电工电子技术在无功补偿自动控制中的应用分析

【摘要】无功补偿在电工电子技术中可以提高电力设备的功率因数，改善电压质量，并延长电气设备的使用寿命。本文阐述了无功补偿技术的工作原理及作用，并分析了电工电子技术在无功补偿自动控制中的相关应用，为发挥无功补偿自动控制技术提供参考。

【关键词】电工电子技术  无功补偿  自动控制

无功补偿也就是无功功率补偿，其主要作用是改善电压质量，提高功率因数，在电力企业供电系统中的应用比较普遍。在电力系统中合理选择补偿装置，可以使电气设备损耗降低，电网系统质量得到提高。

一、无功补偿的工作原理及作用

（一）无功补偿的工作原理

无功补偿是指为满足电力系统和荷端电压的运行需要，须在网内与负荷端设置的无功电源。在电力系统中，除发电机是无功功率电源外，线路的电容也产生部分无功功率。在两种无功电源不能满足电网无功功率的平衡要求时，需要装设无功补偿设备以补偿无功功率的不足。

（二）无功补偿产生的作用

（1）提高功率因数。在安装无功补偿装置后，传输的无功功率减少，在传输的有功功率不变的情况下，提高功率因数。

（2）改善电压质量。高压线路的电感电抗X要比电阻R大得多，因此线路电压损失很大程度上取决于线路传输的无功负荷。提高功率因数，减少线路中的无功电流，就可以降低电压损失，从而提高电压质量。

（3）减少电力损失。工厂动力配线依据不同的线路及负载情况，提高功率因素后，使总电流降低，可降低供电端与用电端的电力损失。

（4）延长电气设备寿命。改善功率因数后线路总电流减少，使原先接近或已经使用至饱和状态下的变压器、开关等机器设备和线路容量负荷下降，从而降低机器温度，增加设备使用寿命。

二、电工电子技术在无功补偿的应用

（一）机械接触器的应用

对于传统的投切方式而言，电容器组的投切是利用接触器来实现的。在电容器组投入的过程中，如初始电压为0，合闸瞬间涌流可以达到额定电流的十几倍甚至几十倍，这对整个电网系统的运行及设备电气都会造成影响。基于并联电容器的开关完成无功补偿的控制方式，具有几点优势：一是在输入补偿的阶段，电气线路的电压初始值较低，方便进行低压操作，减少了无功功率;二是采用这种控制方式后，电容器很少会出现涌流现象，这就无形中延长了电气设备的使用寿命，从而提高电力企业的经济效益。

（二）无触点晶闸管的应用

以电容器组的运行过程来看，即便从源头上实现涌流的控制，但是一旦出现涌流现象，就造成接触器触头上的粘结盒烧毁，从而影响电气装置的使用寿命。基于电子技术的无功补偿自动控制，研发出使用无触点晶闸管代替继电器，将无功补偿自动控制的风险降至最低。这种无触点晶闸管应用于电气设备中的优点在于，当电网中的电压为0时，利用可控硅一旦电流过零就自动断开的特性，实现自动控制，能有效避免电容器在投切过程中出现接触器烧毁或粘结现象，从而提高电容器的使用寿命。但在使用过程中发现，这种装置也存在一定缺陷，在电容器运行过程中，会有0.7V的结压降在可控硅导通后产生，因此会在一定程度上影响电容器的正常运行，这就需要专业人员在无功补偿自动控制的研发运用及实践过程中加以改进。

（三）复合开关的应用

复合开关的主要作用是实现可控硅开关与交流接触器并联，保证电流过零时，能保证可控硅开关即时断开。这样既可以保证利用可控硅实现对电气涌流的控制，同时又达到了保护电网系统的目的。但在实际使用中发现，由于电网中涌流现象的存在，复合开关时而出现无法有效开关的现象。为了使复合开关在无功补偿自动控制中更好的发挥其作用，应从以下两個方面入手对复合开关进行优化。一是企业根据电力系统及无功补偿自动控制的实际需要，科学的在单相分补及三相共补中选择复合开关。对于低压无功补偿来说，采用三相共补复合开关即可达到实际需求，但对于三相负载不平衡的电力系统，就要考虑采用单相分补复合开关。当然企业也可以切合实际，选择单相分补与三相共补复合开关相结合的接线方案。总而言之，无论使用哪种复合开关，都要确保电路无功补偿能达到预期效果。

（四）电路仿真

随着计算机技术的发展，当前电路设计可以完全通过计算辅助分析结合仿真技术来完成，是电力系统中的重要应用。在传统的电路设计中，安装单位在设计任务完成后根据设计图搭设电路，如果在设计的过程中存在问题，只有安装完成才能发现。一旦出现此类问题，将会造成的极大的资源浪费。随着电子电工技术的更新发展，电路仿真运行成为电路设计系统检验的关键环节。在计算机辅助下搭建电路系统，然后仿真运行，发现问题后修改与完善，在仿真运行中确定电路不存在问题后，再进行实施。将电路仿真技术应用到无功补偿自动控制中，对电力系统提升自动控制效果与降低线路损耗起着显著作用。

三、结语

通过上述的分析研究可以了解到，电力电子技术在无功补偿自动控制的应用可以提高电力设备的功率因数，改善电压质量，并延长电气设备的使用寿命。但是当前的无功补偿自动控制技术尚在发展，还存在一定的缺陷。这就需要专业人员在实践中总结经验，不断的进行技术研究与创新，能够更好的发挥无功补偿自动控制的技术优势。

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作者简介：曾繁波（1984-），男，汉族，四川省富顺县人，本科，四川自贡市高级技工学校，中级讲师，电气工程及其自动化专业，从事电力拖动、可编程控制系统、电力电子技术等教学工作，研究方向：电气自动化、可编程控制系统设计。