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中国电业【2020年第7期】

  • ID:271850
  • 浏览:2757
  • 学科:产业经济
  • 更新时间:2020-07-17 15:16:34
  • 期刊: 中国电业
内容简介
《中国电业》杂志创办于1950年,是全国电力行业创办时间最早、覆盖面最广、影响最大的杂志。杂志以多种形式准确、及时、深刻地反映电力工业的改革和发展,以深度调查和理论探讨形成独到风格,在国际国内及电力行业内外都有较大影响,在电力媒体中长期处于领军位置。

电气工程及其自动化无功补偿技术的实际应用研究

2020-07-17 15:17:55 产业经济 路海斌
资料简介

摘要:随着我国电气工程自动化水平的逐步提高,以无功补偿技术为代表的各种先进电力技术得到了长足的发展,对提高供电效率、控制供电设备损耗起到了重要作用。在此背景下,本文将阐明无功补偿技术的基本内涵和主要技术特点,并以某变电站为例分析电力工程及其自动无功补偿技术的实际应用。

电气工程及其自动化无功补偿技术的实际应用研究

路海斌

神华神东电力山西河曲发电有限公司 山西省忻州市 036500

摘要:随着我国电气工程自动化水平的逐步提高,以无功补偿技术为代表的各种先进电力技术得到了长足的发展,对提高供电效率、控制供电设备损耗起到了重要作用。在此背景下,本文将阐明无功补偿技术的基本内涵和主要技术特点,并以某变电站为例分析电力工程及其自动无功补偿技术的实际应用。

关键词:电气工程  自动化  无功补偿技术 引言

  随着科学技术的不断进步,人们对电气自动化提出了更高的要求,特别是传统的电气控制系统不仅需要耗费大量的人力物力,而且对环境有一定的影响,这与可持续发展的基本国策背道而驰。无功补偿技术在电气自动化中的应用,不仅降低了生产消耗,而且有效地提高了工作效率。因此,加强对无功补偿技术的研究和探索显得尤为重要,只有这样才能给电气自动化技术的发展带来更大的经济效益和社会效益。

1  无功补偿技术的简要概述   1.1 基本内涵   基于无功补偿理论,无功补偿技术是指在同一线路上实现感性负载和容性负载有效并联的技术。使电能在电网中交换两种负荷,相互补偿无功功率,从而有效地提高供电系统的功率因数,同时控制供电设备和线路所产生的功率损耗,最大限度地提高供电效率,保证电网的安全运行电网安全稳定运行。具体来说,在电网中使用并联补偿电容器时,变压器的负载电压会受到一定程度的影响,为了使负载电压始终具有较高的质量水平,可以根据实际情况投切电容器。当电容器投入运行调整时,如果用和分别表示变压器的负荷系数和电容器投入运行前后负荷侧的功率增加系数,U20和U2+分别表示电容器投入运行前后变压器的负载电压和电压升高值,分别为:

公式中,变压器负载侧的额定电压和电源侧的工作电压分别用u2n和UX表示,变压器工作电压用U1表示。在电容器切除过程中,若分别用和表示负载侧功率及其折减系数,U20和U2-分别表示电容器切除时负载侧电压及其折减值

1.2 技术特征   当以往常用的无功功率设备主要有异步电动机和变压器,其中异步电动机和变压器在整个设备中的比例分别约为60%和20%。此外,还有其他基本设备,包括整流器和电源线。但从总体上看,异步电动机设备的无功消耗量最大,而线路、整流器、变压器等基础设备的无功消耗量基本相同。供电企业可以根据自身实际情况,灵活运用无功补偿技术,提高供电效率和用户功率因数。在保证电网整体安全稳定运行的同时,可以有效提高电网运行的经济性,控制电能损耗。  

2  电气工程自动化中无功补偿技术的实际应用   2.1 FC+TCR型补偿设备   为了有效地说明电气工程及其自动无功补偿技术的应用,本文以某变电站为例。变电站负责城市中心区的供电。输配电线路采用分级补偿、就地平衡的方式传输。为了有效地平衡配电线路和受电过程中的无功功率,变电站不提供无功功率。因此,在本变电站中,除了采用主变压器作为无功补偿设备外,还采用了FC+TCR补偿设备下的无功补偿技术原理。也就是说,一个电抗器和两个反并联晶闸管分别串联在电网中,其中TCR装置等效于交流调压器与感性负载相连的电路,该电路能有效地在90°~180°之间移相。当触发角达到90°时,晶闸管可以实现全导通。此时,导通角为180度,电抗器能吸收最大无功电流。由于TCR的响应时间不超过半个周期,可以连续吸收无功功率,但电流中容易产生谐波,损耗较大,所以变电站采用TCR与并联电容器相结合,即TCR+FC补偿装置,即,一定数量的不可控电容器和TCR并联在同一电网上,电容器容量和负载需要的总无功功率相同,电感可变。通过调整补偿装置的双向晶闸管导通角,变电站工作人员可以有效地控制补偿装置吸收的无功功率,实现无功功率的灵活调整。当导通角为0°时,晶闸管完全导通,电感支路消耗的无功功率最大,补偿器向系统输出的无功功率最小。当导通角逐渐增大并达到90°时,电感支路的电流会逐渐减小直至断开。此时,电感很难吸收无功功率,补偿器输出的无功功率最大。

2.2 变电站无功补偿应用   根据相关资料,电容式无功补偿设备容量按变电所主变容量的30%配置,要求与35-110kv变压器负荷相一致。在输电线路的实际运行中,高压电流侧的功率因数应至少为0.95。当变电所单台变压器容量大于40MVA时,应同时为单台变压器配置至少两组无功补偿装置,以有效地达到无功补偿的效果。主变容量的15%和20%分别为35kV和110kV变电站设备D的补偿容量。由于变电所负责中心区供电,其供电运行状态主要以轻载形式,通常取无功补偿的最小值,即取主变容量的10%作为无功补偿值。变电站空载运行时产生的无功损耗略低于无功补偿值。为满足变电所设备运行负荷不断增加的需求,相关工作人员根据变电所的实际情况,严格按照国家有关规定的要求,建立了较为完善的补偿调整制度,统一明确了无功调整方式补偿、无功补偿值等,大大保证了供电的稳定性。

在夏季、冬季等用电高峰期,变电站设备会有较大的负荷,此时电压往往会出现明显下降,进而很难保持较高的供电质量水平。变电站工作人员可根据无功补偿调整系统的有关规定,合理选择补偿容量。如果所选的变电站补偿容量大于经济补偿容量,变电站可以临时增加一些设备,并对每个变电站进行补偿调整,以获得更理想的无功补偿效果。另外,如果变电站区域内的用电用户和配电线路无功补偿不理想,变电站还需要根据实际情况临时增加相关设备,使无功补偿能力得到一定程度的提高。当变电站有效地承受补偿差时,整个设备能保持稳定、高的运行效率。在此基础上,相关工作人员为车站无功补偿设备,采用双负荷侧母线段运行方式,将其分为两组。为了分别有效地控制变电所各主变的运行,还可以节省变电所无功补偿费用,取得良好的经济效益。

3  结语   综上所述,无功补偿技术在实际电力工程中得到了有效应用,可以降低线损率,提高配电网的功率因数、安全性和稳定性,从而降低相关设备的运行故障概率。在此基础上,在目前的实际应用中,可以加大对该技术的研究,灵活地应用于各种工程项目中,发挥其价值和作用,最终促进电气自动化建设的健康发展。

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