电力电子技术在无功补偿自动控制中的实践分析

2022-11-25航天科工惯性技术有限公司赵学荟朱配清

电力设备管理 2022年10期

航天科工惯性技术有限公司赵学荟朱配清

1 电力电子技术

随着大功率半导体器件的革命性变革，电力电子技术近些年来得到迅猛发展，备受我国电力企业青睐。随着电力行业的发展，其经营项目种类变得越来越多，利用电力电子技术不仅能实现电能的转换还能实现对电能的控制，当前该技术也成为企业经济活动中的一部分[1]。同时，电力电子技术变换的电力也存在着差异，可能电力较大，也可能电力比较小，但是在一定程度上都能够弥补传统系统中的不足。

而电力电子技术也分为不同的种类，主要有以下两种：第一种电力电子器件制造技术；第二种交流技术，不同的类别及应用领域也存在着差异。此技术大多数被应用在工业中的交直流电机电化学工业领域中，可以保障生产作业顺利开展。电力电子技术也可以被应用在其他领域方面，如电力系统中的高压直流输电，日常生活中，家用电器中的节能灯变频空调，也是电力电子技术的一个应用范畴[2]。

2 无功补偿技术

2.1 无功补偿的原因

无功补偿技术是指通过无功电源调整电力网中的无功功率，近年来发展迅猛，同时也可以降低供电变压器及输送线路的损耗，进而为电力企业节省成本支出，以及实现提高供电效率的目的。对于电力企业来讲，要想在变幻莫测的市场竞争体系中长久的立足和发展，就要采用有效的技术手段降低能源损耗，而无功补偿的基本原因，笔者从以下两点分析[3]。

一是电网输出功率主要分为两部分，一部分是有功功率，另一部分就是无功功率，有功功率消耗电能，将电能转化为机械热能来进行使用，在同样的传输能量中有功功率所占比例越大，电能的传输效率越高。无功功率不做功，随着电网回路最终回到输入端，在传输线路上产生损耗。

二是无功补偿技术的应用对于电力系统来讲，可以确保其稳定性，使电网中的无功处于一个平衡状态，过低或者过高的无功能量会对电源电压产生致命影响。且实现减少网络无功损耗提高输送电能的目的。

2.2 补偿方式

无功补偿技术的补偿方式包含以下两种。第一种，变电站补偿方式，该方式的补偿装置包含并联电容器、同步调相机等，而该方式具有很多优点，如管理比较容易且维护方便，可以为电企业发展提供很多便捷。

第二种，配电线路补偿方式，这种方式主要是通过在线路赶搭上安装电容器，来实现无功补偿的目的，同时也具有很多优点，如投资小、回收快且方便维护。目前，电力企业发展规模的扩大，开始了解到无功补偿技术应用的重要性，不同的补偿方式也存在着差异。如随机补偿，主要是指将低压电容器与电动机并接，通过有效控制保护相关电力系统的一个补偿方式，不同于上述两种方式。此外，跟踪补偿也是一种常见的无功补偿方式，指以无功补偿投切装置作为控制保护装置的一个方法，主要适用于大容量大负荷的配变。由此可见无功补偿方式之多样化[4]。

2.3 存在问题

一是电容器损坏频率相对来讲比较高，管理人员针对问题并没有予以重视，所采用的管理方法存在问题，这样反而会致使电容器损坏问题频繁的出现。同时，相关电容器外熔断器在投切电容器组及运行过程中也容易发生熔断现象，这都不难以确保相关电力设备的安全性和稳定性，无形之中，也会为企业正常运作造成影响。

二是电容器组使用频率较低，这也不利于相关电力系统的稳定性。针对这些问题，要采取有效的措施去处理，如通过对无功补偿设备进行综合整治，不仅能够提高电网电压无功质量，确保相关电力系统的稳定性，也能为电力行业发展奠定基础。

三是无功补偿设备在初始设计时考虑不足，表现在前期选择电压等级时，管理人员并未充分考虑谐波背景的影响，致使所选择的电容器存在着一些普遍问题——电压等级偏低，长期运行而出现电容器损坏的现象；由于合闸涌流对熔断器的冲击，致使电容器外熔断器经常发生熔断现象。所以针对此类问题要予以重视，采取有效方法去妥善处理[5]。

3 无功补偿装置在电力系统中的应用措施

3.1 无功补偿电力容器

当前，无功补偿装置在电力系统中的应用，具有重要意义。数据显示表明，电力企业的发展规模逐步扩大，需要将无功补偿装置灵活的应用起来。目前，无功补偿电力容器设计理念和结构相对来讲比较简单化，为了实现电网稳定运行，应采取相应的措施来做好基础工作。因为电力容器本身的安装和维修就比较简单，故可以避免不必要问题的出现。但无功补偿电力容器自身也存在一些问题，其中最突出的为电力容器在使用过程中难以实现无功的可持续调解，因此必须有相应的应急措施，以避免电网电压下降的情况出现。同时，无功补偿装置在电力系统中也会受到谐波的干扰，严重者还会致使电力容器出现烧毁，这对于电力系统的运稳定运转是不利的[6]。

3.2 无功补偿同步调相机

无功补偿同步调相机也被应用在电力系统中，是常见的一种无功补偿装置，而电力企业近年来开始了解到无功补偿装置应用的价值，而同步调相机本身就是一种发电机，随着时间的推移，逐步得到完善。可以说，无功补偿同步调相机是属于一种无功率动态性的补偿装置，应用在电力系统中，能够实现降低能源损耗的目的，切实提高电能的质量。

无功补偿同步调相机，主要是用以调节励磁系统为主，通过对相位的调节实现电网中容抗和感抗的动态补偿。但同步调相机结构相对复杂，需要专业的人员对该设备进行维修维护，这就对维修维护人员提出了更高要求，在使用同步调相机时，应根据具体实际应用情况和使用场合，制定相应应急策略，确保同步调相机处于稳定运转状态。但在大多数情况下，由于同步调相机运行速度过慢，将会难以满足电力实际需求。

3.3 静止无功补偿

静止无功补偿装置也是一种新型的技术手段，将其应用在电力系统中也非常的要，因为多数企业内部的电力系统数量繁多，在运转过程中往往存在着一些问题，所以通过静止无功补偿装置的应用，可以较大改善电力容器和同步相机存在缺陷的问题，保障相关电力设备能够处于安全稳定运转状态。

静止无功补偿装置也具有很多优点，如运行速度比较快，并不会产生较大的噪音。再者，相关管理人员也要定期对无功补偿装置进行维修和保养，确保这些设备处于良好运转的状态，同时通过将该设备应用在电力系统中，也能够获得令人满意的动态补偿效果。而该设备应用在电力系统中虽然有着一定的优势，同时也存在着一些缺点，如维修难度系数较高，这样也会使得电力企业成本维修成本被加大，因此要根据实际情况灵活的去运用，进而确保电力系统的稳定性。

4 电力电子技术在无功补偿自动控制中的实践分析

4.1 复合开关

复合开关是电力领域发展中普遍的一个应用，只有利用电力电子技术，才能够弥补传统开关使用中存在的弊端。相关数据表明，复合开关近年来备受电力行业所欢迎，负荷开关的应用，可以有效抑制浪涌电流消除电弧。因为部分开关在使用过程中会出现发热状态，而通过将复合开关应用在无功补偿自动控制领域中，则可以避免该类问题的出现。其次，针对以往电力系统中常出现的设计问题，相关人员应及时处理，因为这些问题的存在，难以确保电力系统的稳定运行，对于电力行业发展无疑会造成影响，所以要根据不同的情况作出相应的调整，切合实际的发挥电力电子技术在无功补偿自动控制中应用价值。

4.2 机械式接触设备

随着电力行业在市场经济中地位的不断提高，其经济活动类别也在发生变化，电力电子技术的发展为解决无功补偿控制中存在的问题提供了帮助。其中，机械式接触设备，是电容器组实现投切的主要条件可以说，接触器在整个电网中的作用是无法替代的，因为其他设备并不能够发挥接触器的作用。机械式接触识别在补偿系统中得到广泛应用。

现代社会的发展，对电力资源的需求量也变得越来越大，所以电力企业更加需要将电力电子技术应用在无功补偿自动控制中，同时要确保机械式接触设备的良好运转性。此外，针对电网中频繁出现的问题，管理人员要分析问题产生的原因，采取有效措施，通过使用机械式接触设备来解决这些问题。机械式接触设备应用，本身比较符合现代电网的发展特点和要求，对于电力企业综合市场竞争力的提高也有帮助，需要相关人员给予高度的重视，从而得以在变幻莫测的市场经济竞争体系中长久的立足。

4.3 无触点晶闸管

近年来，电力电子技术得到飞速发展，被诸多行业所信赖，电力电子技术在无功补偿自动控制领域中的应用，同样获得了令人满意的成绩。相关数据表明，部分电力系统在运转过程中存在着一些问题，这将直接影响电网的质量和稳定性，同时人们生活也离不开电力资源的支持，所以对电力企业提出新的要求，即应利用电力电子技术解决问题。

其中，无触点晶闸管的应用，可以确保电容组使用寿命得到延长，切实降低其运转过程中出现烧毁的问题，当然针对其他问题也要予以重视，因为大多数电网中都存在着很大的危险，所以相关负责人可以灵活的利用无触点晶闸管避免问题的出现，确保各项生产作业能够井然有序的开展。

再者，很多情况下，有触点晶闸管开关在使用过程中也会产生大量的热量，而热量随着时间的推移会越积越多，这样也会因此而出现问题，常见的问题是烧毁一定数量的零件，同时也会致使其他正常运转的设备受到牵连而出现故障，面对这类问题，解决方式往往会选择在内部安装风扇来降温，但是这种做法不能做到标本兼治，只解决了表面问题，因此要利用无触点晶闸管来确保电容器组的安全性与稳定性。无触点晶闸管减小了触点电阻带来的能量损耗，在大功率电能传输时，能有效减少能量损耗降低器件温升，所以无触点晶闸管的使用是具有可行性的，如此一来，既能够满足电力系统运转需求，也能够实现降低能源消耗的目的，切实为各行各业生产提供更加稳定的电力资源[7]。