電氣自動化中的無功補償技術(shù)

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電氣自動化中的無功補償技術(shù)

　　電氣自動化中的無功補償技術(shù)，下面帶來電氣自動化中的無功補償技術(shù)相關論文范文，歡迎閱讀。

　　電氣自動化中的無功補償技術(shù)【1】

　　【摘要】隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，科技水平不斷提高，電氣自動化技術(shù)及設備在社會各個部門中的應用日益廣泛。

　　針對功率因數(shù)偏低的影響，無功補償技術(shù)的應用，在提高電氣自動化供電質(zhì)量的同時，還能最大限度的降低電能損耗量，由此受到人們的青睞. 本文根據(jù)筆者工作經(jīng)驗，對無功補償技術(shù)在電氣自動化中的應用進行了探討。

　　【關鍵詞】無功補償;電氣;自動化;應用

　　引言：在我國科技與經(jīng)濟快速進步的同時，電氣自動化領域也發(fā)生著日新月異的變化，供電、高鐵等領域中都應用了電氣自動化技術(shù)。

　　無功補償技術(shù)是電力系統(tǒng)重要的節(jié)能技術(shù)，通過降低電力網(wǎng)絡和變壓器的損耗，有助于達到節(jié)能減排的目標。

　　一、無功補償和特點

　　1.1 無功補償?shù)淖饔?/p>

　　無功補償主要是通過在負荷端和電力網(wǎng)處安裝電容器或調(diào)相機等無功電源來降低其運作能耗和維持其電壓水平。

　　1.2 無功補償?shù)奶攸c

　　電網(wǎng)中，產(chǎn)生無功功率量最大的設備主要是變壓器和異步電動機，其中一部變壓器的無功功率是運作功率的50%，而異步電動機是60%，其他設備如電抗器、供電線路和整流設備無功功率也占運作功率的20%。

　　從上述數(shù)據(jù)可知，電網(wǎng)中的無功功率主要源于變壓器、供電線路和異步電動機等設備。

　　應用無功補償技術(shù)，能夠有效補償耗費的大量無功功率，從而改善電網(wǎng)的電功率因素，確保諸多電力設備節(jié)能高效運作。

　　二、無功補償技術(shù)

　　2.1 電力負荷的功率因數(shù)

　　功率因數(shù)的定義為變壓器和電網(wǎng)等設備中有功功率占其可視功率的比例。

　　通常來說，電網(wǎng)都期望高功率因數(shù)運行，高功率因數(shù)的實現(xiàn)主要通過降低傳輸設備無功功率的比例和減少有功功率的損失來實現(xiàn)的，科學合理地提高用戶的功率因數(shù)，盡可能地發(fā)揮供電設備改善電壓的質(zhì)量。

　　2.2 并聯(lián)電容器補償無功功率的作用及方法

　　2.2.1 并聯(lián)電容器無功補償?shù)淖饔?/p>

　　在電網(wǎng)和負荷端安裝電容器，能夠通過無功補償有效的降低無功功率的比例，不僅能夠減少電網(wǎng)線路的損耗，而且還能夠確保電壓穩(wěn)定，是一項改善供電質(zhì)量和節(jié)能環(huán)保的技術(shù)。

　　提高功率因數(shù)不僅可以有效地降低電網(wǎng)有功功率的損耗量，可以有效地降低電網(wǎng)的無功功率的消耗量，而且又可以有效地提高了變壓器與電線路容量利用率及減少電壓降。

　　所謂的并聯(lián)補償就是把被補償設備和電容器直接并接到同一個電路上去，來不斷地提高功率因數(shù)。

　　通常將無功補償技術(shù)中采用的電容器叫做并聯(lián)電容器，此種無功補償技術(shù)已經(jīng)被廣泛推廣于電網(wǎng)行業(yè)。

　　2.2.2 無功補償電壓的調(diào)整

　　在電網(wǎng)和負載側(cè)安裝并聯(lián)電容器，電容器的接入和切斷極大程度的影響了變壓器電壓狀況，因而在應用過程中，變壓器電壓質(zhì)量能夠借助電容器的接入和切斷來進行改善。

　　三、無功補償設計的基本要求

　　3.1 在設計中的變壓器臺數(shù)和容量、電動機選擇要合適，降低線路的感抗。

　　當工藝條件與要求相符合時，可以通過同步電動機的采用和空歇工作制設備的選用等措施，將用電單位的自然功率因數(shù)提高。

　　3.2 在以提高自然功率因數(shù)的方法進行處理后，仍然無法滿足要求的時候，可以通過無功補償裝置達到目的，多采用并聯(lián)電力電容器。

　　如果10kV 或35kV 的高壓電單位的功率因數(shù)在0.9以上，或低壓供電單位的功率因數(shù)在0.85 以上，以并聯(lián)電力電容器做為無功補償。

　　3.3 以電力電容器做為無功補償?shù)难b置，要將平衡原則做為主要原則。

　　低壓的無功負荷通過低壓電容器進行補償，高壓部分的無功負荷通過高壓電容器進行補償。

　　容量比較大且負荷平衡、使用頻率較高的用電設備的無功計算負荷大于100Kvar 時，可在設備附近就地補償。

　　四、無功補償裝置的選擇

　　在實際工作中要認真分析用電負荷特性，根據(jù)不同用電負荷選用不同的無功補償裝置。

　　4.1 TSC 裝置

　　適用于含有大量沖擊性負荷的容量較大、負荷的電流瞬時變化很大，負荷沖擊強、無功負荷瞬時變化大的場合。

　　在這種情況下，若采用MSC 無功補償裝置，電容器根本無法投入運行，不是電容器損壞就是交流接觸器燒毀。

　　若選用TSC無功補償裝置，就可以取得很好的補償效果。

　　例如某壓延廠，變壓器容量為1000kV・A，自然功率因數(shù)在0.6 以下，負荷沖擊強、無功量瞬時變化大，根據(jù)其負荷特性采用TSC無功補償裝置，在車間配電室內(nèi)進行集中補償，總補償容量為330kvar，共分12組(1 組10kvar、1 組20kvar、10 組30kvar)，采用編碼投切方式。

　　4.2 MSC+TSC 裝置

　　適用于高層住宅區(qū)、大型商場、寫字樓等用電場所，這些場所既存在較多的單相負荷又有電梯、空調(diào)等動力負荷。

　　這類負荷采用MSC+TSC 混合補償方式可取得較好的補償效果。

　　例如某小區(qū)原有的無功補償采用MSC 裝置，白天照明負荷很小，主要是電梯負荷(啟動頻繁、運行時間短)，MSC 無功補償裝置既不能滿足補償度的要求，又由于頻繁投切使交流接觸器故障率很高，運行維修量很大，所以就將補償柜退出。

　　五、電氣自動化中應用無功補償?shù)默F(xiàn)狀

　　近些年，我國對電氣自動化中的無功補償技術(shù)做了很多深入的研究，為了構(gòu)成有效的濾波通路、濾除諧波、降低負荷、提高電氣的功率因數(shù)，其中很多無功補償技術(shù)的引用目的都是在基波下牽引負荷的感性無功功率，這些無功補償技術(shù)主要有以下幾種：

　　5.1 真空斷路投切電容器此設備簡單且投資小，但是在合閘的時候會產(chǎn)生過高的電壓，容易導致設備發(fā)生損壞，而且對于這個設備，不能有過于頻繁的投切。

　　因為它受到開關壽命的限制。

　　5.2 可控飽和電抗器這個設備是通過對電抗器飽和程度的調(diào)節(jié)來改變整個回路的電流，主要讓并聯(lián)濾波器中的多余容性無功功率被感性電流抵消從而達到平衡點。

　　此設備的特點是可以在電氣自動化系統(tǒng)中長期投入;但是它會產(chǎn)生諧波、噪聲較大、對設備來說也會產(chǎn)生一定的損耗。

　　六、電氣自動化中合理應用無功補償?shù)牟呗?/p>

　　6.1 深入分析無功補償在電氣自動化中應用的基本方式和方向。

　　在供電系統(tǒng)中，一個非常重要的評價標準是電能質(zhì)量，而電壓是電能質(zhì)量的最核心的影響因素。

　　常見的很多關于電氣自動化系統(tǒng)出現(xiàn)無功狀況多是受到阻抗問題和功率因素問題的影響。

　　我國的電氣化鐵路對無功補償?shù)膽弥饕绞绞茿T 供電方式，用的是SCOTT變壓器，用晶閘管電子開關來控制電容的投切。

　　這個策略在我國鐵路的現(xiàn)狀上看來，能夠很大程度上的降低較長輻射路線上存在的負序問題。

　　6.2 采用并聯(lián)混合有源濾波器等先進技術(shù)和管理方式。

　　目前國內(nèi)較為先進的混合式解決方案主要是并聯(lián)混合式有緣濾波的無功補償方案。

　　此方案能夠解決由電力牽引負荷的不可控制的變化帶來的電力濾波器補償量過大的問題，這個方案同時也是對大型電氣自動化系統(tǒng)的補償技術(shù)的協(xié)調(diào)調(diào)整方案其主要通過LC和APF的混合，對諧波進行注入式的無功補償。

　　這種方案的成本相對比較低、效益與投資性價比高、適用于低壓電網(wǎng)。

　　七、結(jié)語

　　無功補償技術(shù)是電力系統(tǒng)重要的節(jié)能技術(shù)，通過降低電力網(wǎng)絡和變壓器的損耗，提高電力網(wǎng)絡的功率因數(shù)，應用合理的補償裝置，減少電網(wǎng)電壓波動和限制電網(wǎng)諧波的產(chǎn)生。

　　將無功補償技術(shù)應用到電氣自動化當中時，應當時刻結(jié)合電氣自動化系統(tǒng)的具體情況，對不同的系統(tǒng)進行對號人座，根據(jù)系統(tǒng)自身的特點和系統(tǒng)功能的要求選擇恰當?shù)臒o功補償技術(shù)。

　　參考文獻：

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　　[3] 叢民滋，無功補償技術(shù)在定西配電網(wǎng)中的應用[J]. 水利電力機械，2007(10).

　　電氣自動化中的無功補償技術(shù)【2】

　　摘要：自動化電氣設備中日益增強的非線性因素與變化規(guī)律日益復雜的單向電力牽引負荷增加了電網(wǎng)中負序、諧波的注入量和無功功率，對電力系統(tǒng)造成了危害。

　　本文首先分析了在電氣自動化中無功補償技術(shù)的作用，進而簡要闡述了無功補償技術(shù)在電氣自動化中的應用，以保護電網(wǎng)系統(tǒng)，提高電氣自動化控制設備的穩(wěn)定性。

　　關鍵詞：電氣自動化;無功補償技術(shù)

　　1前言

　　所謂無功補償，是指在電力網(wǎng)和負荷端設置無功電源，如電容器、調(diào)相機等，以保證電力網(wǎng)和負荷端電壓水平處于正常運行范圍內(nèi)。

　　由于電網(wǎng)系統(tǒng)中電氣設備的負荷變化較為復雜，非線性影響因素多，導致系統(tǒng)中常常會出現(xiàn)諧波大、較高的無功功率等問題，大大影響了電氣自動化水平的提高。

　　而無功補償技術(shù)的應用，恰恰可以在當電力系統(tǒng)的無功功率電源出現(xiàn)問題而無法向系統(tǒng)提供一定的無功功率時，可以對系統(tǒng)進行合適的無功補償，這樣就可以為電氣系統(tǒng)提供負載所消耗的無功功率，降低了供電線路和變壓器輸送無功功率造成的電能損耗，保證了電能穩(wěn)定運行。

　　可以說，無功補償技術(shù)已成為了電氣自動化中重要的一部分。

　　為此，本文著重就電氣自動化的無功補償技術(shù)做一探討，以做拋磚引玉之用。

　　2無功補償技術(shù)的作用

　　2.1提高電壓質(zhì)量

　　把線路中電流分為有功電流la和無功電流lr，則線路中的電壓損失：

　　△U=3×(IRu+IXr)=3×(PR+QXl)/U

　　式中：P--有功功率，KW;

　　Q--無功公路，Kvar;

　　U--額定電壓，KV;

　　R--線路總電阻，Ω;

　　XI--線路感抗，Ω。

　　因此，提高功率因素后可減少線路上傳輸?shù)臒o功功率Q，若保持有功功率不變，而R、XI均為定值，無功功率Q越小，電壓損失越小，從而提高了電壓質(zhì)量。

　　2.2提高了變壓器的利用率，減少投資

　　功率因數(shù)由cosφ1提高到cosφ2，提高變壓器利用率為：

　　△S%=(S1-S2)/S1×100%=[(1-cosΦ1/cosΦ2)×100%]

　　由此可見，補償后變壓器的利用率比補償前提高△S%，可以帶更多的負荷，減少了輸變電設備的投資。

　　2.3減少用戶電費支出：1.可避免因功率因數(shù)低于規(guī)定值而受罰;2.可減少用戶內(nèi)部因傳輸和分配無功功率造成的有功功率損耗，電費可相應降低。

　　2.4提高電力網(wǎng)傳輸能力。

　　有功功率和視在功率的關系式為：P=Scosφ，可見，在傳輸一定有功功率的條件下，功率因素越高，需要電網(wǎng)傳輸?shù)墓β试叫　?/p>

　　3無功補償技術(shù)在電氣自動化中的應用

　　3.1主要方案

　　3.1.1真空斷路器投切電容器

　　這種補償方式中電容器組利用高壓母線上電壓互感器的一次繞組電阻放電，一般不裝設專門的放電裝置。

　　為防止電容器高壓擊穿，在電容器組中接有熔斷器作為短路保護。

　　為降低電容器組在合閘時產(chǎn)生的沖擊涌流及防止電容器組與線路電感發(fā)生串聯(lián)諧振，可串聯(lián)適當?shù)碾娍蛊鳌?/p>

　　它能有效地對高壓母線前主變壓器、高壓線路及電力系統(tǒng)無功功率進行補償，能有效地提高工廠的功率因數(shù)，而且總投資少。

　　但這種方法仍存在一定的劣勢，那就是當電容器合閘時，容易出現(xiàn)很強的過電壓，這樣就不能有效的多次進行投切，那么動態(tài)補償效果也不那么好了。

　　3.1.2固定濾波器和晶閘管調(diào)節(jié)電抗器

　　固定濾波器按諧波要求設計，反并聯(lián)晶閘管與電抗器串聯(lián)，通過改變晶閘管觸發(fā)角，來對降壓變壓器中低壓側(cè)母線電壓進行調(diào)節(jié)以及對連接于低壓母線上的電抗器和濾波器進行控制，從而使無功出力得到改變。

　　其優(yōu)點是需要的晶閘管數(shù)量少，響應速度快，調(diào)節(jié)性能好。

　　目前，對于無緣過濾器和有源濾波器相結(jié)合的技術(shù)還在研究中，使用有源濾波器所產(chǎn)生的諧波電流和負荷重的諧波電流是相反的，在應用時它們是通過相互之間抵消來達到總諧波電流的基本要求的。

　　在實際的應用中，還可以通過加裝來確保無功功率的穩(wěn)定性，以有效實現(xiàn)濾波。

　　3.1.3可控飽和電抗器和固定濾波器相結(jié)合的模式

　　調(diào)節(jié)飽和電抗器通過磁飽和程度來對流入的感性電流加以改變，使其能夠和并聯(lián)濾波器中的無功功率保持平衡。

　　其優(yōu)點是固定濾波器的支路屬于長期投入，在濾波器中能夠產(chǎn)生和負序電流、負荷重諧波電流相反的電流，通過相互抵消對無功電流、電源總諧波要求加以滿足。

　　3.2變電站無功補償技術(shù)

　　變電站是一個供電區(qū)域的供電中心，用不同電壓等級的配電線路向用戶供電。

　　按照"分級補償，就地平衡"的原則，配電線路和電力用戶應該基本達到無功功率平衡，不向變電站索取無功電力。

　　容性無功補償裝置以補償主變壓器無功損耗為主，并適當兼顧負荷側(cè)的無功補償。

　　容性無功補償裝置的容量可根據(jù)主變壓器容量來確定，可按主變壓器容量的10%～30%配置，并滿足35～110kv主變壓器最大負荷時，其高壓側(cè)功率因數(shù)不低于0.95的要求。

　　當主變壓器單臺容量為40mva及以上時，每臺主變壓器應配置不少于兩組的容性無功補償裝置。

　　3.3配電線路的無功補償

　　電力網(wǎng)中，配電線路數(shù)量很多，其線損約占總線損的60%-70%。

　　因此，對配電線路進行無功補償，降低配電線路的功率損耗十分重要。

　　在配電線路中，主要是采用分支線路補償法，即，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，盡可能減少分支線路向主干線索取無功，從而減少無功損耗。

　　在進行無功補償時，主要注意以下幾點：(1)以分支線路所帶配電變壓器的空載無功損耗來確定分組補償容量;(2)選擇負荷較大的分支線確定補償點;(3)對于小分支和個別的配電變壓器，可視為主干線上的近似均勻負荷，可按需要確定補償點和補償容量(補償空載無功損耗);(4)所有配電變壓器的負載無功損耗均以用戶自主補償為主，如果用戶未進行補償或補償容量不足，仍需向主干線索取無功。

　　目前，對配電線路進行無功補償，在美、英等發(fā)達國家已經(jīng)得到了廣泛應用，但在我國是近年來才開始逐漸應用。

　　從目前的補償方式和效果來看，線路的補償容量是按配電變壓器的空載無功損耗來確定的。

　　這種方法還不是最優(yōu)的補償方法，因為一旦線路帶上負載以后，如果用戶補償設備投入不足，線路就會處于欠補償狀態(tài)。

　　但從當前我國配電線路無功補償?shù)膽脕砜�，能達到這樣的效果，已經(jīng)不錯了。

　　4結(jié)束語

　　總而言之，對電氣自動化行業(yè)來說，無功補償技術(shù)是非常重要的技術(shù)，它可提高功率因數(shù)及減少設備容量和功率損耗，穩(wěn)定電壓和提供供電質(zhì)量。

　　目前，無功補償技術(shù)在電氣自動化中得到了廣泛應用，在電氣功率的提高上起到了積極的作用。

　　但盡管無功補償技術(shù)的作用非常大，但也不能盲目地應用于電氣自動化中。

　　在實際的應用中，若配網(wǎng)中通過變壓器、線路的電能損耗和功率較多時，應在對受電端安裝無功補償裝置時，要有效減少負荷無功功率的損耗;在安裝片區(qū)變電站的無功補償裝置時，要合理配置它的補償容量，以防止出現(xiàn)無功倒送的現(xiàn)象。

　　因此，需要我們對電氣自動化和無功補償技術(shù)的結(jié)合做更為深入的研究，以取得更大的經(jīng)濟效益，為推動我國經(jīng)濟發(fā)展的整體水平做出更大的貢獻。

　　參考文獻：

　　[1]柴虹. 無功補償技術(shù)在電氣自動化中的應用分析[J].硅谷，2014(21).