浅谈电气自动化中无功补偿技术的应用

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  摘要:近年来,随着科技的飞速发展,并结合、借鉴外国的先进技术,我国将无功补偿技术广泛应用于电气自动化之中。本文通过分析无功补偿技术的作用及相关实现途径,重点阐述了无功补偿技术在电气自动化之中的实际应用,提出当前存在的些许不足,并针对性的提出相关完善措施。
  关键词:电气自动化;无功补偿技术;应用
  
  中图分类号: F407.6文献标识码:A 文章编号:
  
  随着经济与科技的共同进步,电气自动化技术也产生了日新月异的发展,目前社会上许多领域和产业都应用到了電气自动化技术, 而无功补偿技术是最为适合解决电气自动化系统非线性问题的技术。
  1 无功补偿技术的作用及实现途径
  1.1 无功补偿技术的作用
  (1)提高电网及负载的功率因数,降低输电线路立即用电设备所需容量,节省能耗。
  (2)稳定电网电压,提高电网质量。通过在长距离输电线路中安装合适的动态无功补偿装置,配置适当的调节器,可以提高系统的稳定性及输电能力及电力系统的抗干扰能力。
  (3)在三相负载不平衡的场合,无功补偿技术可对三相视在功率起到平衡作用。
  (4)装设静止无功补偿器(SVS)可以改善电网的电压波形,从而起到减小谐波分量的作用,并解决负序电流问题,对电容器、电缆、电机、变压器等,还能避免高次谐波所引起的附加电能损失,避免局部过热。
  1.2 无功补偿技术的实现途径
  1.2.1 组成谐波滤器
  通过安装固定的电容器及电抗器,从而组成较为简单的谐滤波器。在设计谐滤波器的过程之中,安装人员应当注重结合电容器及电抗器的实际功率,确保该谐滤波器在运行的过程中,可以有效地提高功率因数,从而起到降低负序的作用。
  1.2.2 使用真空断路器
  通过应用真空断路器,不仅成本投入小,而且该方法操作简便。但是当真空断路器合闸之后,电容器将会产生过高的电压,降低了整体的动态补偿效果。
  1.2.3 通过固定滤波器、电容器、电抗器进行组合调压
  通过组合调压固定滤波器、电容器、电抗器,调节降压变压器的低压侧的母线电压来调节连接在低压侧母线上的滤波器或电抗器的电压,以此来达到改变其无功出力的目的。从理论上来说,在调节时将晶闸管通断,并分接开关无载调节,并不会影响电气自动化设备的使用寿命。
  2 无功补偿技术在电气自动化中的应用
  随着当前电气化程度及先进技术的发展,我国通过补偿或控制无功功率可以有效减少电力系统的功率传输损失、增加有功功率的传输能力,从而维持稳定的供电电压。我国的无功补偿技术主要是通过基波下补偿牵引负荷的感性无功功率,减少企业用电设备的无功功率需要量,从而提高电气的功率因数,并降低负荷,以便构成有效的滤波通路,从而将指定的谐波抵消掉。
  2.1 真空断路器投切电容器
  由于真空断路器不仅体积小、耐用、灭弧性能好、安全性高,而且维护量小,使用时可以频繁操作。当前广泛应用于中压系统及配电电网之中,然而,真空断路器在合闸时,断路器断口部分会出现极高的过电压,容易损坏设备。虽然真空断路器可以频繁使用,但是由于其开关容易损坏,在使用时并不能过于频繁的投切,造成动态补偿效果不佳。
  2.2 固定滤波器和晶闸管调节电抗器
  固定滤波器可以长期投入使用,但晶闸管数量需求较少,而且速度极快。反井联晶闸管与电抗器串联,可以将井联滤波器中的多余容性无功补偿电流抵消掉,使其相互平滑,达到功率因数的要求。但是通过使用固定滤波器与晶闸管调节电抗器的方式,会有谐波现象产生。
  2.3 固定滤波器和晶闸管调节变压器
  固定滤波器和晶闸管调节变压器主要通过高漏抗变压器来制造麻烦,有功损耗较大。因此,此种补偿方式缺陷较大,不适宜广泛推广与应用。
  2.4 固定滤波器、可控饱和电抗器
  如上所述,固定滤波器虽然可以长期投入使用,但是由于它会产生谐波,容易损坏设备,而且运作时噪声污染较大。此种无功补偿方式主要通过调节饱和电抗器的磁饱和程度,以此来改变流入回路的感性电流。通过将感性电流与井联滤波器中的多余容性相互抵消,达到平衡。
  2.5 有源滤波器和无源滤波器
  由于无源滤波器的容量极大,加上有源滤波器灵活度高、可控性高,通过使用有源滤波器将所产生与负荷中的谐波电流与其相反的谐波电流相互抵消,达到电源对总谐波电流量的要求。然而,此种无功补偿技术仍处于研发阶段,尚未真正投入实际应用之中。
  2.6 固定滤波器、电容器和电抗压器的调压
  这种无功补偿技术主要是通过调节降压变压器的低压侧母线电压来调节并连接低压母线上的滤波器或变电抗器电压。其中,通过使用晶闸管通断和分接开关的无载调节,在实际应用过程中,主要是以加装来提供稳定的无功功率,最终实现滤波的作用。
  2.7 有源滤波器
  有源滤波器的补偿灵活度高,而且调节速度比较快,并且不会与系统发生谐振反应。此种无功补偿技术主要是通过将电力电子装置所产生与负荷中的谐波电流与其负序电流相位相反的电流互相抵消中和,从而达到电源对于总谐波与无功电流量的总体要求。但是,此种无功补偿技术的实际应用推广不大,主要是由于电力电子设备的价格非常昂贵。
  3 无功补偿技术存在的问题及完善方法
  3.1 无功补偿技术存在的问题
  当前,我国的无功补偿技术在电气自动化中的应用研究处于初步阶段,尚存在较多不足之处。由于无功补偿技术仍不够完善、分设计不合理,加上设备本身存在的问题,在将无功补偿技术应用于电气自动化中,影响着电气自动化系统的实际运行情况及运行效果。
  (1)电容器的抗谐波作用会缩短电容器的使用寿命,而且电容器会通过放大谐波,使得系统受干扰情况更为严重。
  (2)无功补偿的容量配置不合理,使得变电站的负荷变化不平衡,在高负荷时功率因数过低,低负荷时功率因数又过高。
  (3)由于无功向配电网倒送,不仅增加了电网的损耗,而且使得电压偏高,增加配电线路的负担。而且大量无功潮流从发电厂通过高压变电站与输电线路向低压变电站输送,导致大量无功潮流远距离传输。
  3.2 无功补偿技术的完善方法
  只有通过完善无功补偿技术与配网的结合,才能将无功补偿技术更好的应用于电气自动化之中。电气科研人员应当尤其注重对无功补偿技术与配网方面的研究,因为通过结合无功补偿技术与配网,可以有效的减少电流在流通过程中所发生的的损耗,从而达到降低能耗、节省能源的目标。
  另外,通过完善无功补偿技术与配网的结合,还可以有效降低变压器的负荷功能,从而使得我国的电气自动化行业更加蓬勃发展。
  4 结语
  当前,随着电力电子技术与科技的飞速发展,通过研究并分析,无功补偿技术应用于电气自动化之中,在不改变变压器原先设计的基础上增加了变压器的带载容量,不仅可以有效降低网损,节省能耗,而且大大提高了电气设备的运作效率。由此可见,无功补偿技术的设计与使用在提高供电系统电能质量及企业的经济效益、社会效益上起着重大作用。
  
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