電力電子技術在無功補償自動控制中的實踐分析

航天科工慣性技術有限公司 趙學薈 朱配清

1 電力電子技術

隨著大功率半導體器件的革命性變革，電力電子技術近些年來得到迅猛發(fā)展，備受我國電力企業(yè)青睞。隨著電力行業(yè)的發(fā)展，其經營項目種類變得越來越多，利用電力電子技術不僅能實現電能的轉換還能實現對電能的控制，當前該技術也成為企業(yè)經濟活動中的一部分[1]。同時，電力電子技術變換的電力也存在著差異，可能電力較大，也可能電力比較小，但是在一定程度上都能夠彌補傳統系統中的不足。

而電力電子技術也分為不同的種類，主要有以下兩種：第一種電力電子器件制造技術；第二種交流技術，不同的類別及應用領域也存在著差異。此技術大多數被應用在工業(yè)中的交直流電機電化學工業(yè)領域中，可以保障生產作業(yè)順利開展。電力電子技術也可以被應用在其他領域方面，如電力系統中的高壓直流輸電，日常生活中，家用電器中的節(jié)能燈變頻空調，也是電力電子技術的一個應用范疇[2]。

2 無功補償技術

2.1 無功補償的原因

無功補償技術是指通過無功電源調整電力網中的無功功率，近年來發(fā)展迅猛，同時也可以降低供電變壓器及輸送線路的損耗，進而為電力企業(yè)節(jié)省成本支出，以及實現提高供電效率的目的。對于電力企業(yè)來講，要想在變幻莫測的市場競爭體系中長久的立足和發(fā)展，就要采用有效的技術手段降低能源損耗，而無功補償的基本原因，筆者從以下兩點分析[3]。

一是電網輸出功率主要分為兩部分，一部分是有功功率，另一部分就是無功功率，有功功率消耗電能，將電能轉化為機械熱能來進行使用，在同樣的傳輸能量中有功功率所占比例越大，電能的傳輸效率越高。無功功率不做功，隨著電網回路最終回到輸入端，在傳輸線路上產生損耗。

二是無功補償技術的應用對于電力系統來講，可以確保其穩(wěn)定性，使電網中的無功處于一個平衡狀態(tài)，過低或者過高的無功能量會對電源電壓產生致命影響。且實現減少網絡無功損耗提高輸送電能的目的。

2.2 補償方式

無功補償技術的補償方式包含以下兩種。第一種，變電站補償方式，該方式的補償裝置包含并聯電容器、同步調相機等，而該方式具有很多優(yōu)點，如管理比較容易且維護方便，可以為電企業(yè)發(fā)展提供很多便捷。

第二種，配電線路補償方式，這種方式主要是通過在線路趕搭上安裝電容器，來實現無功補償的目的，同時也具有很多優(yōu)點，如投資小、回收快且方便維護。目前，電力企業(yè)發(fā)展規(guī)模的擴大，開始了解到無功補償技術應用的重要性，不同的補償方式也存在著差異。如隨機補償，主要是指將低壓電容器與電動機并接，通過有效控制保護相關電力系統的一個補償方式，不同于上述兩種方式。此外，跟蹤補償也是一種常見的無功補償方式，指以無功補償投切裝置作為控制保護裝置的一個方法，主要適用于大容量大負荷的配變。由此可見無功補償方式之多樣化[4]。

2.3 存在問題

一是電容器損壞頻率相對來講比較高，管理人員針對問題并沒有予以重視，所采用的管理方法存在問題，這樣反而會致使電容器損壞問題頻繁的出現。同時，相關電容器外熔斷器在投切電容器組及運行過程中也容易發(fā)生熔斷現象，這都不難以確保相關電力設備的安全性和穩(wěn)定性，無形之中，也會為企業(yè)正常運作造成影響。

二是電容器組使用頻率較低，這也不利于相關電力系統的穩(wěn)定性。針對這些問題，要采取有效的措施去處理，如通過對無功補償設備進行綜合整治，不僅能夠提高電網電壓無功質量，確保相關電力系統的穩(wěn)定性，也能為電力行業(yè)發(fā)展奠定基礎。

三是無功補償設備在初始設計時考慮不足，表現在前期選擇電壓等級時，管理人員并未充分考慮諧波背景的影響，致使所選擇的電容器存在著一些普遍問題——電壓等級偏低，長期運行而出現電容器損壞的現象；由于合閘涌流對熔斷器的沖擊，致使電容器外熔斷器經常發(fā)生熔斷現象。所以針對此類問題要予以重視，采取有效方法去妥善處理[5]。

3 無功補償裝置在電力系統中的應用措施

3.1 無功補償電力容器

當前，無功補償裝置在電力系統中的應用，具有重要意義。數據顯示表明，電力企業(yè)的發(fā)展規(guī)模逐步擴大，需要將無功補償裝置靈活的應用起來。目前，無功補償電力容器設計理念和結構相對來講比較簡單化，為了實現電網穩(wěn)定運行，應采取相應的措施來做好基礎工作。因為電力容器本身的安裝和維修就比較簡單，故可以避免不必要問題的出現。但無功補償電力容器自身也存在一些問題，其中最突出的為電力容器在使用過程中難以實現無功的可持續(xù)調解，因此必須有相應的應急措施，以避免電網電壓下降的情況出現。同時，無功補償裝置在電力系統中也會受到諧波的干擾，嚴重者還會致使電力容器出現燒毀，這對于電力系統的運穩(wěn)定運轉是不利的[6]。

3.2 無功補償同步調相機

無功補償同步調相機也被應用在電力系統中，是常見的一種無功補償裝置，而電力企業(yè)近年來開始了解到無功補償裝置應用的價值，而同步調相機本身就是一種發(fā)電機，隨著時間的推移，逐步得到完善?？梢哉f，無功補償同步調相機是屬于一種無功率動態(tài)性的補償裝置，應用在電力系統中，能夠實現降低能源損耗的目的，切實提高電能的質量。

無功補償同步調相機，主要是用以調節(jié)勵磁系統為主，通過對相位的調節(jié)實現電網中容抗和感抗的動態(tài)補償。但同步調相機結構相對復雜，需要專業(yè)的人員對該設備進行維修維護，這就對維修維護人員提出了更高要求，在使用同步調相機時，應根據具體實際應用情況和使用場合，制定相應應急策略，確保同步調相機處于穩(wěn)定運轉狀態(tài)。但在大多數情況下，由于同步調相機運行速度過慢，將會難以滿足電力實際需求。

3.3 靜止無功補償

靜止無功補償裝置也是一種新型的技術手段，將其應用在電力系統中也非常的要，因為多數企業(yè)內部的電力系統數量繁多，在運轉過程中往往存在著一些問題，所以通過靜止無功補償裝置的應用，可以較大改善電力容器和同步相機存在缺陷的問題，保障相關電力設備能夠處于安全穩(wěn)定運轉狀態(tài)。

靜止無功補償裝置也具有很多優(yōu)點，如運行速度比較快，并不會產生較大的噪音。再者，相關管理人員也要定期對無功補償裝置進行維修和保養(yǎng)，確保這些設備處于良好運轉的狀態(tài)，同時通過將該設備應用在電力系統中，也能夠獲得令人滿意的動態(tài)補償效果。而該設備應用在電力系統中雖然有著一定的優(yōu)勢，同時也存在著一些缺點，如維修難度系數較高，這樣也會使得電力企業(yè)成本維修成本被加大，因此要根據實際情況靈活的去運用，進而確保電力系統的穩(wěn)定性。

4 電力電子技術在無功補償自動控制中的實踐分析

4.1 復合開關

復合開關是電力領域發(fā)展中普遍的一個應用，只有利用電力電子技術，才能夠彌補傳統開關使用中存在的弊端。相關數據表明，復合開關近年來備受電力行業(yè)所歡迎，負荷開關的應用，可以有效抑制浪涌電流消除電弧。因為部分開關在使用過程中會出現發(fā)熱狀態(tài)，而通過將復合開關應用在無功補償自動控制領域中，則可以避免該類問題的出現。其次，針對以往電力系統中常出現的設計問題，相關人員應及時處理，因為這些問題的存在，難以確保電力系統的穩(wěn)定運行，對于電力行業(yè)發(fā)展無疑會造成影響，所以要根據不同的情況作出相應的調整，切合實際的發(fā)揮電力電子技術在無功補償自動控制中應用價值。

4.2 機械式接觸設備

隨著電力行業(yè)在市場經濟中地位的不斷提高，其經濟活動類別也在發(fā)生變化，電力電子技術的發(fā)展為解決無功補償控制中存在的問題提供了幫助。其中，機械式接觸設備，是電容器組實現投切的主要條件可以說，接觸器在整個電網中的作用是無法替代的，因為其他設備并不能夠發(fā)揮接觸器的作用。機械式接觸識別在補償系統中得到廣泛應用。

現代社會的發(fā)展，對電力資源的需求量也變得越來越大，所以電力企業(yè)更加需要將電力電子技術應用在無功補償自動控制中，同時要確保機械式接觸設備的良好運轉性。此外，針對電網中頻繁出現的問題，管理人員要分析問題產生的原因，采取有效措施，通過使用機械式接觸設備來解決這些問題。機械式接觸設備應用，本身比較符合現代電網的發(fā)展特點和要求，對于電力企業(yè)綜合市場競爭力的提高也有幫助，需要相關人員給予高度的重視，從而得以在變幻莫測的市場經濟競爭體系中長久的立足。

4.3 無觸點晶閘管

近年來，電力電子技術得到飛速發(fā)展，被諸多行業(yè)所信賴，電力電子技術在無功補償自動控制領域中的應用，同樣獲得了令人滿意的成績。相關數據表明，部分電力系統在運轉過程中存在著一些問題，這將直接影響電網的質量和穩(wěn)定性，同時人們生活也離不開電力資源的支持，所以對電力企業(yè)提出新的要求，即應利用電力電子技術解決問題。

其中，無觸點晶閘管的應用，可以確保電容組使用壽命得到延長，切實降低其運轉過程中出現燒毀的問題，當然針對其他問題也要予以重視，因為大多數電網中都存在著很大的危險，所以相關負責人可以靈活的利用無觸點晶閘管避免問題的出現，確保各項生產作業(yè)能夠井然有序的開展。

再者，很多情況下，有觸點晶閘管開關在使用過程中也會產生大量的熱量，而熱量隨著時間的推移會越積越多，這樣也會因此而出現問題，常見的問題是燒毀一定數量的零件，同時也會致使其他正常運轉的設備受到牽連而出現故障，面對這類問題，解決方式往往會選擇在內部安裝風扇來降溫，但是這種做法不能做到標本兼治，只解決了表面問題，因此要利用無觸點晶閘管來確保電容器組的安全性與穩(wěn)定性。無觸點晶閘管減小了觸點電阻帶來的能量損耗，在大功率電能傳輸時，能有效減少能量損耗降低器件溫升，所以無觸點晶閘管的使用是具有可行性的，如此一來，既能夠滿足電力系統運轉需求，也能夠實現降低能源消耗的目的，切實為各行各業(yè)生產提供更加穩(wěn)定的電力資源[7]。

5 結語

目前，電力企業(yè)在經營過程中仍面臨著一些問題，因此將電力電子技術應用在無功補償自動化中，具有重要意義，可以確保相關電力系統的穩(wěn)定性，實現降低能源消耗的目標，該技術對電力系統的穩(wěn)定運轉有著重要的意義，應加大對其研究力度。此外，也要優(yōu)化相關補償方案，只有這樣才能提高市場競爭力，為各項生產帶來便利。