高峰

摘要：科學(xué)技術(shù)的發(fā)展推到了電氣自動化應(yīng)用范圍的推廣，但是受多種因素的影響，電氣自動化設(shè)備在運(yùn)行過程中會出現(xiàn)大量電能損耗，這就需要應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)，該技術(shù)主要是利用無功、負(fù)序及諧波的綜合補(bǔ)償方式來提高供電質(zhì)量、降低電能損耗。本文探討了無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動化中應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：無功補(bǔ)償技術(shù)；電氣自動化；應(yīng)用

將無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用到電氣自動化中，不僅能夠提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，而且還可以大大提到電力資源的利用效率。隨著電氣化技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用必然會越來越廣泛，具有極好的發(fā)展前景，應(yīng)該引起電力行業(yè)的高度重視。

一、無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動化中的應(yīng)用意義

科技推動了電氣自動化的發(fā)展，目前，電氣自動化技術(shù)在電力行業(yè)及高速鐵路等諸多領(lǐng)域中都得到了廣泛應(yīng)用， 但是電氣自動化技術(shù)在單相電力牽引作用下， 其負(fù)荷變化情況較為復(fù)雜，電力系統(tǒng)中的諧波及負(fù)序極有可能出現(xiàn)驟升現(xiàn)象，這就會導(dǎo)致無功功率大幅度提高， 最終降低電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性及其資源利用率。而應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)則能夠通過無功、負(fù)序及諧波的綜合補(bǔ)償方式來很好地解決上述問題，保障電氣自動化系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

電氣自動化應(yīng)用范圍的擴(kuò)大， 一方面促進(jìn)了社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，減輕了工作人員的工作負(fù)擔(dān)，降低了運(yùn)行成本，提高了資源利用率，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)效益最大化的實(shí)現(xiàn)；另一方面，電氣自動化運(yùn)行安全穩(wěn)定性的提高， 又為安全生產(chǎn)提供了基本保障。與此同時， 電氣自動化運(yùn)行過程中的問題也逐漸凸顯出來，具體表現(xiàn)為無功、負(fù)序及諧波問題，由此而造成的電氣設(shè)備電力資源過度浪費(fèi)現(xiàn)象，已引起社會各界的廣泛關(guān)注。在電氣自動化中應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)， 將能夠有效提高電氣設(shè)備的電能利用率， 促進(jìn)社會生產(chǎn)， 最終推動現(xiàn)代化建設(shè)水平的提高。受電壓及用電設(shè)備特性作用的影響，目前電力系統(tǒng)中的用電設(shè)備普遍存在無功功率的現(xiàn)象。在電氣設(shè)備運(yùn)行過程中，電壓一般圍繞額定電壓值呈上下波動的趨勢， 隨著電壓的波動幅度變化，無功功率就呈下降的趨勢?？偟膩碚f，在電氣自動化中應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)，能夠有效減少電能的損耗，能夠減少電氣自動化系統(tǒng)運(yùn)行故障的發(fā)生， 最終保障自動化系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運(yùn)行。

二、無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動化中應(yīng)用

1.無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用的主要方案

在電氣自動化無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用方案主要有兩種：真空斷路器投切電容器和固定濾波器晶閘管調(diào)節(jié)電抗器。在真空斷路器投切電容器的補(bǔ)償方式中在高壓電容器中裝有熔斷器，主要起到高壓電容器擊穿的短路保護(hù)作用。降低電容器組合閘產(chǎn)生的電流沖擊時，可采用串聯(lián)電抗器的方式。這種無功補(bǔ)償技術(shù)方案的應(yīng)用可以有效地減少電氣工業(yè)的成本投入，可以實(shí)現(xiàn)對高壓母線前主變壓器、高壓線路及電力網(wǎng)用電的有效補(bǔ)償。

使用固定濾波器和晶閘管調(diào)節(jié)電抗器的無功補(bǔ)償方案主要是提高功率因數(shù)，這種方案的使用可以減少晶閘管的使用數(shù)量，增長固定濾波器的使用壽命，調(diào)節(jié)方便，響應(yīng)的速度也很快，唯一的不足就是在電力系統(tǒng)運(yùn)行中會產(chǎn)生一定的諧波，這種情況的產(chǎn)生在目前條件下還不能得到有效解決。

2.無功補(bǔ)償技術(shù)在變電站中的應(yīng)用

作為供電區(qū)域電力系統(tǒng)中心環(huán)節(jié)的變電站，需要采用不同等級的電壓配電線路向用戶提供電力。在電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，必須按照分級補(bǔ)償和就地平衡的用電原則，使無功功率在配電線路和電力用戶中達(dá)到基本的平衡，以此減少變電站無功電力的輸出。在變電站設(shè)置容性無功補(bǔ)償裝置，可以有效地對主變壓器無功消耗進(jìn)行補(bǔ)償，還可以對負(fù)荷側(cè)進(jìn)行無功補(bǔ)償。主變壓器的容量直接影響著容性無功補(bǔ)償裝置的容量，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，其高壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.95 的要求。無功補(bǔ)償技術(shù)在變電站中的大量應(yīng)用可以有效地提高功率因數(shù)，降低總成本的投入和電能損耗量，對電氣自動化系統(tǒng)的完善起到一定的促進(jìn)作用。

3.無功補(bǔ)償技術(shù)在配電線路中的應(yīng)用

在電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，配電線路在整個線路網(wǎng)數(shù)量巨大，在總線的損耗就占了60% ～ 70%，基于此，減少配電線路的功率消耗和對配電線路進(jìn)行合理有效的電力無功補(bǔ)償就顯得尤為重要。在國外發(fā)達(dá)國家中對配電線路進(jìn)行無功補(bǔ)償普遍采用的是分支線路的補(bǔ)償方式。這種補(bǔ)償方式使用可以直接對分支配電線路的電能消耗進(jìn)行無功補(bǔ)償，減少主配電線路的電能消耗，以此達(dá)到分支配電線路無功功率的平衡。

三、補(bǔ)償技術(shù)未來的發(fā)展趨勢

1.無涌流電容投切器

無涌流電容投切器的發(fā)展包括過零投切、功耗小、無諧波注入以及輸入信號與電容投切器光電隔離。這種投切器是通過一個雙向大功率可控硅電壓進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)過零投入，進(jìn)入電容器中，然后再與一個專用的繼電器下進(jìn)行連接，以此運(yùn)作，因?yàn)樗诜謹(jǐn)鄷r不會產(chǎn)生火花和高壓等現(xiàn)象，并且投入電容的時候也沒有涌流，運(yùn)行時也沒有發(fā)熱，具有故障率低的優(yōu)勢。

（1）過零投切。它的工作原理就是將磁與可控硅進(jìn)行連接，保持繼電器運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)過零斷開電路中的電流和過零導(dǎo)通電路中的電壓。

（2）無諧波注入。，可控硅的過零觸發(fā)、繼電器的磁進(jìn)行導(dǎo)通，使電路的導(dǎo)通在一瞬間發(fā)生，這種方式在繼電器的實(shí)際操作中不會產(chǎn)生諧波。

（3）功率小。這種投切器只在投切進(jìn)行動作的瞬間消耗電能，而平時則不會耗電，再加上里面的接觸電阻小，對于額外的散熱片或者散熱器投切器就不需要了，這有利于進(jìn)行成本控制。

（4）輸入信號與電容投切器光電隔離。這項(xiàng)技術(shù)具有抗干擾能力和可靠安全性強(qiáng)的性能，對于今后的發(fā)展有很大的意義。

2.靜止無功發(fā)生器

靜止無功發(fā)生器在今后的無償技術(shù)中也會得到一定的發(fā)展。

（1）多重化技術(shù)和脈沖寬度調(diào)制技術(shù)，與其它的技術(shù)相比，如在電阻溫度系數(shù)這個方面，它就具有諧波含量極低的優(yōu)勢。

（2）靜止無功發(fā)生器在補(bǔ)償功能方面，呈現(xiàn)出多樣化的趨勢，它包括補(bǔ)償負(fù)載不平衡、補(bǔ)償負(fù)載無功、補(bǔ)償負(fù)載諧波，甚至它能夠進(jìn)行多種補(bǔ)償?shù)耐瑫r發(fā)生，如同時對諧波、負(fù)載無功和負(fù)載不平衡進(jìn)行補(bǔ)償。

（3）它在運(yùn)行時，與系統(tǒng)阻抗發(fā)生諧振的可能性為零，通常被控制成為電流源，所以，它的安全性能極高。

（4）它的響應(yīng)時間極短，一般小于5ms，它能在非常短的時間內(nèi)，做到從而定容性無功功率到額定感性無功功率的完美的相互轉(zhuǎn)化，這種難以想象的的速度，對于沖擊性符合的補(bǔ)償這項(xiàng)工作可以很好地完成。

3.電力有源濾波器

這種器具在無功補(bǔ)償技術(shù)中的運(yùn)用能夠有效的濾除負(fù)荷電流中的各種諧波，使在配電網(wǎng)中能夠進(jìn)行高效的清潔，滿足國際的標(biāo)準(zhǔn)，使配電網(wǎng)中諧波的要求達(dá)標(biāo)，同時能夠有效的改善系統(tǒng)存在的不平衡狀態(tài)。同時，它能夠?qū)υ趷毫拥奶鞖庵?，如雷擊天氣，或者是在溫度過高等的情況下，進(jìn)行有效的保護(hù)，確保了裝置和電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行。其價格的合理性也為它的實(shí)行提供了方便。

綜上所述，由于無功補(bǔ)償技術(shù)的出現(xiàn)，我國工業(yè)生產(chǎn)中的電能使用效率也將朝著也來越高的方向發(fā)展，在這個過程中用戶的受益面必將越來越大，不僅能夠控制自己的能源使用效率，還能節(jié)約大量的電力資源，因此無功補(bǔ)償技術(shù)有著較大的發(fā)展?jié)摿?，?yīng)當(dāng)在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中得到推廣與采納。

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