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

       隨著電氣自動(dòng)化的快速發(fā)展，電力牽引、負(fù)荷變化以及其他非線性因素逐漸增強(qiáng)，增加了電力系統(tǒng)中的諧波以及負(fù)率。應(yīng)用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，可以降低損耗，提高利用率。本文分析了無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的特點(diǎn)以及在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用，并且提出了需要注意的問(wèn)題。

　　1 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)

　　1.1 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的特點(diǎn)

　　無(wú)功功率補(bǔ)償，指的是在用戶變電所、用電設(shè)備處安裝電容器、調(diào)相機(jī)等無(wú)功功率電源，滿足負(fù)荷端電壓水平以及電力系統(tǒng)運(yùn)行需求。無(wú)功功率補(bǔ)償也稱為無(wú)功支持服務(wù)或者無(wú)功電壓控制服務(wù)，由無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備向電網(wǎng)注入或者吸收無(wú)功功率，改變電力系統(tǒng)中無(wú)功功率的流動(dòng)，提高電力系統(tǒng)的電壓水平，使得系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)節(jié)點(diǎn)電壓波動(dòng)水平保持在正常允許范圍之內(nèi)，減小電能損耗，降低配電成本，確保電網(wǎng)能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)行。如果電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障，能夠提供足夠的無(wú)功支持，避免電力系統(tǒng)發(fā)生電壓崩潰。

　　1.2 電力負(fù)荷的功率因數(shù)

　　功率因數(shù)指的是在沒(méi)有采取任何無(wú)功補(bǔ)償措施之前，電網(wǎng)中通過(guò)線路、變壓器的功率供給有功功率所占的比例。如果功率因數(shù)越大，就可以通過(guò)電力設(shè)備的視在功率大部分供給有功功率，從而減少無(wú)功功率的傳輸，降低有功功率損耗。提高功率因數(shù)，能夠減少用電設(shè)備的無(wú)功功率需要量，充分發(fā)揮供電設(shè)備，改善電力電壓的質(zhì)量。

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

　　2.1 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的主要應(yīng)用方案

　　2.1.1 真空斷路器投切電容器

　　真空斷路器投切電容器這種補(bǔ)償方式比較簡(jiǎn)單，而且投資小，一般不需要安裝專門的放電設(shè)備，由電容器組通過(guò)電壓互感器的繞組電阻放電。電容器組中的熔斷器FU可以進(jìn)行短路保護(hù)，能夠避免電容器高壓擊穿。當(dāng)合閘的時(shí)候，電容器上會(huì)產(chǎn)生非常高的過(guò)電壓，會(huì)損壞設(shè)備，因此，為了降低電容器組在合閘的時(shí)候產(chǎn)生比較高的沖擊涌流，為了避免電容器組與線路電感發(fā)生串聯(lián)諧振，可以串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娍蛊鳌?/span>

　　2.1.2 固定晶閘管和濾波器，調(diào)節(jié)電抗器

　　按照諧波要求設(shè)計(jì)，固定濾波器，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，能夠?qū)α鬟^(guò)電抗器的感性電流進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，使感性電流與并聯(lián)濾波器中多余的容性無(wú)功補(bǔ)償電流相互抵消，從而達(dá)到電流平衡，滿足功率因數(shù)要求。固定濾波器可以長(zhǎng)期投入使用，需要的晶閘管數(shù)量比較少，響應(yīng)速度非常快，調(diào)節(jié)性能好。

　　2.1.3 固定濾波器，調(diào)節(jié)飽和電抗器

　　固定濾波器，調(diào)節(jié)飽和電抗器的磁飽和程度，可以改變流入回路的感性電流。感性電流與并聯(lián)濾波器中的多余容性無(wú)功功率相互抵消，最終達(dá)到電流的平衡。固定濾波器的并聯(lián)濾波支路可以長(zhǎng)期投入使用，但是在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生諧波，會(huì)對(duì)設(shè)備造成一定的損耗，還會(huì)造成很大的噪聲。

　　2.1.4 固定濾波器、電容器和電抗器調(diào)壓

　　通過(guò)連接濾波器和電抗器電壓，調(diào)節(jié)降壓變壓器的低壓側(cè)母線電壓，可以達(dá)到無(wú)功出力的目的。從電氣壽命理論上來(lái)說(shuō)，調(diào)節(jié)的過(guò)程中，利用晶閘管通斷和分接開(kāi)關(guān)的無(wú)載調(diào)節(jié)是不受限制的，然而在實(shí)際的應(yīng)用中，通過(guò)加裝來(lái)提供穩(wěn)定的無(wú)功功率，可以達(dá)到濾波的目的。

　　2.1.5 使用有源濾波器

　　有源濾波器通過(guò)電力電子裝置產(chǎn)生電流，與和負(fù)序電流相位以及負(fù)荷中的諧波電流相互抵消，從而滿足電源對(duì)總諧波和無(wú)功電流的要求。這種補(bǔ)償方式比較靈活，調(diào)節(jié)速度比較快，而且不會(huì)和系統(tǒng)發(fā)生諧振現(xiàn)象，充分利用了有源補(bǔ)償?shù)撵`活性和可控性。

　　2.2 變電站的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)

　　變電站指的是利用不同電壓等級(jí)的配電線路為用戶提供電能的供電中心。變電站遵守“分級(jí)補(bǔ)償，就地平衡”的原則，使電力用戶和配電線路之間達(dá)到無(wú)功功率平衡。容性無(wú)功補(bǔ)償裝置的核心是補(bǔ)償主變壓器無(wú)功損耗，并兼顧負(fù)荷側(cè)的無(wú)功補(bǔ)償。由于主變壓器容量不同，所以容性無(wú)功補(bǔ)償裝置的容量也是不同的。無(wú)償裝置可以根據(jù)主變壓器容量的10%～30%來(lái)進(jìn)行配置，如果滿足35～110kV主變壓器最大負(fù)荷的時(shí)候，無(wú)償裝置的高壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.95。如果主變壓器單臺(tái)容量高于40MVA的時(shí)候，那么應(yīng)該為主變壓器配置多于2組的容性無(wú)功補(bǔ)償裝置。

　　2.3 配電線路的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)

　　配電線路的無(wú)功補(bǔ)償?shù)暮诵氖欠种Ь€路的無(wú)功功率平衡，補(bǔ)償分支線路的無(wú)功消耗，可以最大程度減少配電線路向主干線索取無(wú)功，降低無(wú)功損耗：根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要確定小分支和個(gè)別的配電變壓器的補(bǔ)償點(diǎn)以及補(bǔ)償容量對(duì)；確定補(bǔ)償點(diǎn)的時(shí)候盡量選擇負(fù)荷較大的分支線；分組補(bǔ)償容量的確定可以通過(guò)分支線路所帶配電變壓器的空載無(wú)功損耗；對(duì)于配電變壓器的負(fù)載無(wú)功損耗以用戶自主補(bǔ)償為主，如果用戶補(bǔ)償容量不足或者沒(méi)有進(jìn)行補(bǔ)償，那么應(yīng)該向主干線索取無(wú)功。