电气自动化中无功补偿技术

时间：2021-01-18 20:56:46 电气自动化毕业论文我要投稿

电气自动化中无功补偿技术

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　　电气自动化中无功补偿技术【1】

　　【摘要】无功补偿技术的使用过程具有一定的复杂性，需要技术人员熟练掌握无功补偿专业知识，正确认识无功补偿中存在的问题以及解决方法。

　　在电气自动化的发展过程中，为了促进电力行业的稳定发展，就需将无功补偿技术合理利用到供电系统中去，为电力系统的稳定和发展创造更高的价值。

　　本文根据笔者的实践经验，对无功补偿技术原理、优势及技术应用进行分析和探讨。

　　【关键词】电气;自动化;无功;补偿

　　1 无功补偿技术原理

　　所谓无功补偿技术，就是在电气系统中扮演提升电网功率的角色，主要体现在系统中对供电变压器损耗的有效降低，为供电公司提供良好稳定的供电环境。

　　而针对部分小型电力系统，无功补偿主要用来调整系统中三相不平衡电流，而对于部分大型系统而言，无功补偿为电网电压的稳定性和安全性提供了有利的保障。

　　针对无功补偿的工作原理而言，主要可分为两个部分：有功功率、无功功率。

　　其中无功功率存在一个较为严重的问题，就是不能够进行远距离传输，所以只能针对末端用电的无功功率进行有效补偿。

　　因此，需要在供电系统中安装无功补偿装置，才能使无功补偿设备正常运转，并且能够与配电变压器相互抵消无功功率，以此实现提高功率因数的目标，进而也从整体上减少了供电系统中的无功功率。

　　2 无功补偿技术在电气自动化中的优势

　　电气自动化技术的发展，促进了我国很多行业的发展，尤其是减少了大量人力物力的依赖，不仅提高了工作效率，还提高运行的准确度，这无论是从社会发展角度来说，还是从某个具体行业来说，电气自动化技术都起到了关键性的作用，但是电气自动化水平越来越高使得电气自动化技术的缺陷暴露的越来越明显，尤其是在电能损耗方面，如果不能有效的改变这种现状，这对能源，资源日益减少的我国来说，无疑是一个严重的问题。

　　因此在提高电气自动化应用程度的同时，尽量减少电能的浪费，成为关键的问题，无功补偿技术的发展正好弥补了电气自动化的这个缺陷。

　　无功补偿技术的研发和应用使得很多的电气设备降低了自身的电能消耗，对节约能源起到了重要的作用，这种技术的应用本身也推动了电气自动化技术的发展，为我国社会主义初级阶段的建设做出了不可磨灭的贡献。

　　无论哪种设备因为自身的原因，都会或多或少的存在无功功率的现象，假如电气设备的电压一直在额定电压周围波动，这时，电气设备的无功功率与电压之间就存在着一定的关系，通常情况下是，电压减少，无功功率也会自然的减少，而在这种情况下，如果电力系统中的无功功率电源出现了问题，没有办法向系统自身提供一定的无功功率。

　　那么，就会出现系统停止工作的现象，而要让系统继续恢复运行的状态，就要对其进行合适的无功补偿，这样不仅能够有助于提升系统水平，还有利于减少设备的电能消耗，这对整个电力系统来说，意义是非常重要的，变相节约了电力行业的成本，提高了企业的经济效益。

　　3 无功补偿技术在电气自动化中的应用

　　3.1 无功补偿技术

　　如果应用在固定电抗器或者电容器上，那么两者就会产生谐波，因此在具体的工程设计时，应该注意考虑有效的滤除谐波，在滤除的同时要保证增加功率因素以及减少负序。

　　这种方法最大的优势就是投资成本低，操作简便，劣势就是当电容器合闸的时候，容易出现很强的过电压，这样就不能有效的多次进行投切，这就使动态补偿达不到理想效果。

　　3.2 有源滤波器的应用

　　有源滤波器最大程度的实现了电源对总谐波的相关要求，并为额外电流的相互抵消提供了有利的保障。

　　由于安装该装置后，其产生的电流刚好与负序电流相位相反，正好可以相互抵消，大大降低了资源的利用率，也达到了很到的效果。

　　另外装置还具有以下特点，(1)调节速度相对较快;(2)补偿特性相对比较灵活;(3)性能稳定，在运行过程不会产生谐振现象。

　　虽然该装置性能和使用效果较好，但该装置价格昂贵，工程建设投资成本较高。

　　只能根据部分工程建设实际情况，斟酌配置适量的有源滤波器。

　　3.3 真空断路器投切电容器的应用

　　该设备设计较为简单，且成本较低，但是在应用过程中，电容器在合闸时会产生较大的过电压，从而会导致设备因频繁过负荷而损坏，通常情况下，开关只有一定的使用周期，如投切的次数太过于频繁，则会对设备的补偿工作造成一定程度的影响。

　　3.4 正确选择无功补偿装置

　　由于用户的用电负荷特性有所不同，所以在无功补偿装置的选择上，要根据不同特性选择相应属性的无功补偿装置，也将无功补偿的使用价值最大化。

　　(1)MSC装置

　　一般来说，MSC装置多用于连续性工作制度的工业企业中，该装置能够使用电设备在长期运行过程中帮助其用电负荷保持平稳状态。

　　另外可将其安装在低压配电室，对一些无功负荷较小的设备进行集中性补偿。

　　(2)TSC装置

　　该装置相比MSC装置来说，有较强的无功补偿能力，能够针对大容量、大负荷的电气设备进行补偿，特别是一些负荷冲击强和负荷电流变化较大的场合，若选用TSC装置，就能够取得很好的无功补偿效果。

　　如某个变压器容量高达1000kvA电压厂，其中自然功率因数不超过0.6，根据该厂负荷冲击强和无功量瞬时变大的特点，采用了TSC无功补偿装置，并在车间配电室对其进行集中补偿，并采用编码投切的方式对补偿容量进行明确分组，进行无功补偿后，其自然功率因素高达0.96，该装置的补偿效果立竿见影。

　　(3)MSC+TSC装置

　　目前，该装置多用于大型商场和高层住宅等用电场所，由于这些场所大多拥有较多的动力负荷和单相负荷，因此最好采用混合补偿的方式。

　　也有一部分小区采用的是MSC装置，但因小区白天通常电压负荷较小，主要是电梯运行占据了大部分电压负荷，因电梯运行的不连续性，导致MSC装置在运行过程中投切频率高，致使交流接触器故障率较高，从而导致运行维修量大增，因此不适合使用MSC装置。

　　根据该小区电压特点，特使用MSC+TSC组合型无功补偿装置，考虑到小区内的电脑等电器量较多，在补偿回路中连接了0.5%的电抗器，可有效防止因电器用电的断续性而破坏装置的运行状态。

　　另外，在受电端装配无功补偿装置，还能够有效降低电网中无功功率的消耗量，并增加功率因数，经研究发现，将该装置与有源滤波装置相结合会有更好的补偿效果。

　　4 变电站无功补偿技术的应用

　　变电站是一个供电区域的供电中心，也是电网系统的一个重要组成部分，它是通过不同电压等级的配电线路向所有用户进行供电的。

　　一般情况下，配电线路以及电力用户应按照“分级补偿、就地平衡”的原则达到无功功率平衡，从而不会发生向变电站索要无功电力的现象。

　　无功补偿装置一般是以补偿主变压器无功损耗为主，适当地兼顾负荷侧的无功补偿，达到整个电力系统的相对平衡。

　　同时，容性无功补偿设备的容量大小是可以根据变压器容量大小来确定的，按照主变压器容量大小的10%～30%进行配置，同时还需满足主变压器最大负荷达35～110kW时其高压侧功率因数不能小于0.95的要求，如果主变压器的单台容量大小在40M

　　VA以上时，那么就要求每台主变压器装配不少于2组的容性无功补偿装置，这样才能保证整个电网系统的相对平衡及正常运行。

　　5 配电线路无功补偿技术的应用

　　在电网系统中，配电线路的数量很多，并占据着不可忽视的地位，配电线路的线损大约占到总线损的60%～70%，所以对配电线路进行无功补偿在电气自动化中是非常重要的，这将大大降低配电线路的功率损耗，避免不必要的资源浪费。

　　对配电线路进行无功补偿的技术在欧美国家已经得到了非常广泛的运用，目前我国也逐渐采用这一做法。

　　分支线路的无功补偿基本上是按照以分支线路的无功功率平衡为主，对分支线路的无功消耗进行补偿，在这个过程中要尽可能地减少分支线路向主干线路索要无功的现象，进一步降低无功功率的损耗。

　　在实际应用中，一般是以分支线路所带配电变压器的空载无功功率损耗来确定分组的补偿容量，这样可以在最大程度上充分利用资源，避免不必要的浪费，提高社会经济效益。

　　6 结论

　　综上所述，可知无功补偿技术是非常重要的技术，尤其对电气自动化行业来说，虽然无功补偿技术有着独一无二的作用，但是也不能盲目使用，只有经过仔细的调查研究，根据用电负荷的性质特点，合理选择补偿方案，配置补偿装置，才能保证在电气自动化运用中补偿效果最佳。

　　本文是笔者多年无功补偿技术使用经验的总结，希望为电气自动化行业的发展提供借鉴。

　　参考文献：

　　[1]王亚云.我国电气自动化行业的改革与发展研究[J].科技创业月刊，2010(8).

　　[2]张秀丽.关于水电站电气自动化应用问题的探讨[J].大家，2010(10).

　　[3]王超.电气自动化中的无功补偿技术分析[J].广西轻工业，2008(05).

　　电气自动化中的无功补偿技术【2】

　　【摘要】随着我国经济的持续快速发展，电气自动化也随之获得了更快更好的发展，其对于无功补偿技术的应用也提出了越来越高的要求。

　　本文主要介绍分析了该项技术的涵义以及在电气自动化中的运用，主要希望为同行业者提供更多的借鉴与参考。

　　【关键词】无功补偿技术;电气自动化;应用

　　一、无功补偿技术的涵义

　　无功补偿技术是一种物理技术，它的原理为：用两种装置将容性与感性功率负荷连接到一条电路上，并且能够对产生的能量进行互换或者替换。

　　通过这样的装置，可以通过运用容性负荷进行感性负荷产生的无功功率的输出补偿。

　　无功补偿技术就是一种工作方式，把本属于电网或者变压器运作的无功功率改变为交流的电力电容器运作的无功功率，这样，只要电力系统的工作状态正常，它的节点电压表现出的波动水平就可以被维持在指定的范围之内。

　　无功补偿技术在电气自动化中获得广泛应用，不仅能促进电气自动化的持续、健康发展，而且还能提高电气自动化的运行效率。

　　同时，无功补偿技术的运用，还能有效改变电力系统内部无功功率的流向，不断提高整个电力系统的电压。

　　此外，对于电能的有效节省，配电线路方面费用的'减少，用户使用成本的降低，该项技术都起到了非常重要的作用。

　　最重要的是，无功补偿技术的运用，可以让电网在更安全、更经济、更稳定的状态下运行。

　　二、国内发电厂对相关技术的研究现状与评价

　　近年，随着学界对外国相关技术的研究与探索，我国各类发电厂对电气自动化的无功补偿与谐波积极进行综合治理，提出了很多无功补偿的有效方案。

　　以下是这些补偿技术的特点以及弊端：

　　(1)由固定电容器与电抗器组成的单调谐滤波器。

　　这种方案，在设计时就要指定需滤除的谐波，同时要兼顾功率因数的提高，负序的降低。

　　(2)真空断路器与投切电容器的结合。

　　该方案最大的优点在于简单、投资小;而缺点也很明显，合闸时，由于电容器上产生了很高的电压，很可能导致设备损坏。

　　考虑到开关的寿命有限，不能频繁的操作，使动态补偿效果大打折扣。

　　(3)固定滤波器与晶闸管的结合。

　　将反并联的晶闸管串联到电抗器上，来平衡滤波器中产生的多余补偿电流，从而达到功率因数的要求。

　　该方案的优点是使滤波器的长期投入相对固定，并且晶闸管的需要数量不多，同时响应速度快，缺点同样很明显，它产生的谐波也会使效果大打折扣。

　　通过对电气化在发电厂中该技术发展的现状进行分析，可得出以下的结论：无功补偿技术是随着电气自动化设备中的单相电力牵引负荷变化复杂和非线性因素增强而迫切需要被深入研究的;在新的阶段，为了达到提高功率因数同时降低负序，从而构成有效的滤波方式，一些发电厂的变电站在无功补偿技术与谐波的治理方面深入研究，已经提出了很多的应用方案;并联混合滤波器作为一种无功补偿方案具有很强的现实可能性，其实现方案利用无源补偿大容量，具有灵活性和可控性。

　　三、如何合理使用无功补偿

　　(一)深入地分析无功补偿的应用方向和其基本的作用方式

　　对现代供电系统的评价，最重要的标准就是电能的质量，电压又是电能质量的核心要素所在，目前常见的各种电气自动化系统的无功状况大多数都是由于功率因数和阻抗的问题，然后电网受到来自无功的影响，也就是说，牵引变压器之间存在的阻抗引起了线路上的负荷，形成了难以指定的谐波，从而导致电网的波形畸变。

　　同时，电网波形畸变时，变化最明显的基础性指标就是电压，而这就严重影响了电能的质量，进而会对电网的总体安全造成影响。

　　(二)注意电气自动化系统的共性问题

　　无功补偿技术不仅仅提高了自动化系统的整体安全性，同时还降低了浪费资源的可能性，而从两个方面都可以降低行业的投入，不论是直接的还是间接的。

　　同时，安全性的提高还能降低事故的处理预算，从而提高资源的有效利用，全面的提高该应用的经济效用。

　　我国还存在一种情况，国内对无功补偿技术的研究多体现在变电站上，而忽略了这样一种情况，发电厂的无功流传输到变电站且通过线路再传送给低压线路时就会形成无功流远距离传输的情况，这种情形会产生更大的影响。

　　针对这种状况，可以结合实际，根据片区来进行无功补偿，通常情况下，220kV的变电站有很多的相应调节功能，它的负荷功率因索峰值能达到0.98，调节的容量随地区不同而有所不同，所以无功补偿更应用应该针对实际的用电情况，例如运用变压器与变低侧负荷结合来调整的方案，从而合理的配置产生的补偿容量，避免无功发生倒送的情况。

　　虽然针对无功补偿的技术手段已经趋于成熟，但是在应用方面依然存在着和与实际背离的情况，所以必须细化应用方案，提升应用效果。

　　(三)采用一些先进滤波技术

　　并联混合式的有源滤波无功补偿的方案是我国目前处于领先地位的混合式方案，这个方案不但能有效的解决一些问题，例如店里的牵引负荷产生的不可控变化造成的滤波器补偿容量太大的问题，同时还能对一些大型的电气自动化系统进行的协调式的调整，该技术是通过APF与LC的混合，是对谐波进行的注入式无功补偿。

　　这种技术非常适用于低压的电网，它的成本相对来说比较低，重要的是从效益与投资的比较来看，该技术是非常有性价比的。

　　四、结束语

　　无功补偿技术作为电气自动化的关键技术，其在整个的电力系统里起着极为重要的作用，不仅能提高电气自动化的运行效率，并且能有效地节约资源，改善资源浪费的现状。

　　当然，我们要继续对无功补偿技术不断地研究，解决当前依然存在的难题。

　　参考文献

　　[1]欧阳效贵.探讨无功补偿技术在电气自动化中的应用[J].建材发展导向，2011，9(23).

　　[2]李晓凤，郝敏.无功补偿技术在电气自动化中的应用[J].神州，2011(7).

　　[3]王超.电气自动化中的无功补偿技术分析[[J].广西轻工业，2010(5).

　　[4]张秀丽.关于水电站电气自动化应用问题的探讨[[J].大家，2010(10).