电力电子技术在无功补偿自动控制中的应用研究

张永春，吕香玲

（河南机电职业学院，河南郑州451191）

电力电子技术在无功补偿自动控制中的应用研究

张永春，吕香玲

（河南机电职业学院，河南郑州451191）

主要分析了无功补偿装置在电力系统中的应用效果，阐述了无功补偿装置在电力系统中的应用措施，并针对电力电子技术在无功补偿自动控制中的应用进行了研究和探讨。

无功补偿；自动控制；电力电子技术

引言

随着社会的进步和市场的发展，人们对生产企业产品质量的要求越来越高，而企业生产设备为应对市场需求，对电力的消耗也持续增长，形成较大的成本[1]。为了有效降低生产成本，需要针对生产设备电力消耗问题进行改善，即通过无功补偿方式，降低生产能源消耗和提高设备运行效率，即通过降低输送线路和点变压器损耗，提高电网功率因素和电效率等，确保实现该区域电网的有效性和经济性。

1　无功补偿装置在电力系统中的应用效果

无功补偿涉及范围较广，包含电力系统、电气自动化技术、电力电子技术等，是保证电网优质、安全的措施。尤其是随着社会各界对电力的需求量和要求越来越多，我国不断加大了电力系统的扩建速度，推动电力系统规模的不断扩大，导致电力负荷的需求不断上升。面对电力消耗越来越大、系统规模不断扩大等问题，将无功补偿装置应用在电力系统中，可以明显提高电网的运行效率，降低变压器和输电线路的损耗，同时还能够保证电网的运营平衡，实现降低电能损耗和保证电能质量的目的。

2　无功补偿装置在电力系统中的应用措施

1）无功补偿电力容器在电力系统中的应用。无功补偿电力容器设计理念和结构均比较简单，因此该容器的安装和维护也相对比较简单。但将无功补偿电力容器使用在电力系统中则具有一定的复杂性，主要是因为常规使用感性的无功补偿，难以实现可持续性的调节，而电力系统中的无功补偿电力容器也会产生负电效应，导致低电网电压下降，补偿电流也会因此下降，电容器补偿容量也下降，继而导致补偿无功量快速降低[2]。此时如果谐波干扰较大，则无功补偿电力容器会出现烧毁现象。

2）无功补偿同步调相机在电力系统中的应用。同步调相机作为发电机的一种，属于无功率动态性补偿装置。将无功补偿与同步调相机同步应用在电力系统中，主要是用以励磁系统的调节，发出感性或有容性的功率。同步调相机在运行过程中会发出较大的噪声，产生较大的损耗，而且维护工作难度较大。此外由于同步调相机的运行速度较慢，而电力系统无功功率变化较快，导致同步调相机难以满足实际工作需求。

3）静止无功补偿装置在电力系统中的应用。静止无功补偿装置应用在电力系统中能够有效改善电力容器和同步调相机存在的缺陷问题。首先静止无功补偿装置运行速度明显增快，且不会产生明显的噪声，而且通过应用新型的开关器件，还能够获得动态补偿的效果。虽然静止无功补偿装置维修难度较低，但其造价很高，造成电力系统成本明显增长。

3　电力电子技术在无功补偿自动控制中的应用

1）机械式接触器在无功补偿自动控制中的应用。由于无功补偿开关设备属于自动控制，且依据并联电容器开关接触实现控制，如果初始电压为零，而合闸时电压猛增，则会出现电容器涌流情况，继而导致电力系统和电容器出现损坏。为了改善这一情况，可以将机械式接触器应用在电容器组中，实现有效抑制电容器涌流情况的发生。机械式接触器的工作原理主要是在接触器中加入限流电阻，继而有效降低和控制涌流，还具有无耗损和无压降等优势。

2）无触点晶闸管在无功补偿自动控制中的应用。虽然将机械式接触器应用在无功补偿自动控制中，能够进一步实现对并联电容器组涌流现象的控制，但如果因为其他因素，仍然产生了涌流现象，则还是会对电力系统和电容器造成损害，尤其是电容器接触器触头上黏结盒被烧坏，难以保证无功补偿自动控制的运行，严重危害无功补偿的寿命。而随着无触点晶闸管的研发，该种晶闸管能够在电压过零时，实现自动控制，且会自动断块，不会产生拉弧现象，有效防治并联电容器因为合闸时电压猛增产生的涌流现象。因此无触点晶闸管对无功补偿自动控制和电容器的保护，能够延长电容器的使用寿命，但由于无触点晶闸管很容易在运行过程中产生谐波电流，会产生大量的热量，导致设备温度不断升高，对系统的运行造成严重的危害，无法保证电容器的可持续运行。虽然可以通过安装风扇的方式进行散热，但实际应用效果并不明显。

3）复合开关在无功补偿自动控制中的应用。复合开关应用在无功补偿自动控制中，主要是利用并联连接交流接触和可控硅，确保电流过零状况下切断和导通，有效抑制涌流现象。复合开关主要分为单相分补开关、三相共补复合开关等类型，可以根据实际需求选择合适的复合开关，且还可以实现单相分补和三相共补复合开关综合接线方式。

4　结语

想要降低电力系统运行过程中电网负荷，则需要对无功涌流进行合理的控制，即需要使用无功补偿。无功补偿主要起到降低损耗和提高电网功率的作用，且还需要利用机械式接触器、无触点晶闸管和复合开关等，保障无功补偿自动控制具有较好的应用效果。

[1]邹少琴.无功补偿自动控制中电力电子技术的应用研究分析[J].电子技术与软件工程,2016(7):155-156.

[2]周建明.无功补偿自动控制中电力电子技术的应用探析[J].电子技术与软件工程,2014(22):104.

（编辑：贾娟）

Research on App lication of Power Electronic Technology in Automatic Control of Reactive Power Com pensation

Zhang Yongchun,Lv Xiangling
(Henan M echanical and Electrical Vocational College,Zhengzhou Henan 451191)

This paper mainly analyzes the application effect of reactive power compensation device in power system,expounds the application of reactive power compensation device in power system,studies and discusses the application of electric power electronic technology in automatic control of reactive power compensation.

reactive power compensation;automatic control;power electronic technology

TM 714.3

A

2095-0748(2016)21-0081-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.21.36

2016-10-21

张永春（1987—），女，河南郑州人，硕士，助理讲师，研究方向：电力系统；吕香玲（1987—），女，河南商丘人，硕士，助教，研究方向：通信与信息系统、电学。