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试论无功补偿自动控制中电力电子技术的应用

作者：任编辑日期：2015-01-16 09:25 来源：未知

刘刚国网吉林省电力有限公司四平供电公司检修分公司 136000

【文章摘要】
无功补偿具有稳定电压且降低能源消耗的作用，在使用的过程中融入电力电子技术，更能够发挥其自动控制的优越性。本论文着重于探究无功补偿自动控制中电力电子技术的应用。
【关键词】
无功补偿；自动控制；电力电子技术
随着中国企业规模的扩大化，对于生产加工和生产提出了更高的质量要求，生产设备的运行效率也要有所提高，以获得低成本、低能耗、高产出的效果。将电力电子技术应用于无功补偿自动控制中，可以对电力控制电路进行仿真，以充分地发挥电力电子技术在无功补偿中的优越性，完善无功补偿的作用。
1 电力系统中无功补偿装置的应用
1.1 电力系统无功补偿的应用效果
电力系统规模不断地扩大，电力负荷需求增高。在电网运行中，无功补偿起到了提高电网运行功率因素的作用，不仅改善了供电环境，而且在提高供电效率的同时，降低了变压器和输电线路在电力运行中的损耗。在电力系统中安装无功补偿装置，使电网可以保持平衡运营状态，在安全运行中不仅节能降耗，同时确保了电能质量。
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
从设计的角度而言，无功补偿电力容器无论是安装、运行，还是维护工作，都是相对简单的，但是其在使用的过程中，通常实施的是感性的无功补偿，无法做到持续性的调节。此外，电力电容器的负电效应会降低电网电压，与此同时补偿电流也会有所下降，电容器的补偿容量下降，导致补偿的无功量迅速下降，加之谐波干扰，电力电容器就会出现被烧毁的现象。
1.2.2 无功补偿同步调相机
同步调相机是同步旋转式的发电机，属于是无功率动态补偿性装置。其工作原理是通过调节励磁系统，有容性的或感性的无功功率发出。由于同步调相机运行过程中，处于旋转状态，因此会有噪音，损耗也相对较高。当然，要做好机器的检修和维护工作也是很难的。现阶段电力系统无功功率变化迅速，而同步调相机运行速度慢，且难以控制，因此而难以满足有效调节的要求。
1.2.3 静止无功补偿装置
与电力容器和同步调相机相比，静止无功补偿装置摒除了两者所存在的缺点，运行过程中噪音小，且运行速度快。随着电力电子技术的快速发展，各种新型的开关器件被研制出来，并在静止无功补偿装置中得以应用，获得了动态补偿效果。但是，从运行成本的角度而言，虽然静止无功补偿装置降低了装置维修维护成本，但是设备造价高，且还需要加装滤波电路。
2 无功补偿自动控制中电力电子技术的应用
在无功补偿的执行机构中，主要包括机械式接触器、无触点晶闸管和电子复合开关三种。
2.1 机械式接触器
无功补偿开关设备是通过与电容器开关并联实现的自动控制。当电流输入中初始电压为“零”，根据接触，实现合闸时电压激增。此时所出现的电容器涌流，会严重影响到电容器。设置机械式接触器就是为了对电容器组的涌流有效抑制，起到限流电阻的作用，同时还确保不会出现电压下降和能量损耗。
2.2 无触点晶闸管
电容器组处于并联运行状态的时候，很容易出现涌流现象，将接触器触头上粘结盒烧毁。将电力电子技术应用于其中，研制出无触点晶闸管，又被称为“固态继电器”。其在运行的过程中，电压过零时，即可将可控硅利用起来，发挥自动控制的作用。当电流为“零” ，无触点晶闸管会自动切断，避免了由于拉弧出现而在电容器合闸时出现涌流。但是，无触电晶闸管运行中存在着弊端，即谐波电流产生的时候，影响到电容器的持续运行。特别是设备的温度逐渐提高，即便是有风扇排热，也很难发挥效用。
2.3 复合开关
针对于无功补偿中所出现的涌流现象，复合开关可以确保在电流过零的时候，抑制涌流。实现这种效果的原因在于，其采用的并联方式中，有可控硅，且实现交流接触，使得电流有效导通，对于电力系统的开关以有效控制，且正常运行情况下并不会有功耗出现。补偿电容器投入使用中，根据使用功能可以选择两种复合开关，即单相分补和三相共补复合开关。提高系统运行效率，且降低运行成本，可以采用单相分补复合开关和三相共补复合开关综合接线的方式。
3 电路仿真
电路仿真主要包括两个方面，即主电路的仿真和控制电路的仿真。主电路仿真以工程仿真为主，使用Matlab 软件，同时还可以实现强大的数学计算功能，有效地进行矩阵处理和绘图处理。工程仿真中， Matlab 软件可以支持各种工程领域，而且还可以根据技术特点而不断地更新，根据应用领域的需要而不断地完善。
从主电路的结构模式上来看，主要包括两个部件的连接，即晶闸管和交流接触器的触头，其中的晶闸管为反并联连接。当处于运行状态的时候，采用了交流接触器投切，交流接触器的触头会有电弧产生，根据波形进行判断，其所做出的反映通过瞬间尖峰进行判断，当有电容投入的时候，就会在短时间内有超过额定电流八倍的涌流产生。当安装了补偿电容器之后，就会在一定程度上减少输电线路中所流通的电流，使得自动控制设备的能耗有所降低。在三相电路中，当有电流相位有所降低，且电压值呈现出下降的趋势的时候，补偿效果就会呈现出来，非常显著。
将电力电子技术融入到无功补偿装置中，提高自控技术的功能性，从符合开关的设计上就可以体现出来。此时的投切电路容量可以达到200Kvar，当控制电压为“零”的时候，处于自动控制电路中，可以使得可控硅被触发0.2 秒的时候，就会发生晶闸管接触器闭合，此时，波形图并没有出现波动异常。将电容器取出，从计算机电路进行仿真模拟操作，虽然并没有对于时间做出规定，却要求施加晶闸管触发脉冲，可以保证换流及时，以使电网在运行的过程中，避免出现过大尖峰现象。
4 结语
综上所述，当电网在运行的过程中，没有适当的无功补偿，就会使电网负荷有所降低，且有无功潮流出现。通过采取无功补偿，可以保证电网运行，且实现节能降耗。将电力电子技术应用与无功补偿自动控制中，成为了优化无功补偿的有效方式。
【参考文献】
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[2] 杨小娟.110kV 变电站功率因数分析与无功补偿措施 [J]. 科技致富向导，2014（03）.
[3] 龙彪. 电力系统中无功补偿的重要性及其主要方式分析[J]. 科技与企业,2013（24）.
【作者简介】
刘刚（1978 －），男，汉，吉林四平，本科，工程师，研究方向: 电力工程及其自动化。