電氣自動化中的無功補償技術分析

1、<p>　　電氣自動化中的無功補償技術分析</p><p>　　摘要：隨著社會的發(fā)展與進步，我們越來越重視電氣自動化，重視電氣自動化中的無功補償技術分析對于現(xiàn)實生活中具有重要的意義。本文主要介紹電氣自動化中的無功補償技術的有關內(nèi)容。 </p><p>　　關鍵詞；電氣；自動化；無功補償；原理；技術；應用； </p><p>　　中圖分類號： F407.6文

2、獻標識碼： A 文章編號： </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　近幾年來，電氣自動化行業(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)中電氣自動化設備的單相電力牽引負荷變化復雜，受非線性因素的影響較大，對此，可以在電氣自動化的基礎上給予無功補償，充分發(fā)揮無功補償技術在電力系統(tǒng)中的作用。 </p><p>&

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

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)點電壓所具備的波動水平能夠維持在規(guī)定的范圍內(nèi)，當電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，節(jié)點電壓可以提供充足的無功支持服務，避免電力系統(tǒng)出現(xiàn)電壓崩潰的現(xiàn)象。 </p><p>　　二、無功補償工作原理 </p><p>　　將具有感性功率負荷的裝置與容性功率負荷的裝置并聯(lián)接于同一電路中，能量會在這兩種負荷之間相互交換。在這樣的前提下，

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

6、作用，改變系統(tǒng)內(nèi)無功功率的流動，使整個系統(tǒng)的電壓水平不斷提高，同時節(jié)約電能，縮小系統(tǒng)中配電線路開支的費用，降低用戶成本，使電網(wǎng)能夠更安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定地運行。無功補償通?？梢苑Q為無功電壓控制服務或者無功支持服務，主要指發(fā)電機組或者其他無功補償設備吸收電網(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)點電壓所具備的波動水平能夠維持在規(guī)定的范圍內(nèi)，當電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，節(jié)點電壓可以提供充足的無功支持服務，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)中的電機組或者其他無功補償設備，其所吸收的無功功率，與所加電壓有著非常密切的關系，如表1。 </p><p>　　在額定電壓四周，當電壓出現(xiàn)上升的趨勢時，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，減少電壓向電力系統(tǒng)吸收的無功功率，使整個電力系統(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償。無功電壓調(diào)整是電力系統(tǒng)中輔助的服務，對整個電力系統(tǒng)有著非常重要的意義，是其穩(wěn)定、安全運行的重要保障，同時可以提高電力系統(tǒng)中電能的質(zhì)量，減少電力系統(tǒng)中電網(wǎng)的有功損耗，促進電力系統(tǒng)中傳輸效率的提高，達到節(jié)約電能的目的。無功服務與有功服務有著明顯的區(qū)別，相對于有功服務，無功服務具有以下幾個特點： </p><p>　?。?）手段具備多樣性的特點。有功主要通過發(fā)電機獲取，而無功除了通

9、過發(fā)電機獲取外，還可以通過靜止無功補償器及相關的調(diào)相機獲取，抑或通過輸電線路獲取，其獲取手段具備多樣性的特點。 </p><p>　?。?）分析過程較復雜。用戶的發(fā)電費用通常為有功服務所開支的費用，無功服務在運行中所需的費用比較小，但其投資費往往比較大，過程也相對比較復雜。目前，電網(wǎng)運營具備較高的商業(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的，而是由多個參與者共同承擔。發(fā)電廠及其用戶除了滿足個人的電壓

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，因此與有功服務相比，其定價問題往往比較復雜。 </p><p>　?。?）供應出現(xiàn)地域性的特點。若對無功進行遠距離地輸送，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)濟效益低下，不利于節(jié)能工程的進展，因此，對于無功功率，應盡可能地減少或者避免遠距離的傳輸，而應選擇近距離的輸送。從這個角度分析，無功供應的地域性十分明顯

11、。 </p><p>　?。?）電壓控制具備分散性的特點。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，因此必須控制多個節(jié)點的電壓，方可達到控制電力系統(tǒng)中整個電壓的目的，所以說，電壓控制具備分散性的特點。 </p><p>　　四、無功補償技術在電氣自動化中的應

12、用 </p><p>　　近年來，我國的電氣自動化方面對于無功補償技術和諧波綜合治理方法進行了多種深入研究，其中大部分都是力求在基波下補償牽引負荷的感性無功功率，對于提高電氣的功率因數(shù)、降低負荷以及構成有效的濾波通路、濾除、抵消指定諧波有著重要作用.以下是對無功補償技術應用的特點分析： </p><p>　　真空斷路器投切電容器。這個設備的主要特點是簡單并且投資較小，但是卻具有一定的缺點，

13、那就是在合閘時，電容器上會產(chǎn)生很高的過電壓，可能會導致設備的損壞，此外還由于開關壽命的限制，所以不能對其進行頻繁的投切，最終影響了動態(tài)補償?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償電流相抵消，最終達到平衡，以滿足其對功率因數(shù)的要求，其特點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，響應的速度也較快，其缺點是會產(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，最終達到一個平衡點，其特點是固定濾波器的并聯(lián)濾波支路可以長期投入，但是會產(chǎn)生諧波，對于設備來說有一定的損耗，噪聲也相對較大。 </p><p>　　有源濾波器。有源濾波器是使用電力電子裝置產(chǎn)生與負荷中的諧波電流以及和負序

15、電流相位相反的電流，讓其得到相互抵消，最終滿足電源對總諧波和無功電流的要求，其方案特點：補償比較靈活，調(diào)節(jié)速度較快，而且不會和系統(tǒng)發(fā)生諧振現(xiàn)象，不過有一點要注意，那就是電力電子設備的價格比較昂貴。 </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，但是在實際的應用過程中，可以通過加裝來提供穩(wěn)定的無功功率以及實現(xiàn)濾波作用。 </p><p>　　有源濾波器和無源濾波器。對于這一無功補償技術的應用而言，不得不承認尚處于研究階段，在采用有源濾波器產(chǎn)生和負荷中諧波電流相反的諧波電流的基礎上，使得其相互抵消，最終滿足電源對總諧波電流的要求，其特點是充分利用了無源補償大容量和有源補償?shù)撵`活性、可控性的特性。盡管，就我國的

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

18、圖2補償裝置拓撲結構 </p><p><b>　　結束語 </b></p><p>　　無功補償技術是電氣化自動中關鍵的技術之一，在電力系統(tǒng)中起著不可或缺的作用，對降低網(wǎng)絡降損，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)專家預測，未來功率器件所具備的容量將不斷提高，選擇有源濾波器實施諧波抑制，柔性交流輸電系統(tǒng)技術，給予無功功率補償，是未來電力自動化系統(tǒng)主要

19、的發(fā)展方向。因此需要我們對無功補償技術不斷地進行開發(fā)，發(fā)揮其應用潛能。 </p><p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1]王杰.阮映琴.傅樂.計及動態(tài)負荷的電力系統(tǒng)靜止無功補償器(SVC)與發(fā)電機勵磁控制[N].中國電機工程學報.2006. </p><p>　　[2]趙增輝.高景貴.杜治宏.供配電系統(tǒng)無功補償及諧波抑