電工電子技術在無功補償自動控制中的應用分析

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

【關鍵詞】電工電子技術 ?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量，提高功率因數，在電力企業(yè)供電系統(tǒng)中的應用比較普遍。在電力系統(tǒng)中合理選擇補償裝置，可以使電氣設備損耗降低，電網系統(tǒng)質量得到提高。

一、無功補償的工作原理及作用

（一）無功補償的工作原理

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

（二）無功補償產生的作用

（1）提高功率因數。在安裝無功補償裝置后，傳輸的無功功率減少，在傳輸的有功功率不變的情況下，提高功率因數。

（2）改善電壓質量。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的無功負荷。提高功率因數，減少線路中的無功電流，就可以降低電壓損失，從而提高電壓質量。

（3）減少電力損失。工廠動力配線依據不同的線路及負載情況，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）延長電氣設備壽命。改善功率因數后線路總電流減少，使原先接近或已經使用至飽和狀態(tài)下的變壓器、開關等機器設備和線路容量負荷下降，從而降低機器溫度，增加設備使用壽命。

二、電工電子技術在無功補償的應用

（一）機械接觸器的應用

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到額定電流的十幾倍甚至幾十倍，這對整個電網系統(tǒng)的運行及設備電氣都會造成影響。基于并聯(lián)電容器的開關完成無功補償的控制方式，具有幾點優(yōu)勢：一是在輸入補償的階段，電氣線路的電壓初始值較低，方便進行低壓操作，減少了無功功率;二是采用這種控制方式后，電容器很少會出現涌流現象，這就無形中延長了電氣設備的使用壽命，從而提高電力企業(yè)的經濟效益。

（二）無觸點晶閘管的應用

以電容器組的運行過程來看，即便從源頭上實現涌流的控制，但是一旦出現涌流現象，就造成接觸器觸頭上的粘結盒燒毀，從而影響電氣裝置的使用壽命?；陔娮蛹夹g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險降至最低。這種無觸點晶閘管應用于電氣設備中的優(yōu)點在于，當電網中的電壓為0時，利用可控硅一旦電流過零就自動斷開的特性，實現自動控制，能有效避免電容器在投切過程中出現接觸器燒毀或粘結現象，從而提高電容器的使用壽命。但在使用過程中發(fā)現，這種裝置也存在一定缺陷，在電容器運行過程中，會有0.7V的結壓降在可控硅導通后產生，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。

（三）復合開關的應用

復合開關的主要作用是實現可控硅開關與交流接觸器并聯(lián)，保證電流過零時，能保證可控硅開關即時斷開。這樣既可以保證利用可控硅實現對電氣涌流的控制，同時又達到了保護電網系統(tǒng)的目的。但在實際使用中發(fā)現，由于電網中涌流現象的存在，復合開關時而出現無法有效開關的現象。為了使復合開關在無功補償自動控制中更好的發(fā)揮其作用，應從以下兩個方面入手對復合開關進行優(yōu)化。一是企業(yè)根據電力系統(tǒng)及無功補償自動控制的實際需要，科學的在單相分補及三相共補中選擇復合開關。對于低壓無功補償來說，采用三相共補復合開關即可達到實際需求，但對于三相負載不平衡的電力系統(tǒng)，就要考慮采用單相分補復合開關。當然企業(yè)也可以切合實際，選擇單相分補與三相共補復合開關相結合的接線方案?？偠灾瑹o論使用哪種復合開關，都要確保電路無功補償能達到預期效果。

（四）電路仿真

隨著計算機技術的發(fā)展，當前電路設計可以完全通過計算輔助分析結合仿真技術來完成，是電力系統(tǒng)中的重要應用。在傳統(tǒng)的電路設計中，安裝單位在設計任務完成后根據設計圖搭設電路，如果在設計的過程中存在問題，只有安裝完成才能發(fā)現。一旦出現此類問題，將會造成的極大的資源浪費。隨著電子電工技術的更新發(fā)展，電路仿真運行成為電路設計系統(tǒng)檢驗的關鍵環(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，再進行實施。將電路仿真技術應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、結語

通過上述的分析研究可以了解到，電力電子技術在無功補償自動控制的應用可以提高電力設備的功率因數，改善電壓質量，并延長電氣設備的使用壽命。但是當前的無功補償自動控制技術尚在發(fā)展，還存在一定的缺陷。這就需要專業(yè)人員在實踐中總結經驗，不斷的進行技術研究與創(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)、電力電子技術等教學工作，研究方向：電氣自動化、可編程控制系統(tǒng)設計。