電工電子技術(shù)在無功補償自動控制中的應(yīng)用分析

【摘要】無功補償在電工電子技術(shù)中可以提高電力設(shè)備的功率因數(shù)，改善電壓質(zhì)量，并延長電氣設(shè)備的使用壽命。本文闡述了無功補償技術(shù)的工作原理及作用，并分析了電工電子技術(shù)在無功補償自動控制中的相關(guān)應(yīng)用，為發(fā)揮無功補償自動控制技術(shù)提供參考。

【關(guān)鍵詞】電工電子技術(shù) ?無功補償 ?自動控制

無功補償也就是無功功率補償，其主要作用是改善電壓質(zhì)量，提高功率因數(shù)，在電力企業(yè)供電系統(tǒng)中的應(yīng)用比較普遍。在電力系統(tǒng)中合理選擇補償裝置，可以使電氣設(shè)備損耗降低，電網(wǎng)系統(tǒng)質(zhì)量得到提高。

一、無功補償?shù)墓ぷ髟砑白饔?/p>

（一）無功補償?shù)墓ぷ髟?/p>

無功補償是指為滿足電力系統(tǒng)和荷端電壓的運行需要，須在網(wǎng)內(nèi)與負(fù)荷端設(shè)置的無功電源。在電力系統(tǒng)中，除發(fā)電機是無功功率電源外，線路的電容也產(chǎn)生部分無功功率。在兩種無功電源不能滿足電網(wǎng)無功功率的平衡要求時，需要裝設(shè)無功補償設(shè)備以補償無功功率的不足。

（二）無功補償產(chǎn)生的作用

（1）提高功率因數(shù)。在安裝無功補償裝置后，傳輸?shù)臒o功功率減少，在傳輸?shù)挠泄β什蛔兊那闆r下，提高功率因數(shù)。

（2）改善電壓質(zhì)量。高壓線路的電感電抗X要比電阻R大得多，因此線路電壓損失很大程度上取決于線路傳輸?shù)臒o功負(fù)荷。提高功率因數(shù)，減少線路中的無功電流，就可以降低電壓損失，從而提高電壓質(zhì)量。

（3）減少電力損失。工廠動力配線依據(jù)不同的線路及負(fù)載情況，提高功率因素后，使總電流降低，可降低供電端與用電端的電力損失。

（4）延長電氣設(shè)備壽命。改善功率因數(shù)后線路總電流減少，使原先接近或已經(jīng)使用至飽和狀態(tài)下的變壓器、開關(guān)等機器設(shè)備和線路容量負(fù)荷下降，從而降低機器溫度，增加設(shè)備使用壽命。

二、電工電子技術(shù)在無功補償?shù)膽?yīng)用

（一）機械接觸器的應(yīng)用

對于傳統(tǒng)的投切方式而言，電容器組的投切是利用接觸器來實現(xiàn)的。在電容器組投入的過程中，如初始電壓為0，合閘瞬間涌流可以達(dá)到額定電流的十幾倍甚至幾十倍，這對整個電網(wǎng)系統(tǒng)的運行及設(shè)備電氣都會造成影響。基于并聯(lián)電容器的開關(guān)完成無功補償?shù)目刂品绞剑哂袔c優(yōu)勢：一是在輸入補償?shù)碾A段，電氣線路的電壓初始值較低，方便進(jìn)行低壓操作，減少了無功功率;二是采用這種控制方式后，電容器很少會出現(xiàn)涌流現(xiàn)象，這就無形中延長了電氣設(shè)備的使用壽命，從而提高電力企業(yè)的經(jīng)濟效益。

（二）無觸點晶閘管的應(yīng)用

以電容器組的運行過程來看，即便從源頭上實現(xiàn)涌流的控制，但是一旦出現(xiàn)涌流現(xiàn)象，就造成接觸器觸頭上的粘結(jié)盒燒毀，從而影響電氣裝置的使用壽命。基于電子技術(shù)的無功補償自動控制，研發(fā)出使用無觸點晶閘管代替繼電器，將無功補償自動控制的風(fēng)險降至最低。這種無觸點晶閘管應(yīng)用于電氣設(shè)備中的優(yōu)點在于，當(dāng)電網(wǎng)中的電壓為0時，利用可控硅一旦電流過零就自動斷開的特性，實現(xiàn)自動控制，能有效避免電容器在投切過程中出現(xiàn)接觸器燒毀或粘結(jié)現(xiàn)象，從而提高電容器的使用壽命。但在使用過程中發(fā)現(xiàn)，這種裝置也存在一定缺陷，在電容器運行過程中，會有0.7V的結(jié)壓降在可控硅導(dǎo)通后產(chǎn)生，因此會在一定程度上影響電容器的正常運行，這就需要專業(yè)人員在無功補償自動控制的研發(fā)運用及實踐過程中加以改進(jìn)。

（三）復(fù)合開關(guān)的應(yīng)用

復(fù)合開關(guān)的主要作用是實現(xiàn)可控硅開關(guān)與交流接觸器并聯(lián)，保證電流過零時，能保證可控硅開關(guān)即時斷開。這樣既可以保證利用可控硅實現(xiàn)對電氣涌流的控制，同時又達(dá)到了保護電網(wǎng)系統(tǒng)的目的。但在實際使用中發(fā)現(xiàn)，由于電網(wǎng)中涌流現(xiàn)象的存在，復(fù)合開關(guān)時而出現(xiàn)無法有效開關(guān)的現(xiàn)象。為了使復(fù)合開關(guān)在無功補償自動控制中更好的發(fā)揮其作用，應(yīng)從以下兩個方面入手對復(fù)合開關(guān)進(jìn)行優(yōu)化。一是企業(yè)根據(jù)電力系統(tǒng)及無功補償自動控制的實際需要，科學(xué)的在單相分補及三相共補中選擇復(fù)合開關(guān)。對于低壓無功補償來說，采用三相共補復(fù)合開關(guān)即可達(dá)到實際需求，但對于三相負(fù)載不平衡的電力系統(tǒng)，就要考慮采用單相分補復(fù)合開關(guān)。當(dāng)然企業(yè)也可以切合實際，選擇單相分補與三相共補復(fù)合開關(guān)相結(jié)合的接線方案。總而言之，無論使用哪種復(fù)合開關(guān)，都要確保電路無功補償能達(dá)到預(yù)期效果。

（四）電路仿真

隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，當(dāng)前電路設(shè)計可以完全通過計算輔助分析結(jié)合仿真技術(shù)來完成，是電力系統(tǒng)中的重要應(yīng)用。在傳統(tǒng)的電路設(shè)計中，安裝單位在設(shè)計任務(wù)完成后根據(jù)設(shè)計圖搭設(shè)電路，如果在設(shè)計的過程中存在問題，只有安裝完成才能發(fā)現(xiàn)。一旦出現(xiàn)此類問題，將會造成的極大的資源浪費。隨著電子電工技術(shù)的更新發(fā)展，電路仿真運行成為電路設(shè)計系統(tǒng)檢驗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在計算機輔助下搭建電路系統(tǒng)，然后仿真運行，發(fā)現(xiàn)問題后修改與完善，在仿真運行中確定電路不存在問題后，再進(jìn)行實施。將電路仿真技術(shù)應(yīng)用到無功補償自動控制中，對電力系統(tǒng)提升自動控制效果與降低線路損耗起著顯著作用。

三、結(jié)語

通過上述的分析研究可以了解到，電力電子技術(shù)在無功補償自動控制的應(yīng)用可以提高電力設(shè)備的功率因數(shù)，改善電壓質(zhì)量，并延長電氣設(shè)備的使用壽命。但是當(dāng)前的無功補償自動控制技術(shù)尚在發(fā)展，還存在一定的缺陷。這就需要專業(yè)人員在實踐中總結(jié)經(jīng)驗，不斷的進(jìn)行技術(shù)研究與創(chuàng)新，能夠更好的發(fā)揮無功補償自動控制的技術(shù)優(yōu)勢。

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作者簡介：曾繁波（1984-），男，漢族，四川省富順縣人，本科，四川自貢市高級技工學(xué)校，中級講師，電氣工程及其自動化專業(yè)，從事電力拖動、可編程控制系統(tǒng)、電力電子技術(shù)等教學(xué)工作，研究方向：電氣自動化、可編程控制系統(tǒng)設(shè)計。