無功補償自動控制中電力電子技術的應用

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無功功率補償又稱為無功補償，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，進而改善整個供電環(huán)境。無功功率補償涉及了電力系統(tǒng)、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(tǒng)通過對電力系統(tǒng)的電壓調整和無功補償是實現(xiàn)電網(wǎng)優(yōu)質、安全、經(jīng)濟運行的重要手段，隨著近年來電力電子技術的蓬勃發(fā)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(tǒng)中的應用

1.1電力系統(tǒng)無功補償?shù)膽眯Ч?/p>

隨著社會生產(chǎn)對電力需求的增加，電力行業(yè)快速發(fā)展起來，電力系統(tǒng)規(guī)模也在不斷的擴大，電力負荷的需求開始不斷上漲。在電力系統(tǒng)的運行中，無功補償?shù)倪\用可以起到重要的作用，它能夠有效提高電網(wǎng)的運行效率，改善供電環(huán)境，同時還可以降低電力系統(tǒng)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(tǒng)中，可以使電網(wǎng)的運營保持平衡的狀態(tài)，安全穩(wěn)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(tǒng)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(xù)性的調節(jié)。在使用電力無功補償電力容器的時候，也會產(chǎn)生一定的負電效應，負電效應會導致低電網(wǎng)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?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(fā)電機，它是同步旋轉式的，屬于無功率動態(tài)性補償裝置。同步調相機的工作原理是通過對勵磁系統(tǒng)的調節(jié)來發(fā)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(fā)電機，因此在運行過程中，它始終處于一種旋轉的狀態(tài)，這就會產(chǎn)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(tǒng)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(jié)工作難以進行，很難滿足調節(jié)的要求。

1.2.3靜止無功補償裝置

靜止無功補償裝置的發(fā)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(yōu)點，它在運行過程中不會產(chǎn)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(fā)展的同時，新型的開關器件也被研發(fā)出來，并廣泛的應用于靜止無功補償裝置中，取得了動態(tài)補償?shù)男Ч５褂渺o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(tǒng)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(zhí)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(xiàn)自動控制主要是通過與電容器開關的并聯(lián)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(xiàn)時電壓會突然上升，這個階段電容器中出現(xiàn)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(wěn)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(lián)狀態(tài)的情況下，容器中會產(chǎn)生涌流的現(xiàn)象，這種涌流的出現(xiàn)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(tài)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(xiàn)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(xiàn)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(chǎn)生諧波電流的時候，會對電容器的持續(xù)運行產(chǎn)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(fā)，及時是有專門排熱的風扇也無法使熱氣完全散發(fā)。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(xiàn)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(lián)方式具有可控硅，能夠實現(xiàn)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(tǒng)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(jù)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(tǒng)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(wǎng)運行過程中的電網(wǎng)負荷有效的減小，且對無功涌流進行控制，必須要在電網(wǎng)運行中適當?shù)氖褂脽o功補償。無功補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，進而改善整個供電環(huán)境。無功功率補償涉及了電力系統(tǒng)、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(tǒng)的正常運行，降低整個運行過程中的能源消耗，節(jié)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(yōu)化無功補償最為直接和有效的方法。

作者:鄒少琴 單位:廈門南洋職業(yè)學院

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