无功补偿在电气自动化中的应用

无功补偿在电气自动化中的应用
无功补偿，在电子供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。
　　随着现代化科学技术的不断发展,电气自动化不但得到了广泛的应用,而且其自动化水平也越来越高。但是,伴随着电气自动化水平的提高,注入整个电力系统中的负序与谐波也在不断增加,这样常常会使无功功率大大提高,甚至会导致整个电力系统故障,造成重大安全事故。在这种情况下,大力加强无功补偿在电气自动化中的应用研究,对于避免电力系统安全事故,提高电力系统的效率具有非常重要的意义。
　　1、无功补偿在电气自动化中的应用
　　1.1 单调谐滤波器无功补偿技术
　　单调谐滤波器是电气自动化中经常使用的无功补偿设备,在这种电子设备的组成结构中,包含电容器或者电抗器。在单调谐滤波器工作的过程中,通过电容器或者电抗器可以过滤或者抵消某个波段的谐波,从而提高单调谐滤波器的功率因数,降低其负序。
　　1.2 真空断路器无功补偿技术
　　在真空断路器工作的过程中,要完成对电容器的投切。在运行的过程中,电容器上常常会产生较高的电压,造成电容器被击穿,引发相关设备故障。同时,在使用过程中还会严重影响开关的寿命,甚至导致投切无法进行,这样就会严重影响动态补偿的质量。
　　1.3 固定滤波器和晶闸管进行组合的无功补偿技术
　　将滤波器和晶闸管进行组合,然后再调节电抗器进行无功补偿。但是,需要注意的是,使用的晶闸管要进行反串联,使用的电抗器要串联,这样的组合才能平衡掉多出的无功补偿电流,从而提高功率因数。这个设计尽管投资较少,响应速度较快,但是这样的设置仍然可以产生一定量的谐波。
　　1.4 固定滤波器和可控饱和电抗器进行组合的无功补偿技术
　　将固定滤波器和可控饱和电抗器进行组合,然后再调节电抗器的磁饱和状态对回路中的感性电流进行调节,从而实现对多余的无功功率的平衡。
　　1.5 有源滤波器的无功补偿技术
　　通过有源滤波器产生和负载电路中的谐波、负序电流相位相反、大小相等电流,从而抵消谐波和无功电流。
　　1.6 固定滤波器、电容器、电抗器进行组合的无功补偿技术
　　使用固定滤波器、电容器、电抗器进行组合,然后再对降压变压器的低压一侧的母线电压相连的滤波器或者电抗器上的电压,改变其无功状态。在调节过程中,利用晶闸管进行通断,利用分接开关进行无载调节。

配电系统是由多种配电设备（或元件）和配电设施所组成的变换电压和直接向终端用户分配电能的一个电力网络系统。由于配电系统作为电力系统的最后一个环节直接面向终端用户，它的完善与否直接关系着广大用户的用电可靠性和用电质量，因而在电力系统中具有重要的地位。

　　通常，在电气设备选择上，由于很多配电系统未能满足新负荷要求，常会导致如无功补偿柜发出过补报警或频繁损坏、设备频繁跳闸并且零线过热以及变压器在没有达到额定负荷却温度过高等多种问题的发生。

　　在无功补偿方面：一方面，现在很多负荷并不需要补偿容性无功，因此不能延续传统的方法进行无功补偿。例如，以往电机都是直接连接到电网上，用工频电压驱动，因此需要补偿一定的无功功率，而现在的电机往往通过变频器驱动，变频器并不需要很大的容性无功补偿。因此，在新的负荷性质下，如果仍然按照传统的方法设计无功补偿装置，轻则造成浪费，重则将出现过补现象。另一方面，为了避免产生电流谐振，要选择具有抗谐波能力的无功补偿装置。无功补偿电容与变压器构成LC并联电路，当这个LC并联电路的谐振频率与谐波电流的频率相同时，就会产生电流谐振，此时电流被放大，轻则可能烧毁无功补偿装置，重则会损坏变压器。

　　在变压器容量选择上：应充分考虑谐波电流的影响，核算变压器的容量。在传统的配电系统中，变压器的容量是根据50赫兹的基波电流条件进行估算，而现代负荷大多产生谐波电流。在谐波电流的影响下，电流流过导体时发生趋肤效应，同时，铁心在高频下损耗更大，使得变压器产生了较大的损耗，出现过热等现象。

　　在线路导体选择方面：一方面，由于现代负荷多产生谐波电流，为了减少趋肤效应的影响，计算线路导体截面积时，要充分考虑谐波电流在导体中造成的额外热量;另一方面，要充分考虑到新的负荷性质下零线导体的选择。传统配电系统设计时，在三相四线制的配线中，当三相电的相位相差为120度，保持了三相负荷平衡，则零线上的电流便很小。然而，现在的负荷大多为单相整流电路，工作时产生较强的3次谐波电流，而3次谐波电流在零线上是叠加的，而不是抵消的，因此，选择的零线的截面积应该是相线的2倍。

近日，甘肃电力科学研究院完成省内首座高原型风电场-华电当金山风电场动态无功补偿装置性能测试工作。
    全国首座高原示范型风电场——当金山风电场位于阿克塞哈萨克族自治县境内的当金山上,海拔在3000米以上。风电场一期工程总投资4.39亿元,设计安装33台单机容量1500千瓦的风力发电机组,总装机规模为49.5兆瓦。项目自2010年12月开工后,陆续完成了主控楼施工、风机基础浇注及风机吊装与调试等工作,于日前正式并入阿克塞县城110KV变电站发电。据了解,该项目年发电量将达到9800万千瓦时。
    风电场位于电网末端，以110千伏出线接入60公里外的阿克塞变电站，从驻地到风电场往返需要500多公里的路程，试验人员克服天气炎热、工期紧、任务重等困难，加班加点奋战现场。此次性能测试主要包括无功补偿装置连续输出范围、动态响应时间、谐波电压和谐波电流等项目。测试共进行了两次，首次测试结果显示其动态响应时间不能满足要求，技术人员经过反复研究，通过对数据进行系统分析，发现无功补偿装置控制参数不合理，对无功补偿装置的控制参数进行了优化调整，第二次测试结果显示其各性能参数完全满足标准要求。
    此次测试工作验证了动态无功补偿装置对风电场电压和无功功率的调节能力，掌握了动态无功补偿装置的第一手实测数据，为省调更好的管理无功补偿装置提供了参考和依据。下一步，甘肃院将严格按照要求，保质保量完成剩余无功补偿装置性能测试工作。