电气自动化中的无功补偿技术分析

杜永彤

(四川水电集团县电力有限责任公司 四川渠县 35200)

摘要:  无功补偿技术是电气化自动中关健的技术之一,在电力系统中起着不可或缺的作用,对降低网络降损,提高节能有着非常重要的意义。本文将围绕电气自动化中的无功补偿技术进行分析。

关健词:  电气自动化;无动补偿技术;分析

一、有关无功补偿技术的简介

电气自动化中的无功功率补偿,是通过对无功功率的调节控制来实现整个电力系统综合性能的提高。无功补偿技术主要涉及了系统需求和用户需求两个方面的内容,利用无功补偿技术能够对系统中的电能质量存在的一些问题实现调节、缓解或者解决。无功补偿技术主要包含两大部分:电压支撑和负载补偿。电压支撑的主要作用是尽量减少电网系统中输电线路上存在的电压波动,利用无功补偿技术能够提高电网输电系统中有功功率的最大传输能力,进而提高整个电力系统的电压稳定性。负载补偿的主要作用是提高电子供电系统中的电网功率因数,平衡交流供电系统中产生的有功功率,电网系统中利用无功补偿技术能够有效的降低整个电网系统的电损耗。对电网的供电环境完成改善。自动化技术的发展,使得无功补偿设备成为了电力供电系统的必须设施,合理的无功补偿装置的利用能够最大化的减少电网的损耗,提高电网的供电质量。

电网系统在进行电能输出的时候会产生无功功率和有功功率。电能通过纯电阻会转换成其他形式的能,例如热能,当电能通过纯感性负载或者纯容性负载时,由于发生能量转换,电能实际上并没有做功。即未造成电能损耗,所以产生的是无功功率。电能完成能量转换之后为电气设备做功创造了很好的条件,并且这种能量转换具有一定的期性。然而,实际的电气系统中并不存在纯感性或者纯容性的负载元件,当对这些负载通过电流的过程中就会不可避免的出现部分电能的做功,此时产生的是有功功率。

由于在同一个电路中的电感电流与电容电流总是以相反的方向工作,当工作的电路中并联上着具有感性负载和容性负载的时候,能量就会在两种负载之间相互转换,即容性负载能够吸收感性负载释放的能量,反之亦然。在一个电路之中,在原有电磁元件的基础之上在有比例的添加若干电容性元件。就会实现感性电流与容性电流之间的抵消,这在一定程度上促进了电能做功的能力,其实质就是电容负载提高了系统的无功功率,这也就是无功补偿技术的基本技术原理。

二、无功补偿的基本类型

按照无功补偿装置所处的位置情况,可大致将其分为以下几种类型：

1、集中补偿

集中补偿是目前较为常用的一种无功补偿方式,它是通过将并联的电容器组安装于变电站的母线上,以此来改善功率因数,从而提高变电站的终端电压,并对主变压器中的无功损耗进行补偿。正常情况下,补偿装置可按照负荷情况的大小来进行自动投切,借此来提高功率因数。该方式最主要的优点就是补偿效率高,并且还易于维护和管理。

2、就地补偿

就地补偿顾名思义就是指将补偿装置直接安装在电气设备上对其进行无功补偿,补偿装置通常采用的都是并联电容器。电容器可以就近供给电气设备负载时所需的无功功率,进而消除设备中的无功电流,降低线路损耗。此外就地补偿还能够有效地改善电压质量,降低电压损失,以此来改善用电设备的启动以及运行条件。该补偿方式的优点是成本低、装置小易于安装在空间狭小的位置上、节能效果较好。

3、分散补偿

分散补偿主要是就供配电线路而言的,电容器组一般多安装在线路的具体用电点上或是距离供电设备位置较近的地方,在进行实际安装时可按照分级补偿原则来确定具体位置。分散补偿又分为以下三种方式,每种方式分别具有各自的特点:

(1)跟踪补偿。主要是以无功补偿投切装置为保护装置,母线与电容器之间采取并接的方式。其优点是补偿效果较好、运行方式安全可靠;缺点是前期投人入成本较大。

(2)随机补偿。是将电容器组经过熔断器与电动机并接,再利用相应的控制装置与电动机同时投切。其优点是易于安装、便于维护、可控性高、故障率低。

(3)随器补偿。是一种补偿配电变压器空载无功的补偿方式。其优点是经济适用性较高。缺点是局限性较大。

三、电气自动化过程中的无功补偿技术应用

近几年来,随着我国社会经济的快速发展和电气自动化进程的不断深化,我国在电气自动化方面从未间断对国外先进技术的借鉴和使用。同时,对于电气自动化过程中的谐波问题防治及无功补偿技术领域也进行了大量的研究,最重要的一点便是在基波作用下对可以牵引荷载的无功功率进行有效补偿,并在此基础上提高电气运行过程中的功率因数、降低荷载量。

通过以上步骤,可以构成合理的滤波通路,并在此基础上抵消、滤除电力系统中的指定谐波。实践中我们可以看到,不同类型的无功补偿技术其自身也存在着一定的差异性,其具体分析如下:

首先,固定电抗设备与电容装置的安装,可以组成一个相对较为简单的谐滤波装置。在实际设计过程中,首先应当将谐波进行滤除,同时还要注意功率因数的保持与提高、降低负荷。

从形式上来看,其投资相对较少、而且操作比较简单;但也存在着一些缺点,比如在合闸过程中电容设备上可能会出现一些相对较高的过电压,对于顺利地完成频繁的投切操作将产生严重的影响,最终也会影响到动态的补偿效果。

其次,利用晶闸管来调节电抗装置与固定滤波设备相结合的方式。将反并联的晶闸管与电抗设备进行有效的串联在一起,这就使得其可以与并联滤波设备中的无功补偿电流维持在一个相对平衡的状态下,从而可以有效地满足功率因数之要求。从实践来看,该种模式的应用优势在于固定滤波设备可以长时间的使用,而且实际运行过程中所需要的晶闸管数相对较少,响应速度也非常的快,一般在十分钟左右就能反应过来,但同时该模式也存在着一定的缺陷,比如可能会产生一些谐波,对电力自动化产生一定的影响。

再次,可控制型的饱和电抗设备与固定型的滤波设备之间有机相结合。无功补偿技术在电气自动化中的应用实践中,调节饱和的电抗设备和磁饱和状态,实现对流人感性电流的状态改变,并在此基础上使其可以与并联滤波设备中的无功功率维持在一个相对平衡的状态之下。该应用模式的主要优势在于,固定的并联式滤波支路实际上是一种需要长期对其进行资金和技术投入的模式,它在滤波设备中能够产生与负序的电流及荷载中谐波相反的电流,在对其进行相互的抵消来满足无功电流和电源总谐波的实际要求。该种应用模式的主要优势在于无功补偿非常的灵活多变、可调节速度也比其他模式的调节速度快一些,实际运行过程中不易产生谐振问题;但该种应用模式也有自己的缺点,即实际运行过程中所使用到的电子和电力设备一般都比较的昂贵,需要大量的资本作为后盾。

最后,固定滤波设备、电抗设备调压以及电容设备之间的有机结合。实践中我们可以看到,对降压变压设备中的低压一侧母线电压实施有效的调节,通过对连接在低压母线之上的一些电抗设备与滤波设备连接电压实施有效的控制与管理,可以造成无功出力现象的改变。在实际调节过程中,可用晶闸管对其进行事先通断,以保证开关一直处于分接状态,这样可以有效地减少电气设备的寿命理论。在无功补偿技术应用实践过程中,可通过加装相应的设备或装置的方法,对无功功率的稳定性具有重要的作用,同时也可以以有效地实现电气自动化过程中的滤波产生。此外,还存在着无缘过滤设备、有源滤波设备之问的有效连接技术,但当前依然处在研究过程之中;目前来看,实践中所使用的有源滤波设备可产生一定量的谐波,其电流通常与荷载中的谐波电流成反方向形式存在,可通过彼此之间的抵消,达到总谐波电流之要求。

参考文献:

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