湛偉越

摘 ? 要：在我國電氣工程自動(dòng)化水平的逐步提高下，以無功補(bǔ)償技術(shù)為代表的各種先進(jìn)電力技術(shù)也得到極大發(fā)展，為提高電力供給效率，控制供電設(shè)備損耗等均發(fā)揮了重要作用。在這一背景下，本文將在闡明無功補(bǔ)償技術(shù)基本內(nèi)涵與主要技術(shù)特征的基礎(chǔ)上，以某變電站為例對電氣工程及其自動(dòng)化無功補(bǔ)償技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行簡要分析研究。

關(guān)鍵詞：電氣工程 ?自動(dòng)化 ?無功補(bǔ)償技術(shù)

中圖分類號(hào)：TM761 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-098X（2020）02（c）-0045-02

電氣工程在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化發(fā)展的過程中，也伴隨出現(xiàn)了各種諧波問題以及動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)葐栴}，而傳統(tǒng)的靜態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)顯然已經(jīng)難以與現(xiàn)代化、智能化的電力行業(yè)發(fā)展需求相符合。為此有必要加強(qiáng)對動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)及其實(shí)際應(yīng)用的深入研究。本研究可為相關(guān)研究人員給予一定理論參考之余，也為自動(dòng)化無功補(bǔ)償技術(shù)在電氣工程中的高效利用提供相關(guān)實(shí)踐指導(dǎo)與幫助。

1 ?無功補(bǔ)償技術(shù)的簡要概述

1.1 基本內(nèi)涵

以無功補(bǔ)償理論為基礎(chǔ)的無功補(bǔ)償技術(shù)，指的就是一種在相同線路上實(shí)現(xiàn)感性功率負(fù)荷和有容性功率負(fù)荷裝置的有效并聯(lián)的技術(shù)。使得電能可在電網(wǎng)中任意進(jìn)行兩種負(fù)荷交換，互相為對方補(bǔ)償無功功率，進(jìn)而在有效提升供電系統(tǒng)電網(wǎng)功率因素的同時(shí)，達(dá)到控制供電設(shè)備、線路等對電能產(chǎn)生的損耗，實(shí)現(xiàn)供電效率最大化，切實(shí)保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行[1]。具體來說，電網(wǎng)中使用并聯(lián)的補(bǔ)償電容器時(shí)，變壓器負(fù)載電壓會(huì)因此受到一定影響而發(fā)生變化，故而為使得負(fù)載電壓始終具有較高質(zhì)量水平，可根據(jù)實(shí)際情況對電容器進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)耐度牖蚯谐?。在電容器投入調(diào)整時(shí)，如果分別用和表示電容器投入前后，變壓器負(fù)載因數(shù)與負(fù)載側(cè)功率增加因數(shù)，用U20與U2+分別表示電容器投入前后，變壓器負(fù)載電壓與電壓增加值，則有：

在該公式當(dāng)中，變壓器自身負(fù)載側(cè)額定電壓與電源側(cè)運(yùn)行電壓分別用U2N和UX進(jìn)行表示，變壓器運(yùn)行時(shí)的電壓則用U1進(jìn)行表示。在切除電容器的過程中，如果分別用和表示其負(fù)載側(cè)功率及其減少因數(shù)，用U20與U2-分別表示電容器切除時(shí)其負(fù)載側(cè)電壓值及其電壓減少值，則有：

1.2 技術(shù)特征

當(dāng)前在無功功率中較為常見的設(shè)備主要包括異步電動(dòng)機(jī)以及變壓器等，其中異步電動(dòng)機(jī)與變壓器在整體中的所占比重分別約為60%和20%，另外還有包括整流器和供電線路等在內(nèi)的其他基礎(chǔ)設(shè)備。但整體來看，異步電動(dòng)機(jī)設(shè)備上產(chǎn)生的無功功率消耗最大，而無功功率在線路、整流器等基礎(chǔ)設(shè)備以及變壓器當(dāng)中的消耗量基本相同。供電企業(yè)通過根據(jù)自身實(shí)際情況靈活運(yùn)用無功補(bǔ)償技術(shù)，可使得供電效率以及用戶用電因數(shù)得到明顯提升，在保障電網(wǎng)整體實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，有效增強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，控制電能損耗。

2 ?電氣工程自動(dòng)化中無功補(bǔ)償技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

2.1 FC+TCR型補(bǔ)償設(shè)備

為有效說明電氣工程及其自動(dòng)化無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用，本文以某變電站為例。該變電站負(fù)責(zé)為所在城市的中心區(qū)域供電，輸配電線路采用分級補(bǔ)償、就地平衡的方式進(jìn)行輸電。需要配電線路內(nèi)以及用電用戶在電量接收中，能夠有效平衡無功功率，變電站則基本不為其提供無功功率。因此在該變電站中，除了使用主變壓器作為無功補(bǔ)償設(shè)備之外，還在無功補(bǔ)償技術(shù)原理下，采用了FC+TCR型補(bǔ)償設(shè)備。即在電網(wǎng)當(dāng)中以串聯(lián)形式分別接入一個(gè)電抗器與兩個(gè)反并聯(lián)晶閘管，其中TCR裝置等同于交流調(diào)壓器電路接電感性負(fù)載，電路在90°～180°之間可進(jìn)行有效移相。在觸發(fā)角達(dá)到90°的情況下，晶閘管實(shí)現(xiàn)全導(dǎo)通，此時(shí)其導(dǎo)通角為180°，電抗器可吸收最大無功電流。鑒于TCR響應(yīng)時(shí)間不超過半周波，能夠持續(xù)對無功功率進(jìn)行吸收，但電流中容易存在諧波并出現(xiàn)較大功率損耗，因此該變電站通過將TCR與并聯(lián)電容器進(jìn)行相互整合，利用TCR+FC型補(bǔ)償設(shè)備，即將一定數(shù)量的不可控電容器和TCR并聯(lián)接入同一電網(wǎng)中，電容器容量與負(fù)載所需無功總量相一致，電感為可變電感[2]。變電站工作人員通過對該補(bǔ)償設(shè)備的雙向晶閘管導(dǎo)通角的大小進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，進(jìn)而達(dá)到有效控制補(bǔ)償器吸收的無功分量，實(shí)現(xiàn)對無功功率進(jìn)行靈活調(diào)整的目的。在導(dǎo)通角為0°的情況下，晶閘管全導(dǎo)通，此時(shí)電感支路消耗無功功率最大，補(bǔ)償器向系統(tǒng)輸出的無功功率最小。當(dāng)導(dǎo)通角逐漸增大并最終達(dá)到90°時(shí)，電感支路電流將會(huì)逐漸減小直至斷開，此時(shí)電感幾乎不吸收無功功率，補(bǔ)償器所輸出的無功功率將最大。

2.2 變電站無功補(bǔ)償應(yīng)用

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，該變電站根據(jù)30%主體變壓器容量配置容性無功補(bǔ)償設(shè)備容量，要求其與35～110kV變壓器負(fù)荷相吻合，在輸電線路實(shí)際運(yùn)行時(shí)，高壓電流側(cè)功率因數(shù)需至少達(dá)到0.95。如果變電站中單個(gè)變壓器容量在40MVA以上，則需為單個(gè)變壓器同時(shí)配置至少兩組無功補(bǔ)償裝置，以此有效達(dá)到無功補(bǔ)償?shù)男в谩?5%和20%主變壓器容量分別為該變電站35kV以及110kV變電設(shè)備d 補(bǔ)償容量。由于變電站負(fù)責(zé)為市中心區(qū)域供電，其供電運(yùn)行狀態(tài)基本以輕負(fù)荷形式為主，通常無功補(bǔ)償取最小值，即將10%主變壓器容量作為無功補(bǔ)償值[3]。使變電站在空載運(yùn)行狀態(tài)下產(chǎn)生的無功損耗略低于無功補(bǔ)償值。為了能夠滿足變電站不斷增長的設(shè)備運(yùn)行負(fù)荷需求，相關(guān)工作人員在充分結(jié)合變電站實(shí)際情況的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格依照國家相關(guān)規(guī)定要求，建立了較為完善的補(bǔ)償調(diào)整制度，對無功補(bǔ)償調(diào)整方式、無功補(bǔ)償值等進(jìn)行統(tǒng)一明確，使得供電穩(wěn)定性得到了極大保障。

在夏季、冬季等用電高峰時(shí)期，變電站設(shè)備會(huì)出現(xiàn)較大負(fù)荷，此時(shí)電壓經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)明顯下降的情況，進(jìn)而難以始終維持較高的供電質(zhì)量水平。變電站工作人員通過認(rèn)真遵循無功補(bǔ)償調(diào)整制的相關(guān)規(guī)定要求，合理選擇補(bǔ)償容量即可。而如果變電站所選補(bǔ)償容量比經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償容量要大，則在條件允許的情況下，變電站可臨時(shí)增加部分設(shè)備，將補(bǔ)償調(diào)整至各子變電站中，進(jìn)而獲得更加理想的無功補(bǔ)償效果。另外，如果變電站區(qū)域內(nèi)，電力用戶以及配電回路無功補(bǔ)償不理想，則變電站同樣需要根據(jù)實(shí)際情況，臨時(shí)增設(shè)相關(guān)設(shè)備，使得無功補(bǔ)償容量可以得到一定提升，變電站在有效承擔(dān)補(bǔ)償差額的同時(shí)，使得整體設(shè)備可以維持穩(wěn)定、較高的運(yùn)行效率。在此基礎(chǔ)上，相關(guān)工作人員對站內(nèi)無功補(bǔ)償設(shè)備，使用兩次負(fù)荷側(cè)母線分段運(yùn)行方式，將其分成兩組。用以對變電站中的各主變電器運(yùn)行進(jìn)行分別有效控制，同樣也可以在節(jié)約變電站無功補(bǔ)償成本的同時(shí)，使其能夠獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

3 ?結(jié)語

綜上，無功補(bǔ)償技術(shù)有助于供電企業(yè)與用戶提高供電效率及用電因數(shù)，將電網(wǎng)運(yùn)行中的電能消耗減至最少，切實(shí)保障電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。為此相關(guān)工作人員需要在結(jié)合實(shí)際需要的基礎(chǔ)上，嚴(yán)格按照國家相關(guān)規(guī)定要求，合理運(yùn)用無功補(bǔ)償技術(shù)，并依托該技術(shù)自主研發(fā)更多功能強(qiáng)大的自動(dòng)化無功補(bǔ)償設(shè)備，從而在充分發(fā)揮其應(yīng)有效用，自動(dòng)調(diào)控補(bǔ)償容量下能夠獲得更加理想的電網(wǎng)運(yùn)行效果。

參考文獻(xiàn)

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