無功補償自動控制中電工電子技術(shù)的應用分析

王遠瞧

三峽電力職業(yè)學院，湖北宜昌，443000

0 引言

在電力網(wǎng)絡中，輸電裝置是非常重要的部分，通過這種裝置能夠?qū)㈦娔芩偷叫枰膱鏊?，從而進行電能的合理分配，以達到更有效的電能利用。在這種流程中，由于老舊的無功功率輸出會帶來許多困難，當中包含了輸電設備的整體輸出功能被大大降低，從而無法有效地實現(xiàn)輸電、變電功能，并且這種輸出模型還會使運輸流程中能源被大幅消耗，從而嚴重影響能源輸出的經(jīng)濟度及其效率，從而使發(fā)電公司的整體經(jīng)濟效益逐步下滑[1]。

1 電力自動化中無功補償?shù)淖饔?/h2>

面對無功功率傳遞中出現(xiàn)的諸多問題，施工人員一般都會采用無功補償?shù)姆椒▉斫鉀Q，該方法能有效地提高電能傳遞的效率，提高電能操作的安全性，進而保持用電網(wǎng)絡正常的效能，以適應人類實際生活需求[2]。將電工電子技術(shù)合理應用在無功補償自動控制流程中，就能為供電傳輸管理工作打下堅實的技術(shù)基礎(chǔ)，并有效地提高其實用價值。

1.1 改善電力系統(tǒng)的電壓品質(zhì)

電壓質(zhì)量的決定因素是電壓損失量，電壓損失越小，整個系統(tǒng)的電壓質(zhì)量也就越高。此外，無功補償主要是通過在電路中控制無功功率的傳遞來提升功率因數(shù)，從而控制電壓損失，保證電壓的品質(zhì)滿足需求。所以，通過對無功進行補償，可以大大改善電網(wǎng)的電壓質(zhì)量[3]。

1.2 降低投入

無功補償可以有效地控制和節(jié)省企業(yè)對電力自動化設備的投資。因為無功補償可以很好地控制電路中的無功功率，從而極大地優(yōu)化并提高電路的功率，從而確保了功率因數(shù)的有效提高。這樣不僅提高了變壓器的工作效率，而且降低了對設備的負荷。變壓器的工作壓力也將降低，從而可以控制輸變電設備的費用。

1.3 電耗的節(jié)制

在實際應用中，為使成本得以合理控制，并使損失得以降低，恰當?shù)貎?yōu)化功率因子是十分必要的。無功補償能使輸送時的線路功率因數(shù)得到較大的提高，從而有效地防止了某些不必要的線路損失。

1.4 提高運輸容量

在進行回路輸送時，它的容量主要體現(xiàn)在有功的情況下，輸送的功率與表觀功率成反比。如果在傳輸時采用無功補償，則能夠極大地提升功率因數(shù)，對實際功率的消耗進行控制，從而使電路的電力傳輸能力得到極大提升。

2 電力自動化中無功補償技術(shù)的實現(xiàn)方式

在電力裝置的線路中，通常采用兩種電容的變換來進行能量的轉(zhuǎn)化，當電容負載產(chǎn)生無功時，就可以對其進行補償。通常，通過在電網(wǎng)的有關(guān)裝置上加裝無功補償裝置，達到降低能耗、提高輸出功率的目的。目前，國內(nèi)對電力系統(tǒng)進行無功補償?shù)姆椒ㄓ校翰捎眉惺窖a償，在高低壓輸電線路上安裝電容器；在一個并聯(lián)回路中，將電容放置在框架電平或變壓器的低電壓側(cè)；單臺電機的補償，將并聯(lián)的電容與每一臺電機互連。

3 無功補償技術(shù)運行原理

無功補償技術(shù)是把具有容性輸出功率的負載設備，和感性輸出功率負載并聯(lián)在同一個集成電路上工作，電能量可以在兩種負載之間進行隨意變換以適應供電要求。容性無功補償?shù)呢摵上到y(tǒng)在執(zhí)行的過程中會給予負載所要求的輸出功率，而負載也相對應給出容性負載所要求的輸出功率[4]。在一般管理工作的狀況下合理輸出功率補償因數(shù)約為0.95，在日常智能電力設備管理工作的流程中對無功電量也存在相應的要求。國家電網(wǎng)在運營的整個流程中，無功電量一旦無法滿足用戶的需要，智能設備的運營也就會因為無功電量的不足而無法建立真正的工作磁場，也就不能滿足用戶電力供應的需要。處在這種情況下工作的電力設備，由于無功功率不足，或者工作情況不穩(wěn)定，而無法在額定情況下達到正常工作的要求，從而造成負載降低，長時間的工作將極大耗損供電設施，嚴重影響供電系統(tǒng)的正常工作。由于發(fā)電廠和高壓輸電線帶來的無功功率沒有達到負載要求，造成功率和電力設備損失很大。只要在設備上添加一些無功功率的技術(shù)裝備，在電網(wǎng)設備工作的環(huán)境中補償無功功率控制就可以保障智能設備的工作，降低生產(chǎn)成本和提高設備工作的效率，也可以保障電力設備在額定電流中工作。

4 電工電子技術(shù)在無功補償中的應用

在當前能源工業(yè)發(fā)展的進程中，必須繼續(xù)完善無功補償技術(shù)，通過應用無功補償技術(shù)，不但能夠使電網(wǎng)的效率獲得更進一步的提高，而且還能夠切實保證相關(guān)的設備運行安全與穩(wěn)定，有效地減輕運行難度，為能源工業(yè)創(chuàng)造更多經(jīng)濟效益和社會效益[5]。

4.1 高壓主變中，低壓側(cè)接入補償?shù)膲毫τ绊懷芯?/h3>

從補償電路的基本物理特性中可得知，在加入電抗或電容以后，母線電壓的變化以及電流變動程度都與投切電路的體積大小以及系統(tǒng)短路能力密切相關(guān)。按照中國技術(shù)規(guī)范，投切一個補償電力設備后，該電力設備的母接通電壓的波動性值不應大于其額定電壓的2.5%，而在主變高電壓500kV側(cè)投切補償電力設備后，電流波動性值也不得大于2.5%，其中在主變高低壓110kV側(cè)投切補償電力設備后的電流波動性需要比500kV側(cè)小，但也不得大于5%。

4.2 在電力系統(tǒng)中的應用

通過對電力工程中采用的電力緩和技術(shù)的研究，可以實現(xiàn)對電力工程的有效控制。電子器件的小型化可以減少能量消耗、改善電力供應的時效性、增強電力供應的自動化程度。其他諸如斷路器、電力線路，以及微機器之類的處理器的引進，保證了均衡。將原電容替換為補償電容，可有效抑制脈沖電流的產(chǎn)生，并使其達到最大程度的自動化，進而改善電力系統(tǒng)的品質(zhì)與效益。電力系統(tǒng)中電力裝置的使用直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的生產(chǎn)，并直接影響電力系統(tǒng)的實際產(chǎn)生容量。非線性控制是一項新的技術(shù)，具有很多優(yōu)點。采用計算機技術(shù)對數(shù)字化數(shù)據(jù)進行處理，保證了系統(tǒng)穩(wěn)定、高效運行。其中，主電路由觸發(fā)、對比、增益、掃描等四大模塊構(gòu)成，并可以進行仿真[6]。在電子線路出現(xiàn)故障時，會產(chǎn)生過流。此時，一般采用電力繼電器或剎車熔斷器，以防止階梯式電路發(fā)生故障。然而，在電力消耗日益增大的情況下，傳統(tǒng)的基于電力系統(tǒng)對非效能元件進行自動化控制的裝設方式已不能在目前的能源消耗階段充分使用。但同時，對能量的要求越來越高，這就要求我們不斷地改進現(xiàn)有的裝置，以滿足要求。比如，當出現(xiàn)過流現(xiàn)象時，可以取代已有的電力繼電器，重組和合并新的電力裝置，重新構(gòu)建信號控制模式，同時還可以引入新的線路保護機制。當發(fā)生斷電時，能在最短時間內(nèi)切斷故障電流，從而加速并簡化線路的保護[7]。

4.3 機械式接觸裝置

在總的電源系統(tǒng)中，例如電流切換一般都是通過一個無功補償?shù)淖詣涌刂苼磉M行控制。在實際運行中，無功補償?shù)淖詣涌刂茊卧軌虿渴鹪谶B接點容器和開關(guān)單元上，在無功補償運行中，也就是動力單元的電壓值在低狀態(tài)下，當電壓值上升時，電機電容器的電流就會上升。針對這一問題，專家們提出了一種適用于電容裝置的特殊接觸方式，即采用機械接觸方式增大電流，而不會在開電時增大電流，從而達到顯著的節(jié)能效果。

4.4 復式交換機

在無功補償自動控制的工作中，組合式開關(guān)是確保硅片開關(guān)電源接點間相互控制與共用的重要裝置。該器件能夠有效地確保無電流流過時，硅片會自動斷開。設備可以實現(xiàn)對微機進行控制，并對微機網(wǎng)絡的安全起到一定的作用。然而，當從實際的角度分析時，組合開關(guān)并不一定能起到自動開關(guān)作用。為了保證組合開關(guān)能夠在自動故障控制中發(fā)揮出作用，技術(shù)人員對其進行了優(yōu)化，總結(jié)出了電力系統(tǒng)的實際需求以及自動控制的工作條件，對其進行無功補償，并根據(jù)需要確定了組合開關(guān)在元件和三相補償上的使用。

4.5 在電路模擬中的應用

環(huán)路模擬器可以很好地控制分割環(huán)和主回路。在實際操作過程中，電源流量有所變化，但不易被發(fā)現(xiàn)，工作人員不能夠正確地判斷出電容器運行后產(chǎn)生的峰值波的變化。因此，我們可以構(gòu)造能較好地反映非工作電容之特定工作狀況的模擬回路。在三相電壓為零的情況下，該回路能迅速地斷開，并轉(zhuǎn)移到三相管接點上，且沒有波形變化[8]。通過與計算機仿真電路相結(jié)合，所建立的計算機模型不但能夠滿足對晶體管的脈沖的需求，還能夠改善無功補償電容的總體效率，從而避免發(fā)生嚴重的斷電事故，從而增強電力系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

4.6 對無接觸式開關(guān)管在電力系統(tǒng)中的應用探討

將多臺電容并聯(lián)在一起會產(chǎn)生一種很特別的現(xiàn)象，研究者們一般把它叫做“過壓”。若不采取一定的技術(shù)措施，將會使接觸處的膠接材料燒焦，從而對電容器產(chǎn)生無法挽回的損害。因此，利用電工電子技術(shù)對無功補償自動控制，讓無觸點閘管在發(fā)生上述現(xiàn)象時，或者在電壓超過零時，會自動停止工作，那么，在發(fā)生著火現(xiàn)象時，就可以最大程度地對線路和電容器進行保護，從而避免電容器的破壞。因此，使用逆向電源及電工電子技術(shù)，可以有效推進自動化無功補償控制技術(shù)的發(fā)展，并可以與已有技術(shù)及設備相結(jié)合，從而進一步改善電力系統(tǒng)，加快電力系統(tǒng)的發(fā)展。

5 結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，對電能的需求量越來越大，相應地，需要保證電網(wǎng)的穩(wěn)定可靠。電工電子技術(shù)在無功補償自動控制的應用，可以進一步提高電力設備的功率，改善供電環(huán)境，提高電氣設備的使用年限。