù)，主要指發(fā)電機(jī)組或者其他無功補(bǔ)償設(shè)備吸收電網(wǎng)的無功功率或者向電網(wǎng)注入無功功率，使電力系統(tǒng)在正常狀態(tài)的前提下 ，其節(jié)點(diǎn)電壓所具備的波動(dòng)水平能夠維持在規(guī)定的范圍內(nèi)，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，節(jié)點(diǎn)電壓可以提供充足的無功支持服務(wù)，避免電力系統(tǒng)出

7、現(xiàn)電壓崩潰的現(xiàn)象。 </p><p>　　電力系統(tǒng)中的電機(jī)組或者其他無功補(bǔ)償設(shè)備，其所吸收的無功功率，與所加電壓有著非常密切的關(guān)系，如表1。 </p><p>　　在額定電壓四周，當(dāng)電壓出現(xiàn)上升的趨勢(shì)時(shí)，無功功率也逐漸增加。若電力系統(tǒng)反映無功功率缺額，則表示無功電源所提供的無功功率是不充足的，電力系統(tǒng)中各電壓出現(xiàn)下降的趨勢(shì)，減少電壓向電力系統(tǒng)吸收的無功功率，使整個(gè)電力系統(tǒng)的無功功率處于不平

8、衡的狀態(tài)，因此，必須給予無功功率補(bǔ)償。無功電壓調(diào)整是電力系統(tǒng)中輔助的服務(wù)，對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)有著非常重要的意義，是其穩(wěn)定、安全運(yùn)行的重要保障，同時(shí)可以提高電力系統(tǒng)中電能的質(zhì)量，減少電力系統(tǒng)中電網(wǎng)的有功損耗，促進(jìn)電力系統(tǒng)中傳輸效率的提高，達(dá)到節(jié)約電能的目的。無功服務(wù)與有功服務(wù)有著明顯的區(qū)別，相對(duì)于有功服務(wù)，無功服務(wù)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)： </p><p>　?。?）手段具備多樣性的特點(diǎn)。有功主要通過發(fā)電機(jī)獲取，而無功除了通

9、過發(fā)電機(jī)獲取外，還可以通過靜止無功補(bǔ)償器及相關(guān)的調(diào)相機(jī)獲取，抑或通過輸電線路獲取，其獲取手段具備多樣性的特點(diǎn)。 </p><p>　?。?）分析過程較復(fù)雜。用戶的發(fā)電費(fèi)用通常為有功服務(wù)所開支的費(fèi)用，無功服務(wù)在運(yùn)行中所需的費(fèi)用比較小，但其投資費(fèi)往往比較大，過程也相對(duì)比較復(fù)雜。目前，電網(wǎng)運(yùn)營具備較高的商業(yè)化，且在電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)電壓的控制不是由單一用戶承擔(dān)的，而是由多個(gè)參與者共同承擔(dān)。發(fā)電廠及其用戶除了滿足個(gè)人的電壓

10、與功率因數(shù)限制外，還受到無功調(diào)整的多樣性與地域性等特征的影響，因此與有功服務(wù)相比，其定價(jià)問題往往比較復(fù)雜。 </p><p>　　（3）供應(yīng)出現(xiàn)地域性的特點(diǎn)。若對(duì)無功進(jìn)行遠(yuǎn)距離地輸送，則發(fā)電與受電的中間必須具有足夠大的電壓差，因而很容易出現(xiàn)有功功率的大量損耗，其經(jīng)濟(jì)效益低下，不利于節(jié)能工程的進(jìn)展，因此，對(duì)于無功功率，應(yīng)盡可能地減少或者避免遠(yuǎn)距離的傳輸，而應(yīng)選擇近距離的輸送。從這個(gè)角度分析，無功供應(yīng)的地域性十分明顯

11、。 </p><p>　　（4）電壓控制具備分散性的特點(diǎn)。在電力系統(tǒng)中，頻率的控制必須保證有功的平衡，相同電壓的控制，也必須保證無功的平衡。單頻率由于是全網(wǎng)統(tǒng)一的，因此只要保證全網(wǎng)有功的平衡，及可控制單頻率，而電壓由于出現(xiàn)不同的節(jié)點(diǎn)，因此必須控制多個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓，方可達(dá)到控制電力系統(tǒng)中整個(gè)電壓的目的，所以說，電壓控制具備分散性的特點(diǎn)。 </p><p>　　四、無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)

12、用 </p><p>　　近年來，我國的電氣自動(dòng)化方面對(duì)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，其中大部分都是力求在基波下補(bǔ)償牽引負(fù)荷的感性無功功率，對(duì)于提高電氣的功率因數(shù)、降低負(fù)荷以及構(gòu)成有效的濾波通路、濾除、抵消指定諧波有著重要作用.以下是對(duì)無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用的特點(diǎn)分析： </p><p>　　真空斷路器投切電容器。這個(gè)設(shè)備的主要特點(diǎn)是簡單并且投資較小，但是卻具有一定的缺點(diǎn)，

13、那就是在合閘時(shí)，電容器上會(huì)產(chǎn)生很高的過電壓，可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的損壞，此外還由于開關(guān)壽命的限制，所以不能對(duì)其進(jìn)行頻繁的投切，最終影響了動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)男Ч?</p><p>　　固定濾波器和晶閘管調(diào)節(jié)電抗器。反并聯(lián)晶閘管與電抗器串聯(lián)，使其與并聯(lián)濾波器中多余的容性無功補(bǔ)償電流相抵消，最終達(dá)到平衡，以滿足其對(duì)功率因數(shù)的要求，其特點(diǎn)是固定濾波器可以長期投入使用，而所需要的晶閘管數(shù)量卻比較少，響應(yīng)的速度也較快，其缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生諧波

14、現(xiàn)象。 </p><p>　　固定濾波器、可控飽和電抗器。主要通過調(diào)節(jié)飽和電抗器的磁飽和程度來改變流入回路的感性電流，然后讓感性電流與并聯(lián)濾波器中的多余容性無功功率相抵消，最終達(dá)到一個(gè)平衡點(diǎn)，其特點(diǎn)是固定濾波器的并聯(lián)濾波支路可以長期投入，但是會(huì)產(chǎn)生諧波，對(duì)于設(shè)備來說有一定的損耗，噪聲也相對(duì)較大。 </p><p>　　有源濾波器。有源濾波器是使用電力電子裝置產(chǎn)生與負(fù)荷中的諧波電流以及和負(fù)序

15、電流相位相反的電流，讓其得到相互抵消，最終滿足電源對(duì)總諧波和無功電流的要求，其方案特點(diǎn)：補(bǔ)償比較靈活，調(diào)節(jié)速度較快，而且不會(huì)和系統(tǒng)發(fā)生諧振現(xiàn)象，不過有一點(diǎn)要注意，那就是電力電子設(shè)備的價(jià)格比較昂貴。 </p><p>　　固定濾波器、電容器和電抗器的調(diào)壓。其主要是通過調(diào)節(jié)降壓變壓器的低壓側(cè)母線電壓來調(diào)節(jié)、連接低壓母線上的濾波器或者電抗器電壓的，以最終而改變其無功出力為根本目的，在調(diào)節(jié)的過程中，利用品閘管通斷和分接開

16、關(guān)的無載調(diào)節(jié)，從電氣壽命理論上來說是不受限制的，但是在實(shí)際的應(yīng)用過程中，可以通過加裝來提供穩(wěn)定的無功功率以及實(shí)現(xiàn)濾波作用。 </p><p>　　有源濾波器和無源濾波器。對(duì)于這一無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用而言，不得不承認(rèn)尚處于研究階段，在采用有源濾波器產(chǎn)生和負(fù)荷中諧波電流相反的諧波電流的基礎(chǔ)上，使得其相互抵消，最終滿足電源對(duì)總諧波電流的要求，其特點(diǎn)是充分利用了無源補(bǔ)償大容量和有源補(bǔ)償?shù)撵`活性、可控性的特性。盡管，就我國的

17、當(dāng)前形勢(shì)分析，已經(jīng)有很多無功補(bǔ)償技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，但是伴隨著我國電氣自動(dòng)化設(shè)備中單相電力牽引負(fù)荷變化的不斷復(fù)雜化和非線性因素的不斷增強(qiáng)，迫切要求人們對(duì)無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用方面有更加深入的發(fā)展與應(yīng)用。如圖2所示為優(yōu)化后的諧振注入式混合補(bǔ)償器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。C2,L2組成基頻率濾波器主要是用于提供基波的電流通路，保證無功功率的補(bǔ)償，并對(duì)于諧波形成高阻，從而降低有源濾波器的容量與體積，并減少運(yùn)行成本。 </p><p>　　

18、圖2補(bǔ)償裝置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) </p><p><b>　　結(jié)束語 </b></p><p>　　無功補(bǔ)償技術(shù)是電氣化自動(dòng)中關(guān)鍵的技術(shù)之一，在電力系統(tǒng)中起著不可或缺的作用，對(duì)降低網(wǎng)絡(luò)降損，提高節(jié)能有著非常重要的意義。它的發(fā)展前景十分廣闊，據(jù)專家預(yù)測(cè)，未來功率器件所具備的容量將不斷提高，選擇有源濾波器實(shí)施諧波抑制，柔性交流輸電系統(tǒng)技術(shù)，給予無功功率補(bǔ)償，是未來電力自動(dòng)化系統(tǒng)主要

19、的發(fā)展方向。因此需要我們對(duì)無功補(bǔ)償技術(shù)不斷地進(jìn)行開發(fā)，發(fā)揮其應(yīng)用潛能。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]王杰.阮映琴.傅樂.計(jì)及動(dòng)態(tài)負(fù)荷的電力系統(tǒng)靜止無功補(bǔ)償器(SVC)與發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制[N].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào).2006. </p><p>　　[2]趙增輝.高景貴.杜治宏.供配電系統(tǒng)無功補(bǔ)償及諧波抑