对无功补偿技术在电气自动化中的应用分析樊建民

对无功补偿技术在电气自动化中的应用分析樊建民

樊建民

（安徽省阜阳市供电公司经研所安徽阜阳236000）

摘要：本文详细介绍了无功补偿技术在电气自动化中的相关知识点，包括对无功补偿技术在电气自动化中的发展现状及其实现途径、设计方法，以及无功补偿技术在电气自动化应用过程中存在的问题和相应的解决措施，分析和探究无功补偿技术在电气自动化中的实际应用情况，并给予广大技术人员在将无功补偿技术应用到电气供电系统和电力系统的过程中一些参考和帮助。

关键词：无功补偿技术；电气自动化；应用情况；实现途径；分析和探究

在最近这些年来，随着现代化科技的蓬勃发展，以及无功补偿技术在实际生活中的应用日趋普及，致使人们对于无功补偿技术在电气自动化中的应用给予了越来越多的关注和重视。无功补偿技术，作为新形势下电气自动化在解决无功功率、负序、谐波等几个方面的问题的一门关键性技术，能够在利用电气自动化及其设备系统中的负荷特点的基础上，对无功、负序和谐波进行补偿，能够在一定程度上降低电力资源在生产、传输过程当中的损耗，并保障电气自动化系统的正常安全运行，对于推动电气自动化的革新和发展，有着不可取代的意义。针对以上这些情况，本文主要结合无功补偿技术在电气自动化所涉及的一些知识内容，分别从以下几个方面展开进行论述，现在具体分析如下。

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。以我国电气化铁路为例,对于无功补偿的主要应用方式为AT供电方式,采用SCOTT变压器,补偿装置安装在电力机车上,用来提高基础的功率因数,结构主要由串联的电容器和电抗器组成,电容的投切由晶闸管电子开关控制;在牵引变电站的位置设置补偿装置和滤波装置。这种解决方案在铁路的短区段见的实际效果明显,但就我国铁路的现状来看,较长的铺设线路来看的却能够大大降低负序问题,不过牵引变电站的问题并没有得到很好的改善。

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。

4结束语

通过对无功补偿技术在电气自动化中的发展现状及其实现途径、设计方法，以及在应用过程中所存在的问题加以讨论，并寻求合理有效解决这些问题的方法，能够进一步提高电力自动化的运行效率，减少电力能源在传输过程中的损耗。为进一步推动电气自动化行业的改革和发展，需要相关的技术人员加大研发力度，加强对技术及设备的改进，解决无功补偿技术在电气自动化应用中存在的问题。

参考文献

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