電工電子技術在無功補償自動控制中的運用

李 新

(河南工業貿易職業學院，河南 鄭州 450000)

1 無功補償

1.1 無功補償原理

電網在輸出過程中會產生兩種輸出形式，第一種形式為有功功率，第二種形式則為無功功率，我國常用的家用電器之中，電器的電路上電壓與電流同相位，這些電器中獲得的有功功率等于電壓與電流的乘積，但是一部分大型家用電器中例如電冰箱、洗衣機等，這些設備中帶有電動機或者變壓儀器，在這些設備運行過程中需要建立磁場，因此這些電器中所消耗的能量并不能夠被轉化為有效的有功功率，這些不能夠被轉化的能量便被稱作是無功功率。這就導致一部分無功功率電路被傳輸至電網內部時，會造成電網的負荷加大的情況產生，使得電網中的電量造成流失損耗的現象，造成系統電壓降低等一系列影響電網安全運行的問題，為了解決這一情況，工作人員就需要找到一種就近就地補償的措施[1]。電流在被使用過程中會與設備中的感電元器件等進行協調工作，在同一條電流線路中感電電流與電容電流的方向相反，互差的角度為180°，針對這種特性工作人員可以在電磁元件中加入一定比例的電容元件，電容元件會造成感電電流與電容電流相互抵消的情況產生，這樣就可以在一定程度上使電流與電壓的矢量減小夾角差距，所以在電路上采用安裝變容器的措施能夠達到無功功率補償的目的，從而解決電網中無功功率的問題。

1.2 無功補償作用

電網在運行過程中，許多電器設備的電力負荷都為感性負荷，因此在運行中許多電氣設備都會形成無功功率，針對這種情況，為了維護電網的安全運行無功功率補償裝置顯得極其重要，因為無功功率補償裝置能夠對電網中的感性負荷進行有效的控制，從而降低電網運行中的壓力，降低電網運行中電流損耗過大的現象。工作人員在電路中并聯相對比例的電容器設施能夠為電網提供穩定的電流補償，在必要時并聯電容器還會安置在單個發動機之中，在進行設施安裝的過程中，相關技術人員應當實時監測電力負荷是否存在較低的情況，防止過度補償的情況發生[2]。

2 電工電子技術應用

2.1 自動啟動應用

隨著電工電子技術的不斷發展，電工電子技術中的功率管、功率開關等都得到了廣泛的應用，為自動控制提供了充足的技術條件，例如傳統的電容器就已經被補償電容器所替代，從而實現無功功率電流消解的目的，同時相關人員還可以安裝控制補償器，從而保障整個自動控制系統的自動化效果能夠得到最大實現。除此之外電工電子技術還能夠啟動相關的設備，使得控制元器件的體積變得更小，為自動化控制提供有力的技術保障，使電網電力系統的運行管理質量得到進一步的提升。

2.2 發電環節的應用

電力系統與發電環節有著較為緊密的聯系，這些設備的工作狀態，對整個電力系統的運行起著至關重要的作用，針對這種情況電工電子中的可控硅靜止勵磁是一種全新的無功補償理念，靜止系統是勵磁系統中接線最簡單、造價最低廉的一種勵磁方式。用一臺接在發電機機端的勵磁變壓器作為勵磁電源，通過可控硅整流裝置直接控制發電機的勵磁。靜止勵磁系統為靜態勵磁，與交流勵磁機系統比較，沒有旋轉部件，運行可靠性高，自并勵勵磁系統可縮短發電機機組軸系長度，減少軸承數量。改善軸系震動，從而提高了機組的安全運行水平在小干擾穩定方面，勵磁系統配備PSS后，穩定水平較交流勵磁機系統有明顯提高，在大干擾方面，研究表明靜止勵磁系統的暫態穩定水平與交流勵磁機勵磁系統相近或略有提高，靜止系統造價低，由于縮短了軸系長度，因而可減少廠房和基礎造價，調整容易，維護簡單。這種理念的興起采用了信息化的控制系統，自動化控制能夠將整個電路中的信息全部匯總至計算機之中，并對電路進行合理的監控，從而保障整個發電環節能夠有效地運行，避免電壓波動帶來的負面影響，對提高電能質量有著極為突出的作用[3]。

3 自動化控制應用

3.1 機械式接觸設備

機械式接觸設備有2個方面的優勢，在進行輸入補償階段的過程中由于電路中電壓初始值并不高，能夠十分快捷有效的進行低壓操作，這種低壓操作的方式首先能夠在一定程度上降低電網中無功功率的產生，其次，這種機械式接觸設備的電容器很少會出現涌流現象，在一定程度上延長了機械設備的使用壽命，降低了損耗，但是在電力系統運行異常的情況下，網絡中的涌流會增大，在一定程度上影響到了電壓的穩定性。為了保障其穩定性在進行并聯方式的過程中，相關人員還要在機械中增加電容組，通過這樣的組合方式既可以達到有效控制涌流的目的，還能夠減少電壓波動的影響，提高了無功功率自動化補償控制系統的運行質量。

3.2 復合開關

在一般情況下可控開關與交流接觸器并不能相連，但是為了提高無功率補償自動化控制質量，工作人員將復合開關加入了自動控制系統之中，實現了可控開關與交流接觸器并聯的技術要求，在電流過零時，開關會第一時間進行斷電處理，這種斷電處理能夠最大程度的保障電網的運行穩定性。同時由于電流切斷，這也會降低無功功率的損耗情況，根據電工電子專業人員研究證明復合開關在實際應用的過程之中，由于電網中存在涌流現象會出現開關失效或者無法及時關閉開關的問題，目前常用的開關有單相復合分補開關與三相復合分補開關，根據無功功率補償自動控制系統的需求，技術人員多采用三相復合分補開關，這種開關能夠滿足自動控制系統的要求，同時兼具有經濟效益，能夠有效維護供電企業的利益。

3.3 電路仿真

電路設計是電工電子技術中一項十分重要的設計環節，在以往的電路設計過程中電工電子技術往往充當輔助的作用，在完成相關設計之后，技術人員還要根據實際的情況對電路設計進行相應的修改工作，若設計存在問題，仍需要在電路系統搭建完成之后才能夠發現，造成了人力物力的消耗，針對這種情況設計人員采用了仿真電路，采用計算機模擬技術在設計過程中便可以及時發現電路運行中存在的問題，并加以改正，提高了電路設計的有效性，同時合理的電路設計也能夠降低電網系統中無功功率的產生，維護了電力系統運轉質量[4]。同時仿真電路還可以應用到無功功率補償自動控制系統當中，提高了自動化技術的應用水平。

4 結語

通過電工電子技術在無功功率補償自動控制中的運用可以得知，電工電子技術能夠有效地降低電路運行中無功功率的產生，維護了電網的穩定性。