無功補償自動控制中電力電子技術的應用研究分析

在電力電子技術蓬勃發展的今天，越來越多的人開始關注電力系統內的電力損耗問題。為更好的實現電網優質、安全、經濟的運行，需解決現有的電壓調整問題和無功補償問題。因此，如何提高電壓穩定性、平衡無功功率和改善功率因數問題成為電力領域的又一難題。本文首先闡述了無功補償的基本工作原理，從無功補償裝置入手分析了無功補償的方法、原理和目的，并提出了電力電子技術在無功補償自動控制上的應用。

【關鍵詞】無功補償 自動控制 電力電子技術 應用分析

無功功率補償又稱為無功補償，常用于電力供電系統之中，主要作用為降低輸送線路和電變壓器損耗，提高電網功率因數及電效率，進而改善整個供電環境。無功功率補償涉及了電力系統、理論電工、電氣自動化技術、電力電子技術等相關領域。在電力電子技術廣泛運用的今天，越來越多的人也開始關注無功補償問題。電力系統通過對電力系統的電壓調整和無功補償是實現電網優質、安全、經濟運行的重要手段，隨著近年來電力電子技術的蓬勃發展，無功功率領域也受到各個領域的關注。

1 無功補償裝置在電力系統中的應用

1.1 電力系統無功補償的應用效果

隨著社會生產對電力需求的增加，電力行業快速發展起來，電力系統規模也在不斷的擴大，電力負荷的需求開始不斷上漲。在電力系統的運行中，無功補償的運用可以起到重要的作用，它能夠有效提高電網的運行效率，改善供電環境，同時還可以降低電力系統運行中變電器和輸電線路的損耗。將無功補償裝置安裝與電力系統中，可以使電網的運營保持平衡的狀態，安全穩定的運行，不僅大大的降低了電能消耗，同時提升了電能的質量。

1.2 電力系統無功補償應用的措施

1.2.1 無功補償電力容器

無功補償電力容器從設計上來說，相對于其他的儀器是較為簡單的，無論是容器的安裝、運行，還是容器的維護等，其設計工作都不算復雜。但無功補償電力容器的使用較為復雜，由于我們通常使用的都是感性的無功補償，因此不能做到持續性的調節。在使用電力無功補償電力容器的時候，也會產生一定的負電效應，負電效應會導致低電網電壓有所下降，同時補償電流也會下降，這就降低了電容器的補償容量，使得電力容器所補償的無功量快速的降低。在這樣的情況下，如果諧波的干擾較大，很可能會使無功補償電力電容器被燒毀，造成一定的損失。

1.2.2 無功補償同步調相機

同步調相機是一種發電機，它是同步旋轉式的，屬于無功率動態性補償裝置。同步調相機的工作原理是通過對勵磁系統的調節來發出感性或有容性的功率。因為同步調相機是屬于同步旋轉式發電機，因此在運行過程中，它始終處于一種旋轉的狀態，這就會產生較大的噪聲，造成一定的損耗。并且同步調相機的檢修維護工作也是相對較難的。從目前來看，電力系統的無功功率變化速度很快，但機器自身的運行速度又較慢，這就使得無功補償同步調相機的調節工作難以進行，很難滿足調節的要求。

1.2.3 靜止無功補償裝置

靜止無功補償裝置的發明與設計主要是為了彌補電力容器和同步調相機的缺陷。與前面兩種裝置相比，靜止無功補償裝置有了更多的優點，它在運行過程中不會產生很大的噪音，運行速度也比之前的容器裝置快。在電力電子技術發展的同時，新型的開關器件也被研發出來，并廣泛的應用于靜止無功補償裝置中，取得了動態補償的效果。但使用靜止無功補償裝置也有一定的問題存在，雖然靜止無功補償裝置的檢修維護成本有所降低，但其設備造價很高，這就加大了電力系統的成本。

2 電力電子技術在無功補償自動控制中的應用

在無功補償自動控制中，電力電子技術的執行機構主要包括三種，即機械式接觸器、電子復合開關以及無觸點晶閘管。

2.1 機械式接觸器

在無功補償裝置中，開關設備要實現自動控制主要是通過與電容器開關的并聯來完成。在電流輸入裝置的時候，其初始電壓為0，在進行接觸的過程中，合閘實現時電壓會突然上升，這個階段電容器中出現的電流會嚴重的影響到電容器，甚至造成損壞。而機械式接觸器的安裝就是為了有效的抑制電容器中的涌流，對電阻起到限流的作用，以降低能源的消耗，穩定電壓，保護電容器不會受到損害。

2.2 無觸點晶閘管

電容器組在處于并聯狀態的情況下，容器中會產生涌流的現象，這種涌流的出現會導致電容器中接觸器的觸頭粘結盒被燒毀，從而破壞電容器。如果在無功補償裝置中運用電力電子技術，設置無觸點晶閘管（固態繼電器），那么電容器在運行的過程中可以在電壓超過0的時候將可控硅有效的利用起來，實現自動控制。在電壓為0 的情況下，無觸點晶閘管會自動的切斷，這就能夠防止電容器合閘的時候出現涌流而導致電容器損壞。但無觸點晶閘管在使用過程中也存在一定的弊端，就是在產生諧波電流的時候，會對電容器的持續運行產生影響，尤其是在設備的溫度逐漸上升的時候，熱氣很難被散發，及時是有專門排熱的風扇也無法使熱氣完全散發。

2.3 復合開關

機械式接觸器和無觸點晶閘管，復合開關也可以有效的抑制無功補償中所出現的涌流，復合開關在電流過0的時候，能夠將電容器中的涌流抑制住。復合開關之所以有這樣的效果，主要在于其采用的并聯方式具有可控硅，能夠實現交流接觸，有效的導通電容器中的電流，并有效控制電力系統的開關，使其在電容器正常運行的情況下不會消耗多余的能量。在無功補償電容器中中使用復合開關，可以根據其使用功能來進行選擇，一般比較常用的是單相分補開關和三相共補復合開關兩種類型。如果想要提高電力系統的運行效率，同時花費較少的運行成本，可以將單相分補開關和三相共補復合開關結合起來使用，使其形成綜合接線的形式。

3 結束語

總的來說，要使電網運行過程中的電網負荷有效的減小，且對無功涌流進行控制，必須要在電網運行中適當的使用無功補償。無功補償常用于電力供電系統之中，主要作用為降低輸送線路和電變壓器損耗，提高電網功率因數及電效率，進而改善整個供電環境。無功功率補償涉及了電力系統、理論電工、電氣自動化技術、電力電子技術等相關領域。因此，采取無功補償可以有效的保證電力系統的正常運行，降低整個運行過程中的能源消耗，節約電能資源。而在無功補償自動控制中應用電力電子技術，是優化無功補償最為直接和有效的方法。

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作者簡介

鄒少琴（1981-）女，福建省莆田市人。理學學士學位。現為廈門南洋職業學院講師，主要從事電子系統，信息管理系統研究。

作者單位

廈門南洋職業學院 福建省廈門市 361102