机场供电系统无功功率补偿方案探讨

机场供电系统无功功率补偿方案探讨

薛晓东

河南省机场集团有限公司 河南 郑州 450000

摘要：随着经济和科技水平的快速发展，无功功率的产生，对机场电力系统产生严重的安全威胁，不仅使电能被损耗，而且使设备的寿命受到严重的影响。因此，利用谐波治理和无功补偿等措施势在必行。在机场的用电系统中，大量的无功功率会被产生，从而对用电安全产生严重的影响，因此需要对其进行一定的处理。基于此，对机场供电系统中无功补偿方案进行详细的探讨。

关键词：机场供电系统；无功功率；无功补偿；静止无功发生器

引言

机场供电系统的可靠性直接影响机场的运行状态，与人们的出行安全息息相关。但是近年来由于供电系统因谐波和无功功率故障导致的安全事件频发，所以需要在机场供电系统中此类事件也要引起足够的重视，采取有效地措施提升机场供电系统的稳定性，需要在明确机场供电系统现状的基础上，就机场供电系统的风险做好评估，这是保障机场供电系统安全性的重要一环。对提升机场供电系统的稳定性有一定的借鉴意义。

1机场无功功率产生的机理分析

电路的无功功率表征了能量交换的幅度。在正弦电路中通常规定感性无功为正值，容性无功为负值，这在非正弦电路中将会出现一些不合理的情况，同一个谐波源可能某些次的无功功率为容性无功，而另一些次的谐波的无功功率为感性无功，正负相互抵消，实际上不同频率的无功功率是不能相互抵消和补偿的。一般情况下电网电压的波形畸变很小，而电网电流的波形畸变可以很大，非正弦电路的功率因数的大小由基波电流的畸变程度和基波电流的相移大小来共同决定。

1.1阻感负载整流电路模型和功率因数分析

空调、电梯、风机等用电设备能够产生一定的阻感负载，交直交变频通常是这类设备采用的控制方式。在电网中，逆变环节的谐波对其产生的影响可以忽略不计。这主要是因为其中间存在滤波环节，通常是由电容或电感组成，可以对谐波进行有效滤除。因此，在稳态运行的前提下，对整流环节对电网的影响进行分析，以三相桥式整流控制电路模型来进行分析。

1.2带滤波电容的整流电路模型

航站楼内的带滤波电容的整流电路包括UPS、电脑显示器、信号监控自动检售票及门禁等，其能够有效的展示出谐波指标、功率因数、谐波次数以及电路参数之间的关系。当稳定状态出现在电容滤波型二极管单相桥式整流电路中时，需要对二极管进行有效设定，将其分别设定为VD1和VD4，在距电源电压过零点θ处，对二极管进行通电。

2机场供电系统的现状分析

2.1机场供电系统现状评估的组成

针对机场的供电系统现状进行评估包括很多方面的内容，主要包括机场的具体供电形式，紧急应急电源的使用，变压器及负载、继电保护系统、供电系统、地下管线、变电站的管理、管理组织等。针对这几个方面做好系统的分析和评估，然后就机场供电系统中存在的危险源进行明确，针对性的做好供电系统的综合保障措施，针对机场供电系统的危险源的评估也是为机场供电系统做好评估的关键。

2.2分析机场供电系统现状的依据

就机场的供电系统的现状进行分析，主要的依据是现行的法律法规。例如《中华人民共和国电力法》等，还需要借鉴国家及电力系统的具体行业标准。当然还需要借助机场所在地的实际情况进行分析，例如地方性的电网电力设备交接以及预防性试验规程，地方性的供电公司进网作业电工管理细则，地方性电业局用户自备电源的管理细则等。

3机场供电系统补偿方案

3.1做好相关风险的控制工作

针对不同的风险等级采取不同的风险控制措施，主要是预防性控制和应急性控制，针对具体的机场供电系统的危险源采取不同的风险控制。针对设备方面的风险，机场一期供电系统用于供应T1航站楼负荷，随着客流量逐年增加，T1航站楼面临再启用，但机场一期供电系统缺乏零序保护，需要就机场供电系统的各层级零序保护进行改造设计。设备存在老化，需要定期对设备进行全面的检查，定期更换零件，防止设备出现紧急损害，应急措施针对故障及时进行诊断，信息传递需要及时准确。针对人员管理方面，需要严格继续宁业务知识培训，并且做好考核工作，针对新设备需要集中组织培训，由专业技术人员授课，督促操作人员严格按照既定规范操作。针对外部环境，做好巡查，将变电站的屋顶加固，定期进行防雷检测，按照应急预案恢复送电。

3.2分析风险产生的原因

针对设备、人员、外部环境等带来的机场供电系统不稳定情况做好危险源的分析，具体的分析如下。设备方面机场一期供电系统缺乏零序保护导致的后果是不能精确的将故障电缆回路切除，机场出现越级保护跳闸，故障的范围呈现扩大趋势，主要的原因是一期供电的接地系统是中性点不接地方式，因而供电系统没有零序保护设计；而且一期供电设备老化，老化的设备在运行过程中非常容易出现故障，导致局部停电的现象，主要原因就是设备使用年限较长，部分配件出现老化的现象；人员管理方面，作业人员没有严格按照既定的规范进行操作，没有按照规范操作导致设备严重受损，特别是紧急状况下人员出现慌张的情绪，缺乏足够的安全意识，再加上对造作流程不熟悉导致故障频发；外界环境的影响，自然灾害导致供电系统保护跳闸，雷击会将供电设备损坏。进线电源总站两路电源同时出现失电的情况。

3.3应用静止无功发生器

实验将静止无功发生器的仿真过程时间设定为0.25s，利用三相桥式硅二极管来进行整流，电阻值为90Ω，电容值为1000μF，断路器所在的支路将其余负载进行断开。电流波形畸变由电网中典型整流电路所导致，电流的正负半波形成了两个波头，波峰电流幅值大约在75A。根据电网中的谐波成分和无功功率，静止无功发生器能够将所需的波形进行有效生成。静止无功发生器发出的三相补偿电流相位之间存在一定的差异，但是其波形大致相同，并且电流幅值在23A左右。利用静止无功发生器来对电流进行补偿，将三相电流进行10ms的调整，从而使其稳定的正弦状态得到有效的恢复，8A为三相电流振幅的最大值。基波所在处电流进行有效的聚集，该位置处的谐波含量可以忽略不计，功率因数大约为0.968，从而使系统无功补偿的静态响应能力得到有效的验证。

结语

综上所述，机场供电系统的运行安全性及可靠性，直接影响机场的运行，所以需要就机场供电系统的现状进行评估，在明确现状的基础上做好风险评估工作，针对性的采取解决对策，保障机场供电系统的稳定性是关键。补偿电流发生模块的功能和控制方式，分析出了变流性负载的静态响应和动态响应，仿真结果显示，该系统能实现无功补偿和谐波抑制，功率因数提高到0.98，补偿精度较好，电流波形近似正弦且相位与电压相位几乎一致，没有出现过补和欠补，达到了满意的无功补偿和谐波抑制效果。

参考文献：

[1]谷慧莹.供电系统的无功功率补偿研究[J].黑龙江科学，2019，10（10）：108-109.

[2]李月英，宋长健，王守志.机场供电系统无功功率补偿方案研究[J].电力电容器与无功补偿，2018，39（4）：30-35，88.

[3]夏飞雨.无功功率补偿技术在供电系统中的应用[J].机械管理开发，2015，30（7）：99-101.

[4]费海涛.浅谈南京禄口国际机场供电系统保障的措施[J].江苏航空，2014.

[5]蔡晓鸿.机场供电系统的现状和风险评估[J].经验交流，2017.

[6]侯健.航站楼供配电可靠性研究[J].供电与配电，2013.