摘要:進入21世紀以來，隨著科學技術(shù)不斷的發(fā)展，電氣自動化也得到了迅速的發(fā)展。在電氣自動化技術(shù)和其設(shè)施設(shè)備在社會中得到廣泛應(yīng)用的同時，電氣自動化所涉及的領(lǐng)域也在不斷地擴展。在電氣自動化技術(shù)和其設(shè)施設(shè)備中應(yīng)用無功補償技術(shù)，不僅能夠有效地提高供電的質(zhì)量，還能夠最大程度上降低電能的損耗量。所以，無功補償技術(shù)在應(yīng)用的過程中備受青睞。文章分析了無功補償技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及特點分析對無功補償技術(shù)概述，常用無功補償裝置介紹。

電氣自動化技術(shù)及其設(shè)備在國民生產(chǎn)中各個部門和領(lǐng)域已得到了廣泛應(yīng)用，例如高速電氣化鐵路牽引系統(tǒng)、供電變電所等。但由于電氣設(shè)備中的單相電力牽引負荷變化復雜和非線性因素增強，導致了無功功率增大、注入電力系統(tǒng)的負序、諧波含量較大，其涉及范圍隨著電氣化程度的加深而日益擴展。突出地成為影響電氣供電系統(tǒng)和電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行的重要因素。因此，需要結(jié)合電氣化技術(shù)及其設(shè)備的系統(tǒng)特點和負荷特點，尋求無功、負序和諧波的綜合補償方法。

1.無功補償技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及特點分析

近些年來，我國在電氣自動化領(lǐng)域取得了非常顯著的成績。我國也從20世紀70年代就開始深入研究和開發(fā)無功補償技術(shù)，經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，經(jīng)歷了一個不斷創(chuàng)新、發(fā)展和完善的過程。電氣自動化程度的高低很大程度上依賴于電氣化的高功率因素的提高，而其根本的解決途徑就是要結(jié)合現(xiàn)有的濾波技術(shù)來抵消電氣化中的諧波。我國在諧波治理與無功補償技術(shù)方面去得了較好的成績，利用無功補償技術(shù)和其他先進技術(shù)相結(jié)合的方式來治理諧波，能夠有效地提高功率因數(shù)，使得負序降低，同時，濾波技術(shù)還能夠?qū)﹄姎饣械闹C波進行過濾或抵消。雖然，我國在電氣自動化和無功補償技術(shù)方面取得了好的成效，但是，在我國電網(wǎng)建設(shè)的過程中，無功補償容量不充足以及電網(wǎng)配置相對不合理不科學仍然是目前我國所面臨的難題。利用無功補償技術(shù)提供無功服務(wù)，對提高電網(wǎng)整個的安全性和穩(wěn)定性具有非常重要的意義。相對有功服務(wù)來說，無功服務(wù)具有以下幾個特點:

1.1分析相對較復雜。有功服務(wù)主要的費用是發(fā)電費用;無功服務(wù)主要的費用是投資費用。所以相關(guān)費用分析起來，無功服務(wù)明顯較為復雜。

1.2獲取手段相對具有多樣性。有功只能夠通過發(fā)電機獲取，而無功不僅能夠通過發(fā)電機獲取，還能夠通過相關(guān)的調(diào)相機、靜止無功補償器和輸電線路所獲得，所以，獲取手段明顯具有多樣性。

1.3供應(yīng)具有地域性的特點。由于遠距離輸送無功需要發(fā)電方和受電方之間有較大的電壓差，而且還容易引起有功功率的損耗，這樣在經(jīng)濟上就很不劃算，因此，無功功率不適用于遠距離的傳輸。所以，有功服務(wù)和無功服務(wù)的供應(yīng)具有地域性。

2.無功補償技術(shù)概述

2.1無功功率

無功功率從本質(zhì)上講較為抽象，其主要是用于各電路中電場與磁場的交換，并用來在電氣設(shè)備中建立及維持磁場的功率。無功功率本身對外是不進行作功的，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，并且要建立磁場的，就必然會消耗無功功率，通常用符號q來表示無功功率其單位是乏和千乏。所謂的無功功率并非無用的功率。以電動機為例:電動機工作過程中，需要建立及維持旋轉(zhuǎn)磁場，以此來使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，進而帶動電動機內(nèi)的機械運動，其中電動機的轉(zhuǎn)子磁場主要是靠從電源中取得的無功功率而建立的;再如變壓器，它在工作過程中也需要無功功率，從而使一次線圈產(chǎn)生磁場，并在二次線圈感應(yīng)出電壓。所以，如果沒有無功功率，那么電動機不會轉(zhuǎn)動，變壓器則也無法變壓。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，而且還還需要從中獲得無功功率。一旦電網(wǎng)中的無功功率出現(xiàn)供不應(yīng)求時，便會導致用電設(shè)備因為缺少無功功率而無法建立正常的電磁場換言之，這些設(shè)備將無法維持在額定情況下的工作，此時便會造成設(shè)備端電壓下降，從而影響正常運行。

2.2無功補償工作原理

將具有感性功率負荷的裝置與容性功率負荷的裝置并聯(lián)接于同一電路中，能量會在這兩種負荷之間相互交換。在這樣的前提下，感性負荷所需的無功功率便可由容性符合輸出的無功功率來補償。這一過程實質(zhì)上就是將原本應(yīng)該由變壓器或電網(wǎng)提供的無功功率，改為由交流電力電容器來進行提供。

3.常用無功補償裝置介紹

采用并聯(lián)電容器進行無功補償是目前最常用也是最有效的手段之一，常常采用MSC無功補償裝置、TSC無功補償裝置或MSC+TSC無功補償裝置。

3.1 MSC裝置以機械開關(guān)對電容器進行投切的無功補償裝置，就是控制器進行取樣、將交流接觸器對電容器進行投切控制的一種并聯(lián)電容器補償裝置，可以手動投切或自動投切。投切時會產(chǎn)生非常大的合閘涌流。因為交流接觸器無法在較短的時間進行頻繁的投切，所以這種無功補償?shù)姆绞酱嬖诹考墸ǔＱa償裝置響應(yīng)的時間超過過10秒，且投切的過度頻繁會導致交流接觸器觸頭由于電弧的作用損壞，增大運行維護工作量。

3.2 TSC裝置是集機電、電子和微機為一體的新型的無功補償裝置，投切回路的控制有交流接觸器轉(zhuǎn)變?yōu)榫чl管。TSC無功補償裝置的原理是以自動控制器完成電網(wǎng)的無功電流快速檢測，經(jīng)對比、判定后向晶閘管發(fā)出編碼工作方式的通斷信號，完成投切控制的操作，在通斷信號到達控制回路后以過零觸發(fā)電路對電容器進行投切，理論上不會產(chǎn)生合閘涌流。在實際使用過程中用晶閘管投入電容器時其合閘涌流也都可以控制在3倍額定電流以內(nèi)，其補償裝置的響應(yīng)時間為100ms以內(nèi)。

3.3 MSC+TSC投切裝置是交流接觸器與晶閘管組合而成的有觸點的無功補償裝置。工作原理與TSC無功補償裝置的工作原理相同。工作方式有所區(qū)別:晶閘管與交流接觸器以并聯(lián)的方式組合，以過零觸發(fā)電路進行投切。當晶閘管兩端所施加的電壓為零時，檢測并發(fā)出觸發(fā)信號，控制晶閘管完成導通;在晶閘管導通達10個周波之后，發(fā)信號通知交流接觸器進行閉合操作;再10個周波之后完成晶閘管的斷通。如果要對電容器進行切除時，先導通晶閘管，在10個周波之后以信號發(fā)送的方式實現(xiàn)交流接觸器的斷開，再10個周波之后斷開晶閘管，將電容器完全地從回路中切除這種無功補償裝置即完成了使用TSC無功補償裝置時的發(fā)熱問題，又解決交流接觸器實現(xiàn)電容器投切所產(chǎn)生的合閘涌流問題。無功補償?shù)捻憫?yīng)時間一般為0.5秒左右。

結(jié)束語

無功補償是一項先進技術(shù)，但并不是一項新開發(fā)的技術(shù)。隨著電力電子器件技術(shù)的發(fā)展，未來的功率器件容量，將逐步得到提高，應(yīng)用有源濾波器進行諧波抑制，柔性交流輸電系統(tǒng)技術(shù)，進行無功功率補償，將成為電力自動化系統(tǒng)的發(fā)展方向。目前，世界上很多國家在設(shè)備出廠時，就加裝了補償電容器，但長期以來，我們的企業(yè)往往重視高、低壓的集中補償，而對企業(yè)內(nèi)部電網(wǎng)的功率因數(shù)提高有所忽視，在工礦企業(yè)如此，在其他行業(yè)同樣存在無功功率的就地補償。在大賓館、大飯店里，大量安裝了大型空調(diào)系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、供汽系統(tǒng)，這些設(shè)備所采用的電動機容量大、數(shù)量多，還大量使用熒光燈照明這些單位的自然功率因數(shù)也很低，況且當前這些單位的用電負荷并不亞于大中型企業(yè)的用電負荷。因此，大力宣傳、推廣使用無功功率的就地補償對提高各行各業(yè)的經(jīng)濟效益，緩解供電緊張局面，具有十分重要的意義。

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