电工电子技术在无功补偿自动控制中的运用

电工电子技术在无功补偿自动控制中的运用

刘译夫

刘译夫

华能集团扎赉诺尔煤业有限责任公司供暖公司内蒙古满洲里市021410

摘要：在我国电气自动化快速发展的过程中仍然存在一些问题，例如，在线路使用过程中出现耗损严重的问题等，为了解决这些问题，无功功率补偿技术（无功补偿技术）应运而生。无功补偿技术利用电气自动化设备的自身性能，然后通过无功、谐波及负序等作用于系统，完成对系统的补偿工作，使线路使用过程中的耗损降到最低，确保电气系统的安全性。因此，开展电气自动化中无功补偿技术的应用分析研究还是非常有必要的。

关键词：电工电子技术；无功补偿自动控制；运用

1电气自动化中无功补偿的作用

从实际出发可以发现，我国在电力运行模式方面可以分为三类，也就是低压网、中压网以及高压网。在这些模式中，中压网的特点在于非常稳定，高压网和低压网和中压网相比性能稍逊，因此，对低压网和高压网的稳定性进行控制，显得非常有必要，逐步成为我国电力行业需要积极控制和解决的问题。无功补偿的产生开辟了新的道路，为加强电气自动化的快速发展指明了方向。在进行电力输送的过程中对无功补偿技术进行合理的使用，不单单可以很好的让低压网和高压网的稳定性大幅度提升，还可以在一定程度上对电力运输过程中的损耗情况进行控制，让电能的利用效率提升，确保配电系统和控电系统的电压处于稳定的状态。

1.1提高电压质量

电压质量的决定性因素为电压损失量，在电压方面损失越少那么整个系统当中电压的质量也就越高。另外无功补偿主要是利用控制电路中无功功率的传输的方法让功率因数提高，达到控制电压损失的目的，可以确保电压的质量符合要求。因此，无功补偿可以让电压质量大幅度提高。

1.2减少投资

无功补偿能够让企业在电气自动化设备上的投资得到很好的控制和节约。由于无功补偿能够让电路中的无功功率得到很好的控制，大幅度地优化和提高电路功率，保证功率因数得到有效的提升。在此过程中，变压器的运转效率就会大幅度的加强，设备在运行的过程中不会产生太大的要求。变压器的工作压力也会减少，这样能够对输变电设备的开支进行控制。

1.3控制用电费用

为了让费用得到合理的控制，让损耗减少，在实践中对功率因数进行适当的优化具有非常重要的意义。无功补偿可以让电路在运输过程中的功率因数大幅度提升，这样可以有效避免出现一些不必要的电路损耗。

1.4加强传输能力

在进行电路传输的过程中，其能力主要表现在在有功功率的条件下，功率因数和传输电力功率和视在功率呈反比。若是在传输的过程中采取了无功补偿的方法，就可以让功率因数大幅度提高，控制实际功率的消耗，让电路的电力传输能力大幅度提高。

2电气自动化中无功补偿技术的基本原理

在电气工程中的相关设备运行过程中，通常用视在功率来表示电气相关设备的容量，这个容量一般是设备可以转换的最大功率，所有设备在进行功率输出过程中，不仅有有用功率，还有因为各种损耗产生的无功功率。所谓的有功功率就是转换成所需要提供消耗的热能、机械能等其他形式的能源，无功功率产生的能量一般不能被消耗，主要是由于设备的摩擦或者产热等因素产生的能量损耗。在我国目前普遍发展的无功补偿技术中，就是通过对电网中产生的无用功率进行充分的利用，尽量减少无功功率的消耗。

3电气自动化中无功补偿技术的实现方式

一般在电气设备的电路中，能量的转换主要是通过两种不同的容性功率的转换实现的，如果容性负荷输出无功功率，则能实现对感性负荷的补偿。一般在电力系统的相关设备中安装一些无功补偿的设备，就可以在一定程度上降低能耗、提升输出功率。我国现阶段电气自动化无功补偿的实现主要通过以下几种方式：集中补偿，通过并联的方式把电容器安装在高压、低压输电线路之中；分组补偿，在并联的电路中，把电容器装在车架电平或者变压器的低压一侧；单台电动机补偿，通过将并联的电容器和单台的电动机相互连接的方式达到补偿的效果。

4电网系统中无功补偿自动控制技术的应用

4.1机械式接触设备

利用电工电子技术实现无功补偿设备开关的自动化控制，有多种实现方法。其一是在输入补偿阶段，电路中电压初始值不高，这样就方便进行低压操作，减少无功功率；其二是电容器很少出现涌流现象，无形中延长了设备使用寿命，经济效益明显提升。但是当电力系统中电压出现异常波动时，会出现涌流激增现象，可能会影响供电质量。为了解决这一问题，需要引入机械式接触设备，同时采用并联方式，在机械式接触设备之后增加电容组。这样通过组合控制，既可以达到控制涌流的目的，又能够减少电压波动影响，对提升无功补偿自动控制水平有积极作用。

4.2无触点晶闸管

在以往无功补偿控制中，主要的措施是控制并联电容器组的涌流现象。但是在实际工作中，容易受到多种因素的影响，导致实际控制效果并不理想。一旦控制措施不到位，出现涌流问题，轻则导致电路中相关设备和线路烧毁，严重时还会造成局部电网瘫痪。基于电工电子技术的无功补偿自动控制，使用无触点晶闸管代替继电器，将无功补偿自动控制风险降到最低。通过实际观察，无触点晶闸管的优势在电路电压突降为0时，能够控制可控硅开关自动断开，这样就切断了电压突降对其他线路及设备的破坏影响，避免了拉弧问题。但是无触点晶闸管在应用中还存在一些不足之处，需要在无功补偿自动控制运用中加以改进。

4.3复合开关

通常情况下，可控硅开关与交流接触器并不直接相连，在无功补偿自动控制中，复合开关则发挥了连接作用，实现了可控硅开关与交流接触器的并联。其作用是在电流过零时，能够确保可控硅开关可以第一时间断开，这样就达到了保护电网系统的目的，同时也间接了减少了无功损耗。但是大量的实验证明，复合开关在实际应用中，由于电网中涌流的存在，经常会出现无法有效或及时开关的情况，为了保证复合开关在无功补偿自动控制中发挥实际作用，需要对复合开关进行优化。首先，根据电力系统组成和无功补偿自动控制需要，科学选择复合开关。目前主流的复合开关有两种，分别是单相分补复合开关和三相共补复合开关。对于多数低压无功补偿来说，使用三相共补复合开关即可符合要求。但是对于三相负载不平衡的情况，就必须考虑使用单相分补复合开关。其次，无论使用哪种复合开关，都需要考虑经济成本问题，既要确保电路无功补偿达到预期效果，又要维护电力企业自身经济利益，实现两者的平衡。

4.4电路仿真

电路设计是电工电子技术在电力系统中的一项重要应用，但在以往的电路设计中，电工电子技术只是发挥了辅助作用，完成设计任务后还是要按照设计图搭建实际电路。在计算机虚拟环境下搭建电路，然后仿真运行，就可以提前发现电力系统中存在的问题，进而进行修改和完善，在确定不存在问题后，再进行电力系统的建设。电路仿真也可以应用到无功补偿自动控制中，对提升自动控制效果和降低线网损耗有显著作用。

结束语：科学技术的发展促进了电气自动化行业的发展，同时，电气自动化的进步带动了我国科学技术的进步，两者相辅相成，为了将作为电器自动化中最重要的一部分的无功补偿技术的作用充分发挥，在实际应用过程中一定要扬长避短，并且及时解决在应用过程中遇到的问题，进而促进我国电气自动化行业的发展。

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