電氣自動(dòng)化中的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)

1、 電氣自動(dòng)化中的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)分析摘要:隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高以及電子電氣技術(shù)的快速發(fā)展,隨之推進(jìn)了電氣自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展速度。然而,由于電氣自動(dòng)化設(shè)備中單相電力牽引負(fù)荷變化十分復(fù)雜以及非線性因素也在不斷增強(qiáng),因此,對(duì)其進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償就顯得尤為重要。本文就電氣自動(dòng)化中的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行淺談。關(guān)鍵詞:自動(dòng)化,無(wú)功補(bǔ)償,技術(shù)abstract: with the improvement of our country economy and the rapid development of electronic electrical technology and then promote the dev

2、elopment of the electric automation industry speed. however, due to electrical automation equipment single-phase electric traction in load change very complex and nonlinear factors and the strengthening, therefore, the reactive power compensation are particularly important. this paper the electrical

3、 automation of reactive power compensation on technology.keywords: automation, the reactive power compensation, technology一.無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)概述(一無(wú)功功率 無(wú)功功率從本質(zhì)上講較為抽象,其主要是用于各電路中電場(chǎng)與磁場(chǎng)的交換,并用來(lái)在電氣設(shè)備中建立及維持磁場(chǎng)的功率。無(wú)功功率本身對(duì)外是不進(jìn)行作功的,而是轉(zhuǎn)化為其他的能量形式。一般情況下,只要電氣設(shè)備中帶有電磁線圈,并且要建立磁場(chǎng)的,就必然會(huì)消耗無(wú)功功率,通常用符號(hào)q來(lái)表示無(wú)功功率,其單位是乏和千乏。所謂的無(wú)功功率并非無(wú)用的功率。以

4、電動(dòng)機(jī)為例:電動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中,需要建立及維持旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),以此來(lái)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng),進(jìn)而帶動(dòng)電動(dòng)機(jī)內(nèi)的機(jī)械運(yùn)動(dòng),其中電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)主要是靠從電源中取得的無(wú)功功率而建立的;再如變壓器,它在工作過(guò)程中也需要無(wú)功功率,從而使一次線圈產(chǎn)生磁場(chǎng),并在二次線圈感應(yīng)出電壓。所以,如果沒(méi)有無(wú)功功率,那么電動(dòng)機(jī)不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),變壓器則也無(wú)法變壓。因此,在正常的情況下,用電設(shè)備不僅需要從電源中獲得有功功率,而且還需要從中獲得無(wú)功功率。一旦電網(wǎng)中的無(wú)功功率出現(xiàn)供不應(yīng)求時(shí),便會(huì)導(dǎo)致用電設(shè)備因?yàn)槿鄙贌o(wú)功功率而無(wú)法建立正常的電磁場(chǎng),換言之,這些設(shè)備將無(wú)法維持在額定情況下的工作,此時(shí)便會(huì)造成設(shè)備端電壓下降,從而影響正常運(yùn)行。(二無(wú)功補(bǔ)償工

5、作原理將具有感性功率負(fù)荷的裝置與容性功率負(fù)荷的裝置并聯(lián)接于同一電路中,能量會(huì)在這兩種負(fù)荷之間相互交換。在這樣的前提下,感性負(fù)荷所需的無(wú)功功率便可由容性符合輸出的無(wú)功功率來(lái)補(bǔ)償。這一過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是將原本應(yīng)該由變壓器或電網(wǎng)提供的無(wú)功功率,改 為由交流電力電容器來(lái)進(jìn)行提供。二、無(wú)功補(bǔ)償?shù)幕绢?lèi)型按照無(wú)功補(bǔ)償裝置所處的位置情況,可大致將其分為以下幾種類(lèi)型集中補(bǔ)償集中補(bǔ)償是目前較為常用的一種無(wú)功補(bǔ)償方式,它是通過(guò)將并聯(lián)的電容器組安裝于變電站的母線上,以此來(lái)改善功率因數(shù),從而提高變電站的終端電壓,并對(duì)主變壓器中的無(wú)功損耗進(jìn)行補(bǔ)償。正常情況下,補(bǔ)償裝置可按照負(fù)荷情況的大小來(lái)進(jìn)行自動(dòng)投切,借此來(lái)提高功率因數(shù)。

6、該方式最主要的優(yōu)點(diǎn)就是補(bǔ)償效率高,并且還易于維護(hù)和管理。(二就地補(bǔ)償就地補(bǔ)償顧名思義就是指將補(bǔ)償裝置直接安裝在電氣設(shè)備上對(duì)其進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償,補(bǔ)償裝置通常采用的都是并聯(lián)電容器。電容器可以就近供給電氣設(shè)備負(fù)載時(shí)所需的無(wú)功功率,進(jìn)而消除設(shè)備中的無(wú)功電流,降低線路損耗。此外就地補(bǔ)償還能夠有效地改善電壓質(zhì)量,降低電壓損失,以此來(lái)改善用電設(shè)備的啟動(dòng)以及運(yùn)行條件。該補(bǔ)償方式的優(yōu)點(diǎn)是成本低、裝置小易于安裝在空間狹小的位置上、節(jié)能效果較好。分散補(bǔ)償分散補(bǔ)償主要是就供配電線路而言的,電容器組一般多安裝在線 路的具體用電點(diǎn)上或是距離供電設(shè)備位置較近的地方,在進(jìn)行實(shí)際安裝時(shí)可按照分級(jí)補(bǔ)償原則來(lái)確定具體位置。分散補(bǔ)償又分

7、為以下三種方式,每種方式分別具有各自的特點(diǎn):1.跟蹤補(bǔ)償。主要是以無(wú)功補(bǔ)償投切裝置為保護(hù)裝置,母線與電容器之間采取并接的方式。其優(yōu)點(diǎn)是補(bǔ)償效果較好、運(yùn)行方式安全、可靠;缺點(diǎn)是前期投入成本較大。2.隨機(jī)補(bǔ)償。是將電容器組經(jīng)過(guò)熔斷器與電動(dòng)機(jī)并接,再利用相應(yīng)的控制裝置與電動(dòng)機(jī)同時(shí)投切。其優(yōu)點(diǎn)是易于安裝、便于維護(hù)、可控性高、故障率低。3.隨器補(bǔ)償。是一種補(bǔ)償配電變壓器空載無(wú)功的補(bǔ)償方式。其優(yōu)點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)適用性較高。缺點(diǎn)是局限性較大。三、無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用近年來(lái),我國(guó)的電氣自動(dòng)化方面對(duì)于無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)和諧波綜合治理方法進(jìn)行了多種深入研究,其中大部分都是力求在基波下補(bǔ)償牽引負(fù)荷的感性無(wú)功功率,對(duì)于

8、提高電氣的功率因數(shù)、降低負(fù)荷以及構(gòu)成有效的濾波通路、濾除、抵消指定諧波有著重要作用(一無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用特點(diǎn)分析1.真空斷路器投切電容器。這個(gè)設(shè)備的主要特點(diǎn)是簡(jiǎn)單并且投資較小,但是卻具有一定的缺點(diǎn),那就是在合閘時(shí),電容器上會(huì)產(chǎn)生很高的過(guò)電壓,可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的損壞,此外還由于開(kāi)關(guān)壽命的限制,所以不能對(duì)其進(jìn)行頻繁的投切,最終影響了動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)男Ч?2.固定濾波器和晶閘管調(diào)節(jié)電抗器。反并聯(lián)晶閘管與電抗器串聯(lián),使其與并聯(lián)濾波器中多余的容性無(wú)功補(bǔ)償電流相抵消,最終達(dá)到平衡,以滿足其對(duì)功率因數(shù)的要求,其特點(diǎn)是固定濾波器可以長(zhǎng)期投入使用,而所需要的晶閘管數(shù)量卻比較少,響應(yīng)的速度也較快,其缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生諧波現(xiàn)象。

9、3.固定濾波器、可控飽和電抗器主要通過(guò)調(diào)節(jié)飽和電抗器的磁飽和程度來(lái)改變流入回路的感性電流,然后讓感性電流與并聯(lián)濾波器中的多余容性無(wú)功功率相抵消,最終達(dá)到一個(gè)平衡點(diǎn),其特點(diǎn)是固定濾波器的并聯(lián)濾波支路可以長(zhǎng)期投入,但是會(huì)產(chǎn)生諧波,對(duì)于設(shè)備來(lái)說(shuō)有一定的損耗,噪聲也相對(duì)較大。4.有源濾波器。有源濾波器是使用電力電子裝置產(chǎn)生與負(fù)荷中的諧波電流以及和負(fù)序電流相位相反的電流,讓其得到相互抵消,最終滿足電源對(duì)總諧波和無(wú)功電流的要求,其方案特點(diǎn):補(bǔ)償比較靈活,調(diào)節(jié)速度較快,而且不會(huì)和系統(tǒng)發(fā)生諧振現(xiàn)象,不過(guò)有一點(diǎn)要注意,那就是電力電子設(shè)備的價(jià)格比較昂貴。5.固定濾波器、電容器和電抗器的調(diào)壓。其主要是通過(guò)調(diào)節(jié)降壓變

10、壓器的低壓側(cè)母線電壓來(lái)調(diào)節(jié)、連接低壓母線上的濾波器或者電抗器電壓的,以最終而改變其無(wú)功出力為根本ii的,在調(diào)節(jié)的過(guò)程中,利用品閘管通斷和分接開(kāi)關(guān)的無(wú)載調(diào)節(jié),從電氣壽命理論上來(lái)說(shuō)是不受限制的,但是在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中,可以通過(guò)加裝來(lái)提供穩(wěn)定的無(wú)功功率以及實(shí)現(xiàn)濾波作用。6 有源濾波器和無(wú)源濾波器。 對(duì)于這一無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用而言， 不得不承認(rèn)尚處于研究階段，在采用有源濾波器產(chǎn)生和負(fù)荷中諧波 電流相反的諧波電流的基礎(chǔ)上，使得其相互抵消，最終滿足電源對(duì) 總諧波電流的要求，其特點(diǎn)是充分利用了無(wú)源補(bǔ)償大容量和有源補(bǔ) 償?shù)撵`活性、可控性的特性。盡管，就我國(guó)的當(dāng)前形勢(shì)分析，已經(jīng) 有很多無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)

11、用，但是伴隨著我國(guó)電氣自動(dòng) 化設(shè)備中單相電力牽引負(fù)荷變化的不斷復(fù)雜化和非線性因素的不 斷增強(qiáng)，迫切要求人們對(duì)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用方面有更加深入的發(fā)展 與應(yīng)用。 (二無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用前景 1無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)是隨著電氣自動(dòng)化設(shè)備中的單相電力牽引負(fù)荷變 化復(fù)雜和非線性因素增強(qiáng)而迫切需要被深入研究的。 2新階段，為了提高電氣的功率因數(shù)、降低負(fù)序以及構(gòu)成有效的 濾波通路，或者濾除、抵消指定的諧波，一些電氣自動(dòng)的變電站已 經(jīng)在無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)和諧波綜合治理方面提出了更多的無(wú)功補(bǔ)償技 術(shù)應(yīng)用方案。 3基于諧波注入式并聯(lián)混合有源濾波器的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)具有很強(qiáng) 的可行性，因?yàn)槠湓O(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方案充分的利用了無(wú)源補(bǔ)償大容量、 有源補(bǔ)償靈活性和可控性兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。 參考文獻(xiàn) 1周海濱冷兆云馬博杜正春郎祖強(qiáng)配電網(wǎng)無(wú)功補(bǔ)償點(diǎn) 選擇方法研 究a中國(guó)高等學(xué)校電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)第二十四屆學(xué)術(shù)年 會(huì)論文集c2008(10 2任