無功補(bǔ)償自動(dòng)控制中電力電子技術(shù)的應(yīng)用研究分析

在電力電子技術(shù)蓬勃發(fā)展的今天，越來越多的人開始關(guān)注電力系統(tǒng)內(nèi)的電力損耗問題。為更好的實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，需解決現(xiàn)有的電壓調(diào)整問題和無功補(bǔ)償問題。因此，如何提高電壓穩(wěn)定性、平衡無功功率和改善功率因數(shù)問題成為電力領(lǐng)域的又一難題。本文首先闡述了無功補(bǔ)償?shù)幕竟ぷ髟?，從無功補(bǔ)償裝置入手分析了無功補(bǔ)償?shù)姆椒?、原理和目的，并提出了電力電子技術(shù)在無功補(bǔ)償自動(dòng)控制上的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】無功補(bǔ)償 自動(dòng)控制 電力電子技術(shù) 應(yīng)用分析

無功功率補(bǔ)償又稱為無功補(bǔ)償，常用于電力供電系統(tǒng)之中，主要作用為降低輸送線路和電變壓器損耗，提高電網(wǎng)功率因數(shù)及電效率，進(jìn)而改善整個(gè)供電環(huán)境。無功功率補(bǔ)償涉及了電力系統(tǒng)、理論電工、電氣自動(dòng)化技術(shù)、電力電子技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域。在電力電子技術(shù)廣泛運(yùn)用的今天，越來越多的人也開始關(guān)注無功補(bǔ)償問題。電力系統(tǒng)通過對(duì)電力系統(tǒng)的電壓調(diào)整和無功補(bǔ)償是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)優(yōu)質(zhì)、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段，隨著近年來電力電子技術(shù)的蓬勃發(fā)展，無功功率領(lǐng)域也受到各個(gè)領(lǐng)域的關(guān)注。

1 無功補(bǔ)償裝置在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.1 電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用效果

隨著社會(huì)生產(chǎn)對(duì)電力需求的增加，電力行業(yè)快速發(fā)展起來，電力系統(tǒng)規(guī)模也在不斷的擴(kuò)大，電力負(fù)荷的需求開始不斷上漲。在電力系統(tǒng)的運(yùn)行中，無功補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)用可以起到重要的作用，它能夠有效提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率，改善供電環(huán)境，同時(shí)還可以降低電力系統(tǒng)運(yùn)行中變電器和輸電線路的損耗。將無功補(bǔ)償裝置安裝與電力系統(tǒng)中，可以使電網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)保持平衡的狀態(tài)，安全穩(wěn)定的運(yùn)行，不僅大大的降低了電能消耗，同時(shí)提升了電能的質(zhì)量。

1.2 電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償應(yīng)用的措施

1.2.1 無功補(bǔ)償電力容器

無功補(bǔ)償電力容器從設(shè)計(jì)上來說，相對(duì)于其他的儀器是較為簡(jiǎn)單的，無論是容器的安裝、運(yùn)行，還是容器的維護(hù)等，其設(shè)計(jì)工作都不算復(fù)雜。但無功補(bǔ)償電力容器的使用較為復(fù)雜，由于我們通常使用的都是感性的無功補(bǔ)償，因此不能做到持續(xù)性的調(diào)節(jié)。在使用電力無功補(bǔ)償電力容器的時(shí)候，也會(huì)產(chǎn)生一定的負(fù)電效應(yīng)，負(fù)電效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致低電網(wǎng)電壓有所下降，同時(shí)補(bǔ)償電流也會(huì)下降，這就降低了電容器的補(bǔ)償容量，使得電力容器所補(bǔ)償?shù)臒o功量快速的降低。在這樣的情況下，如果諧波的干擾較大，很可能會(huì)使無功補(bǔ)償電力電容器被燒毀，造成一定的損失。

1.2.2 無功補(bǔ)償同步調(diào)相機(jī)

同步調(diào)相機(jī)是一種發(fā)電機(jī)，它是同步旋轉(zhuǎn)式的，屬于無功率動(dòng)態(tài)性補(bǔ)償裝置。同步調(diào)相機(jī)的工作原理是通過對(duì)勵(lì)磁系統(tǒng)的調(diào)節(jié)來發(fā)出感性或有容性的功率。因?yàn)橥秸{(diào)相機(jī)是屬于同步旋轉(zhuǎn)式發(fā)電機(jī)，因此在運(yùn)行過程中，它始終處于一種旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)，這就會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲，造成一定的損耗。并且同步調(diào)相機(jī)的檢修維護(hù)工作也是相對(duì)較難的。從目前來看，電力系統(tǒng)的無功功率變化速度很快，但機(jī)器自身的運(yùn)行速度又較慢，這就使得無功補(bǔ)償同步調(diào)相機(jī)的調(diào)節(jié)工作難以進(jìn)行，很難滿足調(diào)節(jié)的要求。

1.2.3 靜止無功補(bǔ)償裝置

靜止無功補(bǔ)償裝置的發(fā)明與設(shè)計(jì)主要是為了彌補(bǔ)電力容器和同步調(diào)相機(jī)的缺陷。與前面兩種裝置相比，靜止無功補(bǔ)償裝置有了更多的優(yōu)點(diǎn)，它在運(yùn)行過程中不會(huì)產(chǎn)生很大的噪音，運(yùn)行速度也比之前的容器裝置快。在電力電子技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，新型的開關(guān)器件也被研發(fā)出來，并廣泛的應(yīng)用于靜止無功補(bǔ)償裝置中，取得了動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)男Ч?。但使用靜止無功補(bǔ)償裝置也有一定的問題存在，雖然靜止無功補(bǔ)償裝置的檢修維護(hù)成本有所降低，但其設(shè)備造價(jià)很高，這就加大了電力系統(tǒng)的成本。

2 電力電子技術(shù)在無功補(bǔ)償自動(dòng)控制中的應(yīng)用

在無功補(bǔ)償自動(dòng)控制中，電力電子技術(shù)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要包括三種，即機(jī)械式接觸器、電子復(fù)合開關(guān)以及無觸點(diǎn)晶閘管。

2.1 機(jī)械式接觸器

在無功補(bǔ)償裝置中，開關(guān)設(shè)備要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制主要是通過與電容器開關(guān)的并聯(lián)來完成。在電流輸入裝置的時(shí)候，其初始電壓為0，在進(jìn)行接觸的過程中，合閘實(shí)現(xiàn)時(shí)電壓會(huì)突然上升，這個(gè)階段電容器中出現(xiàn)的電流會(huì)嚴(yán)重的影響到電容器，甚至造成損壞。而機(jī)械式接觸器的安裝就是為了有效的抑制電容器中的涌流，對(duì)電阻起到限流的作用，以降低能源的消耗，穩(wěn)定電壓，保護(hù)電容器不會(huì)受到損害。

2.2 無觸點(diǎn)晶閘管

電容器組在處于并聯(lián)狀態(tài)的情況下，容器中會(huì)產(chǎn)生涌流的現(xiàn)象，這種涌流的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致電容器中接觸器的觸頭粘結(jié)盒被燒毀，從而破壞電容器。如果在無功補(bǔ)償裝置中運(yùn)用電力電子技術(shù)，設(shè)置無觸點(diǎn)晶閘管（固態(tài)繼電器），那么電容器在運(yùn)行的過程中可以在電壓超過0的時(shí)候?qū)⒖煽毓栌行У睦闷饋恚瑢?shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。在電壓為0 的情況下，無觸點(diǎn)晶閘管會(huì)自動(dòng)的切斷，這就能夠防止電容器合閘的時(shí)候出現(xiàn)涌流而導(dǎo)致電容器損壞。但無觸點(diǎn)晶閘管在使用過程中也存在一定的弊端，就是在產(chǎn)生諧波電流的時(shí)候，會(huì)對(duì)電容器的持續(xù)運(yùn)行產(chǎn)生影響，尤其是在設(shè)備的溫度逐漸上升的時(shí)候，熱氣很難被散發(fā)，及時(shí)是有專門排熱的風(fēng)扇也無法使熱氣完全散發(fā)。

2.3 復(fù)合開關(guān)

機(jī)械式接觸器和無觸點(diǎn)晶閘管，復(fù)合開關(guān)也可以有效的抑制無功補(bǔ)償中所出現(xiàn)的涌流，復(fù)合開關(guān)在電流過0的時(shí)候，能夠?qū)㈦娙萜髦械挠苛饕种谱?。?fù)合開關(guān)之所以有這樣的效果，主要在于其采用的并聯(lián)方式具有可控硅，能夠?qū)崿F(xiàn)交流接觸，有效的導(dǎo)通電容器中的電流，并有效控制電力系統(tǒng)的開關(guān)，使其在電容器正常運(yùn)行的情況下不會(huì)消耗多余的能量。在無功補(bǔ)償電容器中中使用復(fù)合開關(guān)，可以根據(jù)其使用功能來進(jìn)行選擇，一般比較常用的是單相分補(bǔ)開關(guān)和三相共補(bǔ)復(fù)合開關(guān)兩種類型。如果想要提高電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，同時(shí)花費(fèi)較少的運(yùn)行成本，可以將單相分補(bǔ)開關(guān)和三相共補(bǔ)復(fù)合開關(guān)結(jié)合起來使用，使其形成綜合接線的形式。

3 結(jié)束語

總的來說，要使電網(wǎng)運(yùn)行過程中的電網(wǎng)負(fù)荷有效的減小，且對(duì)無功涌流進(jìn)行控制，必須要在電網(wǎng)運(yùn)行中適當(dāng)?shù)氖褂脽o功補(bǔ)償。無功補(bǔ)償常用于電力供電系統(tǒng)之中，主要作用為降低輸送線路和電變壓器損耗，提高電網(wǎng)功率因數(shù)及電效率，進(jìn)而改善整個(gè)供電環(huán)境。無功功率補(bǔ)償涉及了電力系統(tǒng)、理論電工、電氣自動(dòng)化技術(shù)、電力電子技術(shù)等相關(guān)領(lǐng)域。因此，采取無功補(bǔ)償可以有效的保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，降低整個(gè)運(yùn)行過程中的能源消耗，節(jié)約電能資源。而在無功補(bǔ)償自動(dòng)控制中應(yīng)用電力電子技術(shù)，是優(yōu)化無功補(bǔ)償最為直接和有效的方法。

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作者簡(jiǎn)介

鄒少琴（1981-）女，福建省莆田市人。理學(xué)學(xué)士學(xué)位?，F(xiàn)為廈門南洋職業(yè)學(xué)院講師，主要從事電子系統(tǒng)，信息管理系統(tǒng)研究。

作者單位

廈門南洋職業(yè)學(xué)院 福建省廈門市 361102