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无功补偿技术在电气自动化中的应用研究

  文章类别:工程论文

  摘要:经济与科技的发展,促进着我国向着工业化方向发展。在工业化发展之路上,电气自动化技术是及其重要的。电气自动化技术可以应用到多个领域与社会多个部门,为促进我国的发展起到了积极的作用。随着人们对电气自动化系统应用要求的不断提高,无功补偿技术应运而生。本文主要针对无功补偿技术,探讨其在电气自动化中的应用策略,希望可以为相关工作人员提供一些参考。
  关键词:电气自动化,无功补偿技术,应用研究
  工业的发展,促进了我国经济的发展,但是同时也消耗了大量的能源,尤其是电力资源的浪费,严重影响了我国能源物质的科学、合理利用,造成了我国能源紧张的局面。因此,在工业发展进程中,技术人员结合电气自动化技术的特点以及电气自动化系统的应用情况,寻找无功负序和谐波的综合补偿方法,研究出无功补偿技术,以降低电能的消耗量,保证电气自动化系统的安全、有序运行,同时有效降低成本,提高系统的经济效益。
  一、简述无功补偿技术
  电网在运行过程中,其电力设备的工作原理是物理学中的电磁感应原理。电能在转换过程中在周围环境中产生磁场,并且这个磁场是交变状态的,使电能在转换过程中不对外做功,这样就形成了无功功率。在电力系统中,电源的无功功率在任何时刻都是与总的无功负荷相等,也就是说电网中的无功总是处于平衡状态的。为了时刻保持这种平衡状态,技术人员创新地采用无功补偿技术向电力系统提供无功功率,以保证电力系统的正常、有序、安全运行。
  无功补偿技术主要分为两种:静态无功补偿技术与可控串联无功补偿技术。这两种技术在电网中的应用都很普遍,主要是根据实际情况进行选择运用的。(1)静态无功补偿技术:这是在世界范围内广泛应用的无功补偿技术,我国对静态无功补偿技术的使用多是集中在输配电系统与工业部门中,截止到2004年,我国使用静态无功补偿技术安装在5个高压变电站上,起到重要的作用。随着科技人员对技术研究的不断深入,我国已经可以自行生产静态无功补偿设备,它主要由监控调节屏、人机界面屏、保护与故障录波屏、交直流系统等组成,运用多目标、多反馈的调节方式投入使用,为我国电力事业做出重要贡献。(2)可控串联无功补偿技术:这种无功补偿技术的工作参数是与工作时间有关的,一般来说,长时间工作与连续15秒工作,其允许通过的最大线路电流可以相差1.1kA(RMS);可控串联无功补偿技术的工作能力是根据系统需要,确定基本串补度与调节范围,进而确定可控串联无功补偿技术的工作能力。我国对可控串联无功补偿技术的研究已经有60几年之久,并已经取得了有效的进展,其中具有代表性的是甘肃220kV的“成碧”示范工程,对提高我国电气自动化系统的输电能力具有重要的作用。
  二、无功补偿技术在电气自动化系统应用中的重要作用
  简单来说,在长距离输电过程中,可以有效地保证电能输送的稳定性;调节系统电压,提高功率因数,降低设备容量与功率损耗;加强对低频振荡的阻尼,降低短路电流;平衡三相符合,提高系统稳定性;减少无功潮流,减少非线性负荷对谐波的干扰,提高电能输送质量。
  具体来说,无功补偿技术在电气自动化系统应用中有以下几点作用。首先,根据视在功率S(电力系统的端口所加电压有效值与线路中的电流有效值之乘积即为视在功率)与有功功率P的比值(cosφ=P/S),可以得出这个结论:在传输单位有功功率时,可以通过无功补偿技术提高功率因数,进而降低电气自动化系统传输的功率,提高电气自动化系统的传输能力;其次,根据公式△S=(S1-S2)/S1以及△S%=(1- cosφ1/ cosφ2)×100%来计算电气自动化系统中变压器的利用率,并从两个公式中得出,当功率因数由状态1提高到状态2时,电气自动化系统中的负荷得到增加,并可以通过无功补偿技术大大提高变压器的利用率,有效降低电气自动化系统设备的成本,提高系统运行的经济效益;再次;根据公式△U=3×(IaR+IrXl)与IaR+IrXl=(PR+QXl)/U(U代表额定电压,Ia代表有功电流,Ir代表无功电流,R代表线路电阻,Xl代表线路感抗。其中,R、Xl均为定值)来计算线路中的电压损失,可以得出这样的结论:通过无功补偿技术可以在传输单位有功功率的条件下,降低无功功率,从而提高电压质量;最后,根据以上几点的分析,笔者得出这样的结论,采用无功补偿技术,可以对电气自动化设备的输电能力进行优化,从而降低电气自动化系统的有功功率损耗,进而提高系统设备的利用效率。对于用户来说,这种提高效率的设备技术,不仅可以保证用电的安全,而且还可以有效降低用户用电成本,提高经济效益,形成用户与电气自动化系统双赢的局面。
  三、无功补偿技术在电气自动化系统中应用中存在的问题
  无功补偿安排的主要方式有三种:分散补偿、集中线路补偿、就地补偿。这三种方式中,就地补偿方式可以有效提高电气自动化系统中供电回路的功率因数,还可以改变电气自动化系统运行过程中的电压,保证电压的稳定与运行质量,降低供电损耗,起到节能的作用。综合各种因素进行考虑,就地补偿是节能效果最佳的安排方式,因此,在电气自动化系统中应用无功补偿技术,可以取得很好的经济效益。但是,在电气自动化系统中应用无功补偿技术,需要技术人员严格注意无功倒送、容量配置、无功潮流问题。所以,推广无功补偿技术还存在这一定的问题。
  首先,在电气自动化系统中应用无功补偿技术,可以减少系统设备的损耗,提高系统运行的稳定性。但是,一旦用电单位用电的功率因数达不到供电局要求的系数标准,电容投入过多,多余的无功功率就会被输送到电网上,增加电能输送线路的负担。这种系统在输送电能过程中产生的无功倒送现象,将严重影响设备的正常运行,增加电气自动化系统的设备损耗,进而影响系统运行效率,降低了输送电能的质量。
  其次,在电气自动化系统中应用无功补偿技术需要有一定的容量配置,来保证无功补偿技术的有效实施。但是,很多电气自动化系统中,无功补偿容量的配置都不合理,这样的容量配置不能根据电气自动化系统运行的实际情况,调节系统中的无功潮流,致使系统运行的容量达不到规范的指标,不能保证电气自动化系统的正常、有序运行。
  最后,在电气自动化系统的安全运行条件下,都需要有一个稳定的潮流状态,这样才能保证电能供应的质量与效率,满足用户的需要。但是,在电网系统运行中,发电厂会产生大量的无功潮流,并在长距离的输送中发生穿越问题,进而影响电气自动化系统的正常运行。应用无功补偿技术虽然可以降低无功潮流,但是对于长距离的输送效果不是很好。
  四、无功补偿技术在电气自动化系统中的具体应用
  无功补偿技术在电气自动化系统中的应用,需要一定的无功补偿装置,这些装置在使用过程中,可以采取联合的形式,以提高装置的效能,进而提高装置利用的有效性。通常情况下,无功补偿技术在电气自动化系统中应用的效果,可以通过以下几种联合装置来实现。固定滤波器(FC)与可控饱和电抗器联合装置:这种装置可以有效地改变磁场中感性电流,平衡系统中的无功功率,保证系统的有效运行。但是这种装置在长时间的使用过程中,会造成电气自动化设备的损耗,影响系统装置的使用性能与寿命,进而影响系统的投入成本,不利于经济效益的提高;FC与电容器、电抗器联合装置:在电气自动化系统中,电容器与电抗器是最基本的装置之一。这两种电气装置可以有效隔断直流、扩大振荡信号的频率范围、维护母线电压水平、增大短路阻抗等作用。因此,当FC与电容器、电抗器相联合,组成的装置具有调节电气自动化系统中电压的作用,以稳定系统的无功功率,避免过补偿现象,同时实现滤波功能。还有一种还处于研究阶段的联合装置,这种装置是由有源与无源滤波器共同组成,它是利用无功补偿技术的大容量特性对系统中的谐波电流进行抵消作用,从而实现系统电源对电流的要求。
  五、提高无功补偿技术在电气自动化系统中应用效率的策略
  随着无功补偿技术的不断发展,在电气自动化系统中的应用效果也越来越好。相关技术人员积极创新无功补偿技术,希望可以克服技术应用上的一些问题,进一步提高无功补偿技术在电气自动化系统中的应用效率。
  首先,进行分区优化控制。在电气自动化系统中运用无功补偿技术,可以有效提高系统运行效率,但是如若同时出现无功功率与电压问题时,需要技术人员认清系统控制重点,加强对电压的调控。因此,为了提高无功补偿技术在电气自动化系统中的应用效率,可以进行分区优化控制,将各个模块按照功能进行分区,并在每一区中制定调控计划,结合实际情况优化系统运行状态,提高无功补偿技术的应用效率。
  其次,加强技术创新。无功补偿技术在电气自动化系统中应用的推广工作,还存在着一定的问题,需要技术人员加大研究力度,积极运用先进的技术理念,结合电气自动化系统运行特点与无功补偿技术的应用途径,创新技术,以提高技术的应用效率。另外,在创新技术过程中,还可以有效考虑改变无功补偿的容量,进而改变系统的侧负荷,合理配置无功补偿装置,避免无功倒送现象。
  最后,提高电气自动化系统操作人员的素质。无论怎样先进的技术,都是需要工作人员具备较高的操作素质,才能更好地发挥其最佳性能。因此,相关工作人员必须加强业务学习与训练,积极提高自身无功补偿技术的应用水平,并在不断应用中积累经验,进而有效提高无功补偿技术在电气自动化系统中应用效率。
  结 语:
  综上所述,随着电子技术、信息技术、计算机技术等的不断发展,电气自动化技术也在不断创新,它对提高生产效率与提高生活品质都起到了积极的促进作用。尤其是在应用无功补偿技术后,电气自动化系统的应用效果得到有效的提高,不仅大幅度地降低了电能的消耗量,同时也有效地保证了电气自动化系统安全、有序地运行,提高供电系统的供电质量与经济效益。相信,随着工作人员对无功补偿技术应用经验的不断积累,它在电气自动化系统中的应用效果也将越来越高,将更好地为人们的生产与生活提供更加优质、有效的服务。
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