劉旭東

摘 要：科技的發(fā)展幫助了自動(dòng)化技術(shù)走向成熟，但是電氣自動(dòng)化技術(shù)本身也仍然存在著單相電力牽引符合變化復(fù)雜的缺點(diǎn)，這就在一定程度上影響了電氣化系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。電氣自動(dòng)化采用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，不僅可以提高供電質(zhì)量，減少電能損耗，而且可以提高電氣自動(dòng)化技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性與安全性。本文將重點(diǎn)討論電氣自動(dòng)化中的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)。

關(guān)鍵詞：電氣；自動(dòng)化；無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)

一、無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)概述

電氣自動(dòng)化中的無(wú)功功率補(bǔ)償，是通過(guò)對(duì)無(wú)功功率的調(diào)節(jié)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)電力系統(tǒng)綜合性能的提高。無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)主要涉及了系統(tǒng)需求和用戶需求兩個(gè)方面的內(nèi)容，利用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)能夠?qū)ο到y(tǒng)中的電能質(zhì)量存在的一些問(wèn)題實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)、緩解或者解決。無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)主要包含兩大部分：電壓支撐和負(fù)載補(bǔ)償。電壓支撐的主要作用是盡量減少電網(wǎng)系統(tǒng)中輸電線路上存在的電壓波動(dòng)，利用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)能夠提高電網(wǎng)輸電系統(tǒng)中有功功率的最大傳輸能力，進(jìn)而提高整個(gè)電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。負(fù)載補(bǔ)償?shù)闹饕饔檬翘岣唠娮庸╇娤到y(tǒng)中的電網(wǎng)功率因數(shù)，平衡交流供電系統(tǒng)中產(chǎn)生的有功功率，電網(wǎng)系統(tǒng)中利用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)能夠有效的降低整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的電損耗，對(duì)電網(wǎng)的供電環(huán)境完成改善。自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，使得無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備成為了電力供電系統(tǒng)的必須設(shè)施，合理的無(wú)功補(bǔ)償裝置的利用能夠最大化的減少電網(wǎng)的損耗，提高電網(wǎng)的供電質(zhì)量。

電網(wǎng)系統(tǒng)在進(jìn)行電能輸出的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生無(wú)功功率和有功功率。電能通過(guò)純電阻會(huì)轉(zhuǎn)換成其他形式的能，例如熱能，當(dāng)電能通過(guò)純感性負(fù)載或者純?nèi)菪载?fù)載時(shí)，由于發(fā)生能量轉(zhuǎn)換，電能實(shí)際上并沒(méi)有做功，即未造成電能損耗，所以產(chǎn)生的是無(wú)功功率。電能完成能量轉(zhuǎn)換之后為電氣設(shè)備做功創(chuàng)造了很好的條件，并且這種能量轉(zhuǎn)換具有一定的周期性。然而，實(shí)際的電氣系統(tǒng)中并不存在純感性或者純?nèi)菪缘呢?fù)載元件，當(dāng)對(duì)這些負(fù)載通過(guò)電流的過(guò)程中就會(huì)不可避免的出現(xiàn)部分電能的做功，此時(shí)產(chǎn)生的是有功功率。

由于在同一個(gè)電路中的電感電流與電容電流總是以相反的方向工作，當(dāng)工作的電路中并聯(lián)上著具有感性負(fù)載和容性負(fù)載的時(shí)候，能量就會(huì)在兩種負(fù)載之間相互轉(zhuǎn)換，即容性負(fù)載能夠吸收感性負(fù)載釋放的能量，反之亦然。在一個(gè)電路之中，在原有電磁元件的基礎(chǔ)之上在有比例的添加若干電容性元件，就會(huì)實(shí)現(xiàn)感性電流與容性電流之間的抵消，這在一定程度上促進(jìn)了電能做功的能力，其實(shí)質(zhì)就是電容負(fù)載提高了系統(tǒng)的無(wú)功功率，這也就是無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的基本技術(shù)原理。

二、電氣自動(dòng)化中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的意義

我國(guó)的機(jī)電專業(yè)發(fā)展已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一體化的形式，電氣自動(dòng)化更是成為了電力系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。由于發(fā)展的刺激，電氣自動(dòng)化的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)逐步深入到了電力系統(tǒng)的各個(gè)領(lǐng)域之中，成為了電氣產(chǎn)業(yè)的重要支柱，有著遠(yuǎn)大的發(fā)展意義。

電氣自動(dòng)化的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)能夠處理低壓電網(wǎng)和高壓電網(wǎng)之間流動(dòng)電壓不穩(wěn)的問(wèn)題，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的穩(wěn)定性，保證了整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全，同時(shí)電網(wǎng)作業(yè)的工作質(zhì)量也隨著安全性的提高而提高。根據(jù)具體的作業(yè)條件，在電網(wǎng)系統(tǒng)上配置適當(dāng)?shù)碾妷赫{(diào)壓器，通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用使得電網(wǎng)輸電能力得到提升，也增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾性。

電氣自動(dòng)化系統(tǒng)利用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)不僅能夠提高整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的功率因數(shù)，同時(shí)也能夠提高負(fù)載的功率因數(shù)，這就能夠最大化地降低電氣設(shè)備所消耗的電容量，減少了經(jīng)濟(jì)損失。

三、電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用

電能質(zhì)量是整個(gè)電力系統(tǒng)的性能指標(biāo)，而電壓因素是衡量電能質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)可以控制整個(gè)電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性，正是由于這一優(yōu)點(diǎn)的存在使得無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)廣泛應(yīng)用于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中。

下面列舉幾個(gè)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)用。

無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用在真空斷路器投切電容器中，這種技術(shù)一般不需要專有的放電裝置，其放電過(guò)程是通過(guò)電壓互感器的一次繞組放電。由于電壓互感器工作在高壓母線上，為了防止高壓對(duì)電容器造成擊穿，電容器組中會(huì)配有一些熔斷器作為系統(tǒng)的保護(hù)電路。由于電容器組的合閘過(guò)程會(huì)生成沖擊涌波，串聯(lián)適當(dāng)?shù)碾娍蛊骺梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償，有效提高了系統(tǒng)的電力功率因數(shù)。這中應(yīng)用的最大優(yōu)點(diǎn)是投資少經(jīng)濟(jì)效果好，其主要缺點(diǎn)就是合閘過(guò)程瞬間出現(xiàn)的涌流或者高壓可能造成設(shè)備的損壞。

無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用在有源濾波器和無(wú)源濾波器中，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在有源濾波器中主要通過(guò)電流互感器完成對(duì)直流線路上電流的采集工作，將采集所得的信號(hào)進(jìn)行諧波分離處理后，便得到了能夠作為調(diào)制信號(hào)的諧波參考信號(hào)，根據(jù)技術(shù)原理完成信號(hào)處理就會(huì)生成諧波電流，并且能夠產(chǎn)生與負(fù)荷電流中諧波分量大小相等、相位相反的電流來(lái)完成諧波電流抵消工作，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償功能。無(wú)源濾波器主要是利用了感性元件和容性元件的組合原理，通過(guò)為諧波電流提供旁路通道，具有濾除某一次或者多次諧波的作用。有源濾波器的相對(duì)工作效果優(yōu)于無(wú)源濾波器，在濾除多次及高次諧波的同時(shí)并不引起諧波振蕩，其最大缺點(diǎn)是價(jià)位較高。這兩種濾波器在電氣自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)中具有很好的可控性和靈活性，其缺點(diǎn)是尚未得到深入的開發(fā)與推廣，我國(guó)自動(dòng)化設(shè)備的非線性因素不斷增強(qiáng)和電力牽引負(fù)荷的不斷復(fù)雜化對(duì)這種應(yīng)用提出了更高的技術(shù)要求。

無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用在變電站和配電線路中，變電站主要是利用不同等級(jí)的配電線路完成電力的供應(yīng)，其電力分配原則是“分級(jí)”、“平衡”。配電線路在整個(gè)電網(wǎng)中的數(shù)量較多，對(duì)其采用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)能夠降低配電線路的功率損耗。配電線路在作業(yè)過(guò)程中應(yīng)該滿足無(wú)功功率的平衡狀態(tài)，為了避免影響變電站的無(wú)功輸出，利用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)負(fù)載輸出端的無(wú)功損耗。

由于無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)產(chǎn)品的性價(jià)比問(wèn)題，目前廣泛應(yīng)用于電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中的仍然是靜止補(bǔ)償器。無(wú)功補(bǔ)償在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中仍然需要向著智能化的方向發(fā)展與推廣。大功率的電子元件的發(fā)展趨勢(shì)勢(shì)必提高未來(lái)功率器件的性能容量，通過(guò)有源濾波器進(jìn)行諧波控制、應(yīng)用交流輸電系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償，在電氣自動(dòng)化領(lǐng)域有著廣泛的發(fā)展

方向。

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