无功补偿自动控制中电力电子技术的应用研究分析

在电力电子技术蓬勃发展的今天，越来越多的人开始关注电力系统内的电力损耗问题。为更好的实现电网优质、安全、经济的运行，需解决现有的电压调整问题和无功补偿问题。因此，如何提高电压稳定性、平衡无功功率和改善功率因数问题成为电力领域的又一难题。本文首先阐述了无功补偿的基本工作原理，从无功补偿装置入手分析了无功补偿的方法、原理和目的，并提出了电力电子技术在无功补偿自动控制上的应用。

【关键词】无功补偿 自动控制 电力电子技术 应用分析

无功功率补偿又称为无功补偿，常用于电力供电系统之中，主要作用为降低输送线路和电变压器损耗，提高电网功率因数及电效率，进而改善整个供电环境。无功功率补偿涉及了电力系统、理论电工、电气自动化技术、电力电子技术等相关领域。在电力电子技术广泛运用的今天，越来越多的人也开始关注无功补偿问题。电力系统通过对电力系统的电压调整和无功补偿是实现电网优质、安全、经济运行的重要手段，随着近年来电力电子技术的蓬勃发展，无功功率领域也受到各个领域的关注。

1 无功补偿装置在电力系统中的应用

1.1 电力系统无功补偿的应用效果

随着社会生产对电力需求的增加，电力行业快速发展起来，电力系统规模也在不断的扩大，电力负荷的需求开始不断上涨。在电力系统的运行中，无功补偿的运用可以起到重要的作用，它能够有效提高电网的运行效率，改善供电环境，同时还可以降低电力系统运行中变电器和输电线路的损耗。将无功补偿装置安装与电力系统中，可以使电网的运营保持平衡的状态，安全稳定的运行，不仅大大的降低了电能消耗，同时提升了电能的质量。

1.2 电力系统无功补偿应用的措施

1.2.1 无功补偿电力容器

无功补偿电力容器从设计上来说，相对于其他的仪器是较为简单的，无论是容器的安装、运行，还是容器的维护等，其设计工作都不算复杂。但无功补偿电力容器的使用较为复杂，由于我们通常使用的都是感性的无功补偿，因此不能做到持续性的调节。在使用电力无功补偿电力容器的时候，也会产生一定的负电效应，负电效应会导致低电网电压有所下降，同时补偿电流也会下降，这就降低了电容器的补偿容量，使得电力容器所补偿的无功量快速的降低。在这样的情况下，如果谐波的干扰较大，很可能会使无功补偿电力电容器被烧毁，造成一定的损失。

1.2.2 无功补偿同步调相机

同步调相机是一种发电机，它是同步旋转式的，属于无功率动态性补偿装置。同步调相机的工作原理是通过对励磁系统的调节来发出感性或有容性的功率。因为同步调相机是属于同步旋转式发电机，因此在运行过程中，它始终处于一种旋转的状态，这就会产生较大的噪声，造成一定的损耗。并且同步调相机的检修维护工作也是相对较难的。从目前来看，电力系统的无功功率变化速度很快，但机器自身的运行速度又较慢，这就使得无功补偿同步调相机的调节工作难以进行，很难满足调节的要求。

1.2.3 静止无功补偿装置

静止无功补偿装置的发明与设计主要是为了弥补电力容器和同步调相机的缺陷。与前面两种装置相比，静止无功补偿装置有了更多的优点，它在运行过程中不会产生很大的噪音，运行速度也比之前的容器装置快。在电力电子技术发展的同时，新型的开关器件也被研发出来，并广泛的应用于静止无功补偿装置中，取得了动态补偿的效果。但使用静止无功补偿装置也有一定的问题存在，虽然静止无功补偿装置的检修维护成本有所降低，但其设备造价很高，这就加大了电力系统的成本。

2 电力电子技术在无功补偿自动控制中的应用

在无功补偿自动控制中，电力电子技术的执行机构主要包括三种，即机械式接触器、电子复合开关以及无触点晶闸管。

2.1 机械式接触器

在无功补偿装置中，开关设备要实现自动控制主要是通过与电容器开关的并联来完成。在电流输入装置的时候，其初始电压为0，在进行接触的过程中，合闸实现时电压会突然上升，这个阶段电容器中出现的电流会严重的影响到电容器，甚至造成损坏。而机械式接触器的安装就是为了有效的抑制电容器中的涌流，对电阻起到限流的作用，以降低能源的消耗，稳定电压，保护电容器不会受到损害。

2.2 无触点晶闸管

电容器组在处于并联状态的情况下，容器中会产生涌流的现象，这种涌流的出现会导致电容器中接触器的触头粘结盒被烧毁，从而破坏电容器。如果在无功补偿装置中运用电力电子技术，设置无触点晶闸管（固态继电器），那么电容器在运行的过程中可以在电压超过0的时候将可控硅有效的利用起来，实现自动控制。在电压为0 的情况下，无触点晶闸管会自动的切断，这就能够防止电容器合闸的时候出现涌流而导致电容器损坏。但无触点晶闸管在使用过程中也存在一定的弊端，就是在产生谐波电流的时候，会对电容器的持续运行产生影响，尤其是在设备的温度逐渐上升的时候，热气很难被散发，及时是有专门排热的风扇也无法使热气完全散发。

2.3 复合开关

机械式接触器和无触点晶闸管，复合开关也可以有效的抑制无功补偿中所出现的涌流，复合开关在电流过0的时候，能够将电容器中的涌流抑制住。复合开关之所以有这样的效果，主要在于其采用的并联方式具有可控硅，能够实现交流接触，有效的导通电容器中的电流，并有效控制电力系统的开关，使其在电容器正常运行的情况下不会消耗多余的能量。在无功补偿电容器中中使用复合开关，可以根据其使用功能来进行选择，一般比较常用的是单相分补开关和三相共补复合开关两种类型。如果想要提高电力系统的运行效率，同时花费较少的运行成本，可以将单相分补开关和三相共补复合开关结合起来使用，使其形成综合接线的形式。

3 结束语

总的来说，要使电网运行过程中的电网负荷有效的减小，且对无功涌流进行控制，必须要在电网运行中适当的使用无功补偿。无功补偿常用于电力供电系统之中，主要作用为降低输送线路和电变压器损耗，提高电网功率因数及电效率，进而改善整个供电环境。无功功率补偿涉及了电力系统、理论电工、电气自动化技术、电力电子技术等相关领域。因此，采取无功补偿可以有效的保证电力系统的正常运行，降低整个运行过程中的能源消耗，节约电能资源。而在无功补偿自动控制中应用电力电子技术，是优化无功补偿最为直接和有效的方法。

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作者简介

邹少琴（1981-）女，福建省莆田市人。理学学士学位。现为厦门南洋职业学院讲师，主要从事电子系统，信息管理系统研究。

作者单位

厦门南洋职业学院 福建省厦门市 361102