電工電子技術在無功補償自動控制中的應用

孫鋅洋 史振

摘 要：文章首先針對無功補償裝置、原理及作用進行了分析;其次對電工電子技術的應用現狀及電工電子技術的優勢進行了分析;最后提出了電工電子技術在無功補償自動控制中的應用。旨在為相關工作者提供參考依據。

關鍵詞：電工電子技術;無功補償;自動控制;應用

中圖分類號：U462.1 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）14-143-03

Abstract： This paper first analyzes the reactive power compensation device， principle and function， then analyzes the application status and advantages of electrical and electronic technology， and finally puts forward the application of electrical and electronic technology in the automatic control of reactive power compensation. The purpose is to provide reference for relevant workers.

Keywords： Electrical and electronic technology; Reactive power compensation; automatic control; Application

CLC NO.： U462.1 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）14-143-03

1 無功補償裝置、原理及作用概述

1.1 無功補償裝置

眾所周知，我國很多電網運行都需電力系統供應充足的電力負荷，在整個供應過程中，會給電力設備造成較大的感性負荷，進而影響整個電力系統的穩定性。為了確保整個電力系統的安全性、穩定性及有效性，這就需要安裝無功補償裝置，用來吸收多余的無功功率，降低設備的能源消耗和磨損率，維持電力系統的穩定性。因此，無功補償裝置在電力系統中的應用越來越廣泛。

1.2 無功補償裝置的原理及作用

首先，無功補償裝置的原理。電力設備在使用過程中，由于型號、用電方式等不同，其功率也會存在差異。如白熾燈、熱水器等常用的電力設備，由于它們在使用過程中電壓和電流相同相位，有功功率的獲得便是電壓與電流二者的乘積。在電力系統運行過程中，這些設備往往需要電力系統建立一個與之對應的磁場，致使能量消耗無法轉化成有功功率，而成為無功功率。一般情況下，電力系統變配電設備的選擇依據是由視在功率決定的。視在功率分為有功功率和無功功率，其中，無功功率在電力傳輸過程中產生的負荷會直接影響電網的正常的運行，其不僅會增加運行負荷，也會使電網的整體損耗更嚴重，影響整個電力系統的穩定性。而解決這一問題的有效措施就是對輸電系統進行補償，進而從整體上維持電力系統的穩定性和有效性。通常情況下，在高壓設備的電網系統中都會安裝無功補償裝置。其次，無功補償裝置的作用。電力系統在運行過程中，無功補償裝置除了可以提升供電質量和效率外，還能確保供電設備正常輸送電力，降低電能消耗，保障整個電力系統的安全和穩定[1]。

2 電工電子技術的應用現狀分析

一般而言，針對超遠距離和超大容量的電能傳輸都會選擇高壓直流輸電技術，高壓直流輸電技術相較于交流傳輸電能而言是一種非常經濟的輸電方式，具有造價低、損耗少的優勢。而電子電工技術是眾多超高壓電能傳輸技術中優勢較明顯的一種技術，它是一種高效、可靠的開關技術，能有效提升電網傳輸的調節能力。因此，電工電子技術在電力系統中的應用越來越廣泛，發展前景是十分可觀的[2]。

3 電工電子技術的優勢

電工電子技術在電氣控制中的作用是非常巨大的。它不僅能提升電子技術系統的適應性，還能提升工作人員的工作效率。隨著我國社會經濟的迅猛發展，增加了對電能的需求量，無論任何行業的發展，都離不開電能的支撐，這就對電力系統的穩定性、安全性及有效性提出了更高的要求，而電工電子技術在電力設備中的應用，能有效控制各種電器設備的安全運行，降低安全隱患發生率。同時，電工電子技術能有效替代人工操作，降低因人工失誤造成的損失，工作效率明顯得到提高，對推動電力企業的可持續發展意義重大[3]。

4 電工電子技術在電力系統中的應用分析

隨著計算機技術的不斷發展和創新，涌現出各種新技術和新材料，電工電子技術作為一種控制技術，由于其具有顯著優勢在電力系統中的應用越來越廣泛。具體的應用主要體現在以下兩個方面。

4.1 電工電子技術在自動控制中的應用

一般情況下，電力系統具有自動發電、自動電壓、自動穩定三大功能。在電工電子技術中，也會應用到功率管、功率開關管等。尤其是在科學技術的推動下，研發出的無功補償技術，無功補償技術包括補償控制器及并聯電容的投切開關等，其作為一種新技術在電力系統中的應用意義重大，它的應用使電力系統的自動控制系統更加全面、穩健和高效。另外，由于電工電子器件具有體積小、功率小、反映速度快等優勢，這就提高了電力系統無功補償的時效性和電力系統的自動控制效果。

4.2 電工電子技術在發電環節中的應用

在電力系統中，發電環節與其中的許多電力設備密切相關。因此，電力系統的發電效率和質量與這些設備的運行狀態有著直接聯系。而在無功補償裝置中，靜止可控硅勵磁系統發揮著不可替代的作用，它通過借助微機控制技術，能夠實現每個環節的全數字化，進而提升工作人員的工作效率和供電的穩定，其在電力系統中的應用具有顯著的優勢。

5 電工電子技術在無功補償自動控制中的應用

5.1 機械式接觸設備在無功補償自動控制中的應用

無功補償開關的自動化控制，其決定方式有兩種，即并聯電容器的開發接觸形式和開關方式，在此種情況下，輸入補償的最初電壓值很低，與零很接近，但在合閘后，容易出現激增的情況，電容器發生涌流，進而產生負面影響。如當電壓發生大幅下降或短路故障時，就會造成大面積停電，給工業企業造成嚴重的經濟損失。為了預防此種情況的發生，需要建立電容設備接觸方式，用接觸器開關控制電容器組的涌流，強化限流電阻，達到控制涌流的目的。

5.2 無觸點晶閘管在無功補償自動控制中的應用

電容器在實際工作的過程中，涌流現象雖然能夠被控制，但涌流現象發生的后果是非常嚴重的，它會損壞接觸器觸頭的粘結盒，影響電容器運行。隨著科技的進步，電工電子技術的發展，研發出了一種無觸點晶閘管，無觸點晶閘管由于其優勢明顯被廣泛使用，具體表現在當電壓處于零狀態下時，電流會被可控硅自動斷開，進而杜絕拉弧現象的產生，自然也不會出現接觸器觸頭粘結和燒毀的情況，保障電容器安全。除了優勢外，無觸點晶閘管也存在一些缺陷，它會在電容器運行的過程中產生結壓降，然后形成諧波電流，影響電容器的正常運行。此外，還會釋放大量的熱量，使周圍的電力設備溫度升高，引發設備因受高溫影響而出現故障。

5.3 復合開關在無功補償自動控制中的應用

可控硅開關與交流接觸上的并聯實現方式便是復合開關，即當電流為零時，復合開關會自動切斷電壓，保護設備安全。一般情況下，開關的方式有兩種：接通和斷開，但不管是接通還是斷開，復合開關都可控制涌流現象。復合開關分為單相分補復合開關和三相共補復合開關兩種，兩種方式的復合開關使用場合各不相同，一般在低壓無功補償或是功率因素相似的電網中會使用三相共補復合開關;在功率因素相差較大或負荷相差明顯的場合中會使用單相分補復合開關，但為了節約經濟成本，共同應用兩種接線方式，才是供電企業最佳的選擇。

5.4 電路仿真在無功補償自動控制中的應用

計算機技術在快速發展的同時也帶動了電工電子技術的發展。尤其是在設計電工電子電路時，可借助計算機的模擬功能，對電路進行仿真模擬。通過電路仿真模擬達到控制分電路與主電路的目的。通常情況下，交流接觸器和晶閘管是主電路的主要構成要素，需注意的是，交流接觸器的接觸位置易發生起弧現象，一旦出現此種狀況，要用交流接觸器投切起弧現象。另外，在此過程中，涌流也會發生改變，但不易被發現，這時可根據無功補償電容器在使用后產生的波形峰值的變化情況來判斷。由此可見，用計算機技術構建的仿真電路能真實反映無功補償電容器的實際應用情況及效果。同時，電工電子技術中的復合開關在無功補償自動控制中的應用，當無功功率為200 kvar時，會增高投切的電路容量，自動控制電路。此外，當三相電壓都處于零的狀態下時，復合開關能快速閉合傳導至晶體管的接觸器，波形圖也不會出現異常波動的情況。從計算機模擬電路仿真結果可以看出，模型除了對晶閘管所觸發的脈沖有要求外，對無功補償電容器其他方面并無特殊要求。

6 結束語

總而言之，隨著我國社會經濟的迅猛發展，電能資源發揮的作用越來越明顯，電能資源已經涉及到各個行業及人們的生活中，所以，這就對電力系統的穩定性、安全性及有效性提出了更高的要求。而在電子器件和電子技術日益普及的時代背景下，無功補償問題受到了電力企業的重視，各種電子器件在電力生產中的應用，最佳的補償方式需經濟實惠、操作方便、體積小等，而將電工電子技術應用到無功補償自動控制中，能夠實現無功補償優勢的最大化，達到真正意義上的無功補償。

參考文獻

[1] 吳蔚.電工電子技術在無功補償自動控制中的應用[J].電子制作， 2019（22）：64-65+70.

[2] 張儉.電工電子技術在無功補償自動控制中的運用[J].時代農機， 2019，46（10）：70-71.

[3] 曾文梅.電工電子技術在無功補償自動控制中的運用[J].現代工業經濟和信息化，2018，8（18）：78-79.