電氣自動化中無功補償技術
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電氣自動化中無功補償技術【1】
【摘 要】無功補償技術的使用過程具有一定的復雜性，需要技術人員熟練掌握無功補償專業知識，正確認識無功補償中存在的問題以及解決方法。
在電氣自動化的發展過程中，為了促進電力行業的穩定發展，就需將無功補償技術合理利用到供電系統中去，為電力系統的穩定和發展創造更高的價值。
本文根據筆者的實踐經驗，對無功補償技術原理、優勢及技術應用進行分析和探討。
【關鍵詞】電氣;自動化;無功;補償
1 無功補償技術原理
所謂無功補償技術，就是在電氣系統中扮演提升電網功率的角色，主要體現在系統中對供電變壓器損耗的有效降低，為供電公司提供良好穩定的供電環境。
而針對部分小型電力系統，無功補償主要用來調整系統中三相不平衡電流，而對于部分大型系統而言，無功補償為電網電壓的穩定性和安全性提供了有利的保障。
針對無功補償的工作原理而言，主要可分為兩個部分：有功功率、無功功率。
其中無功功率存在一個較為嚴重的問題，就是不能夠進行遠距離傳輸，所以只能針對末端用電的無功功率進行有效補償。
因此，需要在供電系統中安裝無功補償裝置，才能使無功補償設備正常運轉，并且能夠與配電變壓器相互抵消無功功率，以此實現提高功率因數的目標，進而也從整體上減少了供電系統中的無功功率。
2 無功補償技術在電氣自動化中的優勢
電氣自動化技術的發展，促進了我國很多行業的發展，尤其是減少了大量人力物力的依賴，不僅提高了工作效率，還提高運行的準確度，這無論是從社會發展角度來說，還是從某個具體行業來說，電氣自動化技術都起到了關鍵性的作用，但是電氣自動化水平越來越高使得電氣自動化技術的缺陷暴露的越來越明顯，尤其是在電能損耗方面，如果不能有效的改變這種現狀，這對能源，資源日益減少的我國來說，無疑是一個嚴重的問題。
因此在提高電氣自動化應用程度的同時，盡量減少電能的浪費，成為關鍵的問題，無功補償技術的發展正好彌補了電氣自動化的這個缺陷。
無功補償技術的研發和應用使得很多的電氣設備降低了自身的電能消耗，對節約能源起到了重要的作用，這種技術的應用本身也推動了電氣自動化技術的發展，為我國社會主義初級階段的建設做出了不可磨滅的貢獻。
無論哪種設備因為自身的原因，都會或多或少的存在無功功率的現象，假如電氣設備的電壓一直在額定電壓周圍波動，這時，電氣設備的無功功率與電壓之間就存在著一定的關系，通常情況下是，電壓減少，無功功率也會自然的減少，而在這種情況下，如果電力系統中的無功功率電源出現了問題，沒有辦法向系統自身提供一定的無功功率。
那么，就會出現系統停止工作的現象，而要讓系統繼續恢復運行的狀態，就要對其進行合適的無功補償，這樣不僅能夠有助于提升系統水平，還有利于減少設備的電能消耗，這對整個電力系統來說，意義是非常重要的，變相節約了電力行業的成本，提高了企業的經濟效益。
3 無功補償技術在電氣自動化中的應用
3.1 無功補償技術
如果應用在固定電抗器或者電容器上，那么兩者就會產生諧波，因此在具體的工程設計時，應該注意考慮有效的濾除諧波，在濾除的同時要保證增加功率因素以及減少負序。
這種方法最大的優勢就是投資成本低，操作簡便，劣勢就是當電容器合閘的時候，容易出現很強的過電壓，這樣就不能有效的多次進行投切，這就使動態補償達不到理想效果。
3.2 有源濾波器的應用
有源濾波器最大程度的實現了電源對總諧波的相關要求，并為額外電流的相互抵消提供了有利的保障。
由于安裝該裝置后，其產生的電流剛好與負序電流相位相反，正好可以相互抵消，大大降低了資源的利用率，也達到了很到的效果。
另外裝置還具有以下特點，(1)調節速度相對較快;(2)補償特性相對比較靈活;(3)性能穩定，在運行過程不會產生諧振現象。
雖然該裝置性能和使用效果較好，但該裝置價格昂貴，工程建設投資成本較高。
只能根據部分工程建設實際情況，斟酌配置適量的有源濾波器。
3.3 真空斷路器投切電容器的應用
該設備設計較為簡單，且成本較低，但是在應用過程中，電容器在合閘時會產生較大的過電壓，從而會導致設備因頻繁過負荷而損壞，通常情況下，開關只有一定的使用周期，如投切的次數太過于頻繁，則會對設備的補償工作造成一定程度的影響。
3.4 正確選擇無功補償裝置
由于用戶的用電負荷特性有所不同，所以在無功補償裝置的選擇上，要根據不同特性選擇相應屬性的無功補償裝置，也將無功補償的使用價值最大化。
(1)MSC裝置
一般來說，MSC裝置多用于連續性工作制度的工業企業中，該裝置能夠使用電設備在長期運行過程中幫助其用電負荷保持平穩狀態。
另外可將其安裝在低壓配電室，對一些無功負荷較小的設備進行集中性補償。
(2)TSC裝置
該裝置相比MSC裝置來說，有較強的無功補償能力，能夠針對大容量、大負荷的電氣設備進行補償，特別是一些負荷沖擊強和負荷電流變化較大的場合，若選用TSC裝置，就能夠取得很好的無功補償效果。
如某個變壓器容量高達1000kvA電壓廠，其中自然功率因數不超過0.6，根據該廠負荷沖擊強和無功量瞬時變大的特點，采用了TSC無功補償裝置，并在車間配電室對其進行集中補償，并采用編碼投切的方式對補償容量進行明確分組，進行無功補償后，其自然功率因素高達0.96，該裝置的補償效果立竿見影。
(3)MSC+TSC裝置
目前，該裝置多用于大型商場和高層住宅等用電場所，由于這些場所大多擁有較多的動力負荷和單相負荷，因此最好采用混合補償的方式。
也有一部分小區采用的是MSC裝置，但因小區白天通常電壓負荷較小，主要是電梯運行占據了大部分電壓負荷，因電梯運行的不連續性，導致MSC裝置在運行過程中投切頻率高，致使交流接觸器故障率較高，從而導致運行維修量大增，因此不適合使用MSC裝置。
根據該小區電壓特點，特使用MSC+TSC組合型無功補償裝置，考慮到小區內的電腦等電器量較多，在補償回路中連接了0.5%的電抗器，可有效防止因電器用電的斷續性而破壞裝置的運行狀態。
另外，在受電端裝配無功補償裝置，還能夠有效降低電網中無功功率的消耗量，并增加功率因數，經研究發現，將該裝置與有源濾波裝置相結合會有更好的補償效果。
4 變電站無功補償技術的應用
變電站是一個供電區域的供電中心，也是電網系統的一個重要組成部分，它是通過不同電壓等級的配電線路向所有用戶進行供電的。
一般情況下，配電線路以及電力用戶應按照“分級補償、就地平衡”的原則達到無功功率平衡，從而不會發生向變電站索要無功電力的現象。
無功補償裝置一般是以補償主變壓器無功損耗為主，適當地兼顧負荷側的無功補償，達到整個電力系統的相對平衡。
同時，容性無功補償設備的容量大小是可以根據變壓器容量大小來確定的，按照主變壓器容量大小的10%～30%進行配置，同時還需滿足主變壓器最大負荷達35～110kW時其高壓側功率因數不能小于0.95的要求，如果主變壓器的單臺容量大小在40M
VA以上時，那么就要求每臺主變壓器裝配不少于2組的容性無功補償裝置，這樣才能保證整個電網系統的相對平衡及正常運行。
5 配電線路無功補償技術的應用
在電網系統中，配電線路的數量很多，并占據著不可忽視的地位，配電線路的線損大約占到總線損的60%～70%，所以對配電線路進行無功補償在電氣自動化中是非常重要的，這將大大降低配電線路的功率損耗，避免不必要的資源浪費。
對配電線路進行無功補償的技術在歐美國家已經得到了非常廣泛的運用，目前我國也逐漸采用這一做法。
分支線路的無功補償基本上是按照以分支線路的無功功率平衡為主，對分支線路的無功消耗進行補償，在這個過程中要盡可能地減少分支線路向主干線路索要無功的現象，進一步降低無功功率的損耗。
在實際應用中，一般是以分支線路所帶配電變壓器的空載無功功率損耗來確定分組的補償容量，這樣可以在最大程度上充分利用資源，避免不必要的浪費，提高社會經濟效益。
6 結論
綜上所述，可知無功補償技術是非常重要的技術，尤其對電氣自動化行業來說，雖然無功補償技術有著獨一無二的作用，但是也不能盲目使用，只有經過仔細的調查研究，根據用電負荷的性質特點，合理選擇補償方案，配置補償裝置，才能保證在電氣自動化運用中補償效果最佳。
本文是筆者多年無功補償技術使用經驗的總結，希望為電氣自動化行業的發展提供借鑒。
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電氣自動化中的無功補償技術【2】
【摘要】隨著我國經濟的持續快速發展，電氣自動化也隨之獲得了更快更好的發展，其對于無功補償技術的應用也提出了越來越高的要求。
本文主要介紹分析了該項技術的涵義以及在電氣自動化中的運用，主要希望為同行業者提供更多的借鑒與參考。
【關鍵詞】無功補償技術;電氣自動化;應用
一、無功補償技術的涵義
無功補償技術是一種物理技術，它的原理為：用兩種裝置將容性與感性功率負荷連接到一條電路上，并且能夠對產生的能量進行互換或者替換。
通過這樣的裝置，可以通過運用容性負荷進行感性負荷產生的無功功率的輸出補償。
無功補償技術就是一種工作方式，把本屬于電網或者變壓器運作的無功功率改變為交流的電力電容器運作的無功功率，這樣，只要電力系統的工作狀態正常，它的節點電壓表現出的波動水平就可以被維持在指定的范圍之內。
無功補償技術在電氣自動化中獲得廣泛應用，不僅能促進電氣自動化的持續、健康發展，而且還能提高電氣自動化的運行效率。
同時，無功補償技術的運用，還能有效改變電力系統內部無功功率的流向，不斷提高整個電力系統的電壓。
此外，對于電能的有效節省，配電線路方面費用的減少，用戶使用成本的降低，該項技術都起到了非常重要的作用。
最重要的是，無功補償技術的運用，可以讓電網在更安全、更經濟、更穩定的狀態下運行。
二、國內發電廠對相關技術的研究現狀與評價
近年，隨著學界對外國相關技術的研究與探索，我國各類發電廠對電氣自動化的無功補償與諧波積極進行綜合治理，提出了很多無功補償的有效方案。
以下是這些補償技術的特點以及弊端：
(1)由固定電容器與電抗器組成的單調諧濾波器。
這種方案，在設計時就要指定需濾除的諧波，同時要兼顧功率因數的提高，負序的降低。
(2)真空斷路器與投切電容器的結合。
該方案最大的優點在于簡單、投資小;而缺點也很明顯，合閘時，由于電容器上產生了很高的電壓，很可能導致設備損壞。
考慮到開關的壽命有限，不能頻繁的操作，使動態補償效果大打折扣。
(3)固定濾波器與晶閘管的結合。
將反并聯的晶閘管串聯到電抗器上，來平衡濾波器中產生的多余補償電流，從而達到功率因數的要求。
該方案的優點是使濾波器的長期投入相對固定，并且晶閘管的需要數量不多，同時響應速度快，缺點同樣很明顯，它產生的諧波也會使效果大打折扣。
通過對電氣化在發電廠中該技術發展的現狀進行分析，可得出以下的結論：無功補償技術是隨著電氣自動化設備中的單相電力牽引負荷變化復雜和非線性因素增強而迫切需要被深入研究的;在新的階段，為了達到提高功率因數同時降低負序，從而構成有效的濾波方式，一些發電廠的變電站在無功補償技術與諧波的治理方面深入研究，已經提出了很多的應用方案;并聯混合濾波器作為一種無功補償方案具有很強的現實可能性，其實現方案利用無源補償大容量，具有靈活性和可控性。
三、如何合理使用無功補償
(一)深入地分析無功補償的應用方向和其基本的作用方式
對現代供電系統的評價，最重要的標準就是電能的質量，電壓又是電能質量的核心要素所在，目前常見的各種電氣自動化系統的無功狀況大多數都是由于功率因數和阻抗的問題，然后電網受到來自無功的影響，也就是說，牽引變壓器之間存在的阻抗引起了線路上的負荷，形成了難以指定的諧波，從而導致電網的波形畸變。
同時，電網波形畸變時，變化最明顯的基礎性指標就是電壓，而這就嚴重影響了電能的質量，進而會對電網的總體安全造成影響。
(二)注意電氣自動化系統的共性問題
無功補償技術不僅僅提高了自動化系統的整體安全性，同時還降低了浪費資源的可能性，而從兩個方面都可以降低行業的投入，不論是直接的還是間接的。
同時，安全性的提高還能降低事故的處理預算，從而提高資源的有效利用，全面的提高該應用的經濟效用。
我國還存在一種情況，國內對無功補償技術的研究多體現在變電站上，而忽略了這樣一種情況，發電廠的無功流傳輸到變電站且通過線路再傳送給低壓線路時就會形成無功流遠距離傳輸的情況，這種情形會產生更大的影響。
針對這種狀況，可以結合實際，根據片區來進行無功補償，通常情況下，220kV的變電站有很多的相應調節功能，它的負荷功率因索峰值能達到0.98，調節的容量隨地區不同而有所不同，所以無功補償更應用應該針對實際的用電情況，例如運用變壓器與變低側負荷結合來調整的方案，從而合理的配置產生的補償容量，避免無功發生倒送的情況。
雖然針對無功補償的技術手段已經趨于成熟，但是在應用方面依然存在著和與實際背離的情況，所以必須細化應用方案，提升應用效果。
(三)采用一些先進濾波技術
并聯混合式的有源濾波無功補償的方案是我國目前處于領先地位的混合式方案，這個方案不但能有效的解決一些問題，例如店里的牽引負荷產生的不可控變化造成的濾波器補償容量太大的問題，同時還能對一些大型的電氣自動化系統進行的協調式的調整，該技術是通過APF與LC的混合，是對諧波進行的注入式無功補償。
這種技術非常適用于低壓的電網，它的成本相對來說比較低，重要的是從效益與投資的比較來看，該技術是非常有性價比的。
四、結束語
無功補償技術作為電氣自動化的關鍵技術，其在整個的電力系統里起著極為重要的作用，不僅能提高電氣自動化的運行效率，并且能有效地節約資源，改善資源浪費的現狀。
當然，我們要繼續對無功補償技術不斷地研究，解決當前依然存在的難題。
參考文獻
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