電氣自動(dòng)化中的無(wú)功補(bǔ)償
本文對(duì)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用進(jìn)行了論述，為了使之完善，也對(duì)這些無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)存在的問(wèn)題提出了個(gè)人的意見(jiàn)和建議。
摘要：目前電氣化鐵路存在著功率因數(shù)比較低的問(wèn)題，為了使這個(gè)問(wèn)題得到解決，技術(shù)需要進(jìn)行改造和創(chuàng)新。這就要求了要采用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，進(jìn)而為技術(shù)提高供電的質(zhì)量,減少技術(shù)中的電能損耗。
關(guān)鍵詞：無(wú)功補(bǔ)償;技術(shù);自動(dòng)化
1、 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的研究現(xiàn)狀
隨著電氣化程度的進(jìn)一步加深，一些先進(jìn)技術(shù)的相繼的被采用，無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的研究現(xiàn)狀也進(jìn)一步的得到了提升。為了提高電氣化鐵路存在著功率因數(shù)，降低鐵路中的負(fù)序，這就需要構(gòu)成有效的濾波通路，對(duì)所指定的諧波進(jìn)行濾除或抵消，很早開(kāi)始國(guó)內(nèi)外在無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)這方面已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行了深入的研究，希望這種技術(shù)能造福于人類(lèi)。其中最有影響力的是英國(guó)的ERG5/ERG5/4，原蘇聯(lián)的1000-3―6IEC。近幾年來(lái)，我國(guó)結(jié)合國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，在這方面也有了突破，并制定了相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)電氣化鐵道中的無(wú)功補(bǔ)償與諧波結(jié)合使用方面提出了很多的無(wú)功補(bǔ)償類(lèi)的方案，大多是想在基波的基礎(chǔ)上，對(duì)牽引負(fù)荷的感性無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償，進(jìn)而提高了鐵路中的功率因數(shù)，降低相關(guān)的負(fù)序，形成了一條有效的濾波通路，這就使指定的諧波被濾除或抵消了。
2、 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)的實(shí)現(xiàn)途徑及其特點(diǎn)
進(jìn)行安裝由固定電容器和電抗器組成的單調(diào)諧濾波器。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要濾除或抵消所指定的諧波，在此基礎(chǔ)上提高功率因數(shù)，降低相關(guān)的負(fù)序。另外，真空斷路器要對(duì)電容器進(jìn)行適當(dāng)?shù)耐肚小＿@個(gè)設(shè)計(jì)的最大優(yōu)點(diǎn)是操作比較簡(jiǎn)單，投資比較小;但這個(gè)設(shè)計(jì)中利用的是合閘，這就會(huì)使電容器上產(chǎn)生過(guò)高的電壓，使相關(guān)設(shè)備遭到損壞，再考慮到有開(kāi)關(guān)壽命有限，不能反復(fù)的進(jìn)行投切操作，這就會(huì)使動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)男Ч皇翘�。那么若先固定濾波器和晶閘管，然后在對(duì)電抗器進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。這個(gè)過(guò)程中注意晶閘管需要反并聯(lián)，電抗器需要串聯(lián)，這樣才能使其組合和呈并聯(lián)狀態(tài)的濾波器中多余的無(wú)功補(bǔ)償電流平衡掉，進(jìn)而提高了功率因數(shù)，滿(mǎn)足了功率因數(shù)的要求。這個(gè)設(shè)計(jì)好的地方是固定濾波器可以長(zhǎng)期的投入，這個(gè)過(guò)程中需要的品閘管數(shù)量相對(duì)來(lái)說(shuō)比較少，響應(yīng)速度還快，但美中不足的是這個(gè)過(guò)程中也產(chǎn)生相應(yīng)的諧波。若采用先固定濾波器和使用可控飽和電抗器的方案，則需要先調(diào)節(jié)飽和電抗器的磁飽和程度來(lái)使流入回路的感性電流得到改變，這樣就使其結(jié)合和呈并聯(lián)狀態(tài)下的濾波器中無(wú)用的容性無(wú)功功率平衡掉。這個(gè)方案好的是固定過(guò)的呈并聯(lián)狀態(tài)下的濾波支路可以長(zhǎng)期的進(jìn)行投入，得到平衡，但這個(gè)過(guò)程固定過(guò)的呈并聯(lián)狀態(tài)下的濾波支路長(zhǎng)期的使用也會(huì)產(chǎn)生諧波，而且過(guò)程中還會(huì)產(chǎn)生有損耗，噪聲比較大。這就需要安裝有源濾波器，采用相關(guān)的電力電子裝置，使其產(chǎn)生的電流和負(fù)荷中的諧波的電流、負(fù)序的電流抵消掉，進(jìn)而滿(mǎn)足過(guò)程中電源的總諧波的要求和提高功率因數(shù)的要求。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是過(guò)程中的無(wú)功補(bǔ)償比較靈活，調(diào)節(jié)的速度比較快，這樣就不會(huì)和系統(tǒng)產(chǎn)生諧振，但這個(gè)過(guò)程中的電力電子設(shè)備價(jià)格太貴。還有一種方案是先固定濾波器、電容器和電抗器，然后進(jìn)行相關(guān)的調(diào)壓。這個(gè)方案是通過(guò)調(diào)節(jié)降壓變壓器處于低壓時(shí)，對(duì)母線(xiàn)電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，使連接在低壓母線(xiàn)上的濾波器電壓或電抗器的電壓進(jìn)而得到調(diào)節(jié)，最后改變無(wú)功補(bǔ)償。調(diào)節(jié)時(shí)用品閘管通斷，分接開(kāi)關(guān)無(wú)載調(diào)節(jié)，電氣壽命理論上不受限制。
在實(shí)際的應(yīng)用中，通常需要通過(guò)加裝來(lái)提供穩(wěn)定的無(wú)功功率和使指定的無(wú)用波過(guò)濾掉，這就需要選擇有源濾波器和無(wú)源濾波器進(jìn)行調(diào)節(jié)。目前無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)還處于研究的階段，采用了有源濾波器和無(wú)源濾波器使其產(chǎn)生的電流與負(fù)荷過(guò)程中產(chǎn)生的諧波電流抵消掉，進(jìn)而來(lái)滿(mǎn)足電源的總諧波電流的相關(guān)要求，這個(gè)過(guò)程中的最大優(yōu)點(diǎn)是充分的利用了無(wú)源補(bǔ)償?shù)拇笕萘康奶攸c(diǎn)和有源補(bǔ)償?shù)母叨褥`活性、可控性。
3、 無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用
通常電能質(zhì)量是評(píng)價(jià)牽引供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行優(yōu)劣的件能的指標(biāo)，而電壓是衡量電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。由于系統(tǒng)中的接觸網(wǎng)、變電所和牽引機(jī)車(chē)中的無(wú)功狀態(tài)受負(fù)荷消耗的無(wú)功功率，即電力機(jī)車(chē)的功率因數(shù)的影響，這就給所在地區(qū)的電網(wǎng)帶來(lái)了嚴(yán)重的負(fù)面影響。另外，接觸網(wǎng)和牽引變壓器的阻抗大小不同，也會(huì)對(duì)所在地區(qū)電網(wǎng)帶來(lái)了負(fù)面影響。例如：當(dāng)出現(xiàn)很多的整流的非線(xiàn)形負(fù)荷時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生高頻率的諧波，這就會(huì)使當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)波形質(zhì)量受到影響而下降，進(jìn)而會(huì)引起當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)電壓發(fā)生一些偏移和波動(dòng)，使電網(wǎng)質(zhì)量和安全沒(méi)有保障。為了解決各種類(lèi)似問(wèn)題，我國(guó)的電氣化鐵道中通常采用SCOTT變壓器，即斯科特變壓器提供特殊供電方式。另外，在電力機(jī)車(chē)上安裝濾波裝置，使機(jī)車(chē)的功率因數(shù)得到提高。
補(bǔ)償裝置的電路是由串聯(lián)的電容器和串聯(lián)的電抗器組成，接在主變壓器的牽引著的繞組上，并用晶閘管電子對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行投切操作。對(duì)于高頻的諧波，補(bǔ)償了電路的容性，在電網(wǎng)返回過(guò)大的無(wú)功電流時(shí)，就會(huì)起到無(wú)功補(bǔ)償作用。而對(duì)于低頻的諧波，電路通常是低阻抗，它會(huì)吸收被返回的低頻諧波的電流，進(jìn)而降低輸出的諧波電流。有些電站設(shè)置了一種固定的無(wú)功補(bǔ)償?shù)臑V波裝置，雖然這些措施在一定程度上取得了顯著成績(jī)，尤其是隨著全國(guó)電氣化線(xiàn)路的逐漸增長(zhǎng)，電力系統(tǒng)容量也隨之漸漸的增大了，這就要求電氣化供電的設(shè)計(jì)中要合理的配置區(qū)段相位。但從宏觀(guān)方面來(lái)說(shuō)，負(fù)序問(wèn)題雖得到了暫時(shí)的解決，但有些牽引變電站的很多問(wèn)題沒(méi)有徹底的得到解決。
4 、無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)目前存在問(wèn)題
電氣化系統(tǒng)中進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)使經(jīng)濟(jì)效益顯著增加并得到推廣，但在推廣中還有很多問(wèn)題沒(méi)有得到解決。例如：當(dāng)大量的電流從發(fā)電廠(chǎng)運(yùn)輸?shù)礁邏鹤冸娬荆偻ㄟ^(guò)輸電的線(xiàn)路運(yùn)輸?shù)街械蛪鹤冸娬緯r(shí)，會(huì)使大量的無(wú)功電流遠(yuǎn)距離的進(jìn)行運(yùn)輸變得困難。再如，若無(wú)功補(bǔ)償容量沒(méi)有合理的配置，大多數(shù)的變電站補(bǔ)償電容因?yàn)槭钦M的進(jìn)行投切，那么就不能由負(fù)荷發(fā)生變化使之被平衡掉，就會(huì)出現(xiàn)高負(fù)荷造成功率因數(shù)很低或出現(xiàn)低負(fù)荷造成過(guò)補(bǔ)償。若增加重配置電線(xiàn)路的負(fù)擔(dān)，會(huì)使負(fù)荷處于低谷時(shí)造成無(wú)功的倒送，給使用固定電容器補(bǔ)償方式的用戶(hù)造成不便。
5 、對(duì)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)提出的意見(jiàn)
負(fù)荷電流在通過(guò)線(xiàn)路和變壓器時(shí)會(huì)產(chǎn)生電能損耗，這就使功率因數(shù)降低，那么地區(qū)電網(wǎng)所需功率就會(huì)越大，線(xiàn)上的損耗就會(huì)越大。因此，在電的兩端要安裝無(wú)功補(bǔ)償?shù)难b置，使線(xiàn)路中負(fù)荷的無(wú)功功率損耗減少�？傊�，提高功率的因數(shù)，降低線(xiàn)的損耗是節(jié)能的最直接、最經(jīng)濟(jì)的方法。對(duì)負(fù)荷較大的公用變壓器，要全面考慮和高度重視配網(wǎng)中的無(wú)功補(bǔ)償。
加強(qiáng)對(duì)用戶(hù)無(wú)功補(bǔ)償?shù)墓芾砗托麄鞴?jié)能的力度，使用戶(hù)認(rèn)識(shí)到小容量用戶(hù)也可通過(guò)加強(qiáng)無(wú)功補(bǔ)償來(lái)減少各種內(nèi)部原因造成的有功功率的損耗，進(jìn)而可以節(jié)約用電。
6 、結(jié)束語(yǔ)
隨著電氣自動(dòng)化技術(shù)及其設(shè)備在社會(huì)的各部門(mén)和各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，電氣設(shè)備中的單相電力牽引負(fù)荷變化比較復(fù)雜，非線(xiàn)性因素也漸漸地增強(qiáng)。隨著無(wú)功功率的增大，注入電力系統(tǒng)中的負(fù)序和諧波等問(wèn)題都會(huì)表現(xiàn)出。另外，圍隨著電氣化程度的加深其適用范圍也日益得到擴(kuò)展。為了更好的解決國(guó)民生產(chǎn)中電力資源的浪費(fèi)，本文結(jié)合了電氣自動(dòng)化技術(shù)和其相關(guān)的設(shè)備系統(tǒng)特點(diǎn)、負(fù)荷特點(diǎn)，采用無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)，對(duì)無(wú)功、負(fù)序和諧波的綜合提出來(lái)補(bǔ)償方法和建議，希望能夠?yàn)殡姎夤╇娤到y(tǒng)和安全系統(tǒng)做出貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)：
[1]王超.電氣自動(dòng)化中的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)分析[J].廣西輕工業(yè),2008(05).
[2]李志鋒.無(wú)功補(bǔ)償裝置在牽引變電所的應(yīng)用[J].中國(guó)鐵路,2006(10).
[3]尚晶.淺談無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)[J].科技風(fēng),2009(14).
[4]魯俊生.電力網(wǎng)無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)的現(xiàn)狀[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā),2009(06).
【電氣自動(dòng)化中的無(wú)功補(bǔ)償】相關(guān)文章：
電氣自動(dòng)化中的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)10-08
電氣自動(dòng)化中無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)10-08
電氣自動(dòng)化中的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)論文10-09
電氣自動(dòng)化中的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)論文10-09
電氣自動(dòng)化中的無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)分析10-08
無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用分析10-07
無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)在電氣自動(dòng)化中的作用研究10-07