无功补偿技术在电气自动化中应用

摘要：众所周知，在当前社会技术发展的去试下，各类电气自动化行业逐步走向成熟，诸如高铁、供电等领域的应用

摘自：毕业论文工作总结www.udooo.com

已成为电气自动化控制的代表方式。但是由于电气自动化技术在使用中本身存在着一定的缺陷，如单相电力牵引符合变化复杂等，这些缺陷的存在导致了电气化系统在应用的过程中受到一定的影响，从而造成电气自动化应用的不完善和不完整。本文分析了电气自动化中应用无功补偿的重要性,通过了解当前电气自动化应用情况总结出实际应用方式和无功补偿技术策略。
关键词：无功补偿 电气自动化 应用现状 策略
随着城市化的不断推进，民用建筑物的数量急剧上升，同时也带动着民用建筑的用电量随之快速增长。无功功率的不足或过大会引起电压的下降或上升，直接导致当前线路应用中电压不稳和电力不足现象，这种问题的影响容易出现高级元器件损害和电力系统的解列及其崩溃状态，造成恶劣的大面积停电事故。直接导致输电线路上的电压不稳，从而导致电路中对电压要求比较高的元器件受到损害。无功补偿装置因为具有提高电量利用率的特点和优势，在建筑施工工程的配电系统中被广泛应用。

1、电气自动化发展中应用无功补偿技术的意义

随着经济与科技的共同进步,电气自动化技术也产生了日新月异的发展,目前社会许多领域和产业都应用到了电气自动化技术,例如较为常见的高速电气化铁路牵引系统、变电站等等。但是高速电气化技术的应用也存在单相电力牵引的负荷变化复杂的问题,这在某些情况下会导致注入电力系统的负序和谐波增加,同时会导致无功功率提升,一是会引起电力系统的安全性;二是会影响系统电气自动化系统的资源利用率,降低系统的总体经济效益。
就目前电气自动化系统的研究来看,其中最为明显的三大问题就是无功、负序和谐波问题,虽然国内外已经有相应的研究成果,但是对我国这样一个人口大国来说,变电所所的电气自动化应用压力更大,非线性因素所带来的不可控问题更为严重,例如近年来较为严重的大同电厂机组事故等都极为严重,而无功补偿技术是最为适合解决电气自动化系统非线性问题的技术。

2、电气自动化中应用无功补偿的现状

2.1无功补偿技术的发展和研究现状

目前国际上的无功补偿技术多围绕着提高功率因数、减低负序,组成更为有效的滤波通路,从而对谐波进行过滤或抵消。国内外研究成果中最为显著的有IEEEStd519、ERG5/3、ERG5/4、1000-3-6IEC:1996等,国内在无功补偿技术方面的研究较为滞后,但国家也制定了相应的标准,提出了具有广泛适用性的无功补偿技术方案和谐波处理措施。

2.2无功补偿技术的常见补偿技术和应用特点

目前常见的无功补偿技术实现方案主要有以下几类:通过固定的电容器和电抗其进行谐波过滤,这种方式只能针对特定的谐波进行处理,相对的提高了功率因数,　降低了负序,但是这种处理方式并不能很好的消除谐波,对于谐波的指定方式准确度较低,过滤效果较差;通过真空断路器投切电容器,常见的技术有过零投切技术,电容器在产生的同流会在连接点闭合的瞬间产生,涌流产生时电容器与电网的电位差较高,线路阻抗增大,真空断路器在电压过零时投切电容器,可以有效避免电容性的涌流,这种技术相对来说实施方便,投资较小,但是在具体的实施时,电容器上很有可能产生瞬间的高压,频繁的进行投切将可能导致设备寿命降低;通过滤波器与其他设备配合滤波,例如与TCR配合来提高功率因数、通过可控饱和电抗器来调整电路负载。

3、电气自动化中合理应用无功补偿的策略

3.1深入分析电气自动化中应用无功补偿的方向和基本作用方式

在供电系统的评价体系中,最为重要的标准是电能质量,而影响电能质量的核心要素是电压,目前常见的电气自动化系统无功状况多是由于功率因数问题和阻抗问题的影响,电网受到无功效果的影响,例如电网与牵引变压器之间的阻抗引起线路上的整流非线形负荷,进而形成难以制定的谐波,最终导致电网的整体波形畸变。当电网波形畸变时,最为明显的基础指标变化就是电压的偏移,这就使得电能质量受到影响,影响电网的总体安全性。

3.2注意现行电气自动化系统中应用无功补偿的共性问题

无功补偿技术不但提升了电气自动化系统的安全性,而且也降低了资源浪费的可能,这两个方面都能够直接或间接的降低行业投入,安全性的提升大大降低了事故处理预算,资源的有效利用则全面的提升的应用的经济效用,好的技术只有真正的推广开来才能更好的为行业带来效益和发展。
而且目前国内对于无功补偿技术的应用多在变电站等方面,当发电厂的无功流涌向变电站并通过线路传送到低压线路的时候就形成了无功流的远距离传输,其产生的影响更大。对于这种状况可以结合实际的应用,依据片区进行变电站的无功补偿,通常220kV变电站应有较多的无功调节功能,其负荷功率因素在高峰时可达到0.98左右,调节的容量随地区有素不同,因此变电站的无功补偿应用应当针对片区的实际用电情况,例如变压器和变低侧负荷等来调整无功补偿的方案,合理的配置补偿容量,避免无功倒送。虽然无功补偿的技术研究已经较为成熟,但是应用方面还存在着与实际状况不符的情况,因此必须对应用方案进行细化,从而提升应用效果。

3.3采用并联混合有缘滤波器等一些先进的滤波技术和管理方式

并联混合式有源滤波的无功补偿方案是目前国内较为先进的混合式解决方案,这个方案有效的解决了店里牵引负荷的不可控变化所造成的店里滤波器补偿容量过大的问题,这也是对一些大型电气自动化系统的补偿技术的协调式调整方案,这个技术是通过APF和LC混合,对谐波进行注入式的无功补偿。也有一些国内电厂应用有先进的FTFC晶闸管滤波装置,其工作原理是通过利用谐波源负荷(如各种变流系统)的电力系统统中并联上由电容器C和电抗器L串联组成的交流滤波器,当L-C滤波器串联谐振频率接近成低阻抗,此时谐波电流(5次)在某一谐波(如5次谐波)频率时,则形滤波回路被吸收,谐波电流不再此回路形成通路,大量谐波电流在该返回电网,从而减小了对电网的污染及各种危害。这种技术适用于低压电网,成本相对较低,效益与投资之间的性价比较高。在选择电容器额定容量时应注意与变压器容量的匹配问题，如果选择大容量电容器组来补偿小容量变压器，则往往会难以做到补偿精确；而若是采用小容量电容器组补偿大容量变压器，则将会导致电容器的投切频繁。

4、结束语

电网中各种设备的运行总会出现各种缺陷和问题，如电压跌落、同步电机不稳定以及电压扰动和小稳定，在应用中通过利用无功补偿和交流侧滤波之间的关系进行协调分析来解决以上问题，在投入的时候采用切合实际的策略和成本控制方法，在系统稳定后所得到的改善效果是十分巨大的，对各种不同形式的成本投入和控制措施进行综合分析应用，灵活运用才能实现补偿的最优及经济效益的最大化。