深析無功補償技術應用于電氣自動化

　1、無功補償技術

　　所謂的無功補償技術就是通過在用電設備或者變電站增設無功功率電源來改變系統中無功功率的流動,從而有效的降低損耗的技術。

　　1.1無功補償技術的研究現狀

　　引言中提到的無功功率大、諧波含量大以及注入電力系統的負序等問題不僅是困擾當前中國的難題,也是世界電氣自動化的難題。近年來國內外許多的國家為了克服這些問題進行了不懈的探索,也取得了許多的成果,其中較為有影響的是原蘇聯的1000-3—6IEC:1996、英國的ERG5／3和ERG5以IEEE Std 51。我國在結合外國的先進技術也制定了相關的標準,并且提出了多種無功補償的方案,其思路是通過提高功率因數,降低負序以及構建濾波通路,減少諧波成分。

　　1.2無功補償的作用

　　(1)首先也是最為重要的是提高電網以及負載的功率因數,從而減少不必要的電能損失;

　　(2)通過穩定電網的供電電壓而提高電網的質量。在較長距離的輸電線路中通過安裝動態的無功補償裝置可以提高系統的抗干擾能力以及系統的輸電力;

　　(3)針對于三相負載不平衡的情況可以起到平衡的作用;

　　(4)通過增設靜止無功補償器還可以實現改善電網電壓波、解決負序及減小諧波分量的功能。

　　1.3無功補償技術存在的問題

　　(1)無功補償的容量配置由于變電站不能根據負荷的變化而做出相應的調整,致使高負荷時的功率因數過低,而低負荷時又出現過補償的情況。

　　(2)無功向配電網倒送的現象致使電網的損耗增加、電壓偏高。

　　(3)電容器盡管可以抵消一部分的諧波,但是當諧波的成分較多就會影響電容的壽命。當電容器不能有效的減小諧波時,其自身的放大作用反而會增大諧波強度。

　　(4)大量的無功潮流從發電廠經過高壓變電站輸電站到達中低變壓站,致使大量無功功率的遠距離輸送。

　　1.4無功補償技術的實現途徑

　　常見的有真空斷路器投切電容器、有源濾波器、LC無源濾波器、并聯混合型有源濾波器以及下文將要提到的幾種,這里先不做論述。

　　2、無功補償技術在工業企業自動化中具體應用

　　2.1具體的應用方式

　　電能質量是供電設計及運行質量的評價標志,而電壓又是電能質量的重要標志。南京汽輪電機（集團）公司是一個大中型企業，以機械加工為主，大型數控機床設備比比皆是，變頻技術在大型機床上的運用已是現代工業自動化的趨勢。而變頻系統產生的后果是：引起電壓的嚴重的偏移與波動;出現大規模的非線性負荷,進而導致高次的諧波,使得當地的供電波形變形。具體解決辦法是：可以通過在大型機床上裝設無功補償濾波裝置,補償裝置由相互串聯的電容器與電抗器組成,然后接在機床的主回路中。合理地選用電抗器可以消除由變頻系統產生的高次諧波，采用無涌流電容投切器就地補償，可以提高功率因數。低壓補償裝置的運用可以降低成本（相對于6kV高壓補償裝置），就地補償可以提高補償的可靠性，有效改善線路損耗。

　　2.2無功補償技術的實現途徑和各自特點

　　(1)有源濾波器與無源濾波器結合:這一技術盡管處于研究階段,但是它可以充分的利用無源補償的大容量以及有源補償的可控性、靈活性。

　　(2)由電容器、固定濾波器以及電抗器三者配合。其特點是使用的晶閘管通道使得電氣壽命在理論上不受限制,具體的使用中也可以通過加裝來提供穩定的無功功率以及實現濾波。

　　(3)真空斷路器投切電容器。其突出的優勢是投資小、工藝簡單;其缺點也是顯而易見的:電容器在合閘時產生較高的電壓,致使設備受損,加上開關的壽命有限,從而影響了動態補償功能。

　　(4)固定濾波器及晶閘管調節器結合。這種途徑的優勢是:晶閘管數量需求少、濾波器可以作為長期的投入、響應的速度較快。但是其缺點是會產生諧波。

　　(5)可控的飽和電容器與固定的濾波器。其優勢是濾波支路可以作為長期的投入,但是要產生諧波、噪聲以損耗。