无功补偿自动控制中电工电子技术的应用分析

王远瞧

三峡电力职业学院，湖北宜昌，443000

0 引言

在电力网络中，输电装置是非常重要的部分，通过这种装置能够将电能送到需要的场所，从而进行电能的合理分配，以达到更有效的电能利用。在这种流程中，由于老旧的无功功率输出会带来许多困难，当中包含了输电设备的整体输出功能被大大降低，从而无法有效地实现输电、变电功能，并且这种输出模型还会使运输流程中能源被大幅消耗，从而严重影响能源输出的经济度及其效率，从而使发电公司的整体经济效益逐步下滑[1]。

1 电力自动化中无功补偿的作用

面对无功功率传递中出现的诸多问题，施工人员一般都会采用无功补偿的方法来解决，该方法能有效地提高电能传递的效率，提高电能操作的安全性，进而保持用电网络正常的效能，以适应人类实际生活需求[2]。将电工电子技术合理应用在无功补偿自动控制流程中，就能为供电传输管理工作打下坚实的技术基础，并有效地提高其实用价值。

1.1 改善电力系统的电压品质

电压质量的决定因素是电压损失量，电压损失越小，整个系统的电压质量也就越高。此外，无功补偿主要是通过在电路中控制无功功率的传递来提升功率因数，从而控制电压损失，保证电压的品质满足需求。所以，通过对无功进行补偿，可以大大改善电网的电压质量[3]。

1.2 降低投入

无功补偿可以有效地控制和节省企业对电力自动化设备的投资。因为无功补偿可以很好地控制电路中的无功功率，从而极大地优化并提高电路的功率，从而确保了功率因数的有效提高。这样不仅提高了变压器的工作效率，而且降低了对设备的负荷。变压器的工作压力也将降低，从而可以控制输变电设备的费用。

1.3 电耗的节制

在实际应用中，为使成本得以合理控制，并使损失得以降低，恰当地优化功率因子是十分必要的。无功补偿能使输送时的线路功率因数得到较大的提高，从而有效地防止了某些不必要的线路损失。

1.4 提高运输容量

在进行回路输送时，它的容量主要体现在有功的情况下，输送的功率与表观功率成反比。如果在传输时采用无功补偿，则能够极大地提升功率因数，对实际功率的消耗进行控制，从而使电路的电力传输能力得到极大提升。

2 电力自动化中无功补偿技术的实现方式

在电力装置的线路中，通常采用两种电容的变换来进行能量的转化，当电容负载产生无功时，就可以对其进行补偿。通常，通过在电网的有关装置上加装无功补偿装置，达到降低能耗、提高输出功率的目的。目前，国内对电力系统进行无功补偿的方法有：采用集中式补偿，在高低压输电线路上安装电容器；在一个并联回路中，将电容放置在框架电平或变压器的低电压侧；单台电机的补偿，将并联的电容与每一台电机互连。

3 无功补偿技术运行原理

无功补偿技术是把具有容性输出功率的负载设备，和感性输出功率负载并联在同一个集成电路上工作，电能量可以在两种负载之间进行随意变换以适应供电要求。容性无功补偿的负荷系统在执行的过程中会给予负载所要求的输出功率，而负载也相对应给出容性负载所要求的输出功率[4]。在一般管理工作的状况下合理输出功率补偿因数约为0.95，在日常智能电力设备管理工作的流程中对无功电量也存在相应的要求。国家电网在运营的整个流程中，无功电量一旦无法满足用户的需要，智能设备的运营也就会因为无功电量的不足而无法建立真正的工作磁场，也就不能满足用户电力供应的需要。处在这种情况下工作的电力设备，由于无功功率不足，或者工作情况不稳定，而无法在额定情况下达到正常工作的要求，从而造成负载降低，长时间的工作将极大耗损供电设施，严重影响供电系统的正常工作。由于发电厂和高压输电线带来的无功功率没有达到负载要求，造成功率和电力设备损失很大。只要在设备上添加一些无功功率的技术装备，在电网设备工作的环境中补偿无功功率控制就可以保障智能设备的工作，降低生产成本和提高设备工作的效率，也可以保障电力设备在额定电流中工作。

4 电工电子技术在无功补偿中的应用

在当前能源工业发展的进程中，必须继续完善无功补偿技术，通过应用无功补偿技术，不但能够使电网的效率获得更进一步的提高，而且还能够切实保证相关的设备运行安全与稳定，有效地减轻运行难度，为能源工业创造更多经济效益和社会效益[5]。

4.1 高压主变中，低压侧接入补偿的压力影响研究

从补偿电路的基本物理特性中可得知，在加入电抗或电容以后，母线电压的变化以及电流变动程度都与投切电路的体积大小以及系统短路能力密切相关。按照中国技术规范，投切一个补偿电力设备后，该电力设备的母接通电压的波动性值不应大于其额定电压的2.5%，而在主变高电压500kV侧投切补偿电力设备后，电流波动性值也不得大于2.5%，其中在主变高低压110kV侧投切补偿电力设备后的电流波动性需要比500kV侧小，但也不得大于5%。

4.2 在电力系统中的应用

通过对电力工程中采用的电力缓和技术的研究，可以实现对电力工程的有效控制。电子器件的小型化可以减少能量消耗、改善电力供应的时效性、增强电力供应的自动化程度。其他诸如断路器、电力线路，以及微机器之类的处理器的引进，保证了均衡。将原电容替换为补偿电容，可有效抑制脉冲电流的产生，并使其达到最大程度的自动化，进而改善电力系统的品质与效益。电力系统中电力装置的使用直接关系到电力系统的生产，并直接影响电力系统的实际产生容量。非线性控制是一项新的技术，具有很多优点。采用计算机技术对数字化数据进行处理，保证了系统稳定、高效运行。其中，主电路由触发、对比、增益、扫描等四大模块构成，并可以进行仿真[6]。在电子线路出现故障时，会产生过流。此时，一般采用电力继电器或刹车熔断器，以防止阶梯式电路发生故障。然而，在电力消耗日益增大的情况下，传统的基于电力系统对非效能元件进行自动化控制的装设方式已不能在目前的能源消耗阶段充分使用。但同时，对能量的要求越来越高，这就要求我们不断地改进现有的装置，以满足要求。比如，当出现过流现象时，可以取代已有的电力继电器，重组和合并新的电力装置，重新构建信号控制模式，同时还可以引入新的线路保护机制。当发生断电时，能在最短时间内切断故障电流，从而加速并简化线路的保护[7]。

4.3 机械式接触装置

在总的电源系统中，例如电流切换一般都是通过一个无功补偿的自动控制来进行控制。在实际运行中，无功补偿的自动控制单元能够部署在连接点容器和开关单元上，在无功补偿运行中，也就是动力单元的电压值在低状态下，当电压值上升时，电机电容器的电流就会上升。针对这一问题，专家们提出了一种适用于电容装置的特殊接触方式，即采用机械接触方式增大电流，而不会在开电时增大电流，从而达到显著的节能效果。

4.4 复式交换机

在无功补偿自动控制的工作中，组合式开关是确保硅片开关电源接点间相互控制与共用的重要装置。该器件能够有效地确保无电流流过时，硅片会自动断开。设备可以实现对微机进行控制，并对微机网络的安全起到一定的作用。然而，当从实际的角度分析时，组合开关并不一定能起到自动开关作用。为了保证组合开关能够在自动故障控制中发挥出作用，技术人员对其进行了优化，总结出了电力系统的实际需求以及自动控制的工作条件，对其进行无功补偿，并根据需要确定了组合开关在元件和三相补偿上的使用。

4.5 在电路模拟中的应用

环路模拟器可以很好地控制分割环和主回路。在实际操作过程中，电源流量有所变化，但不易被发现，工作人员不能够正确地判断出电容器运行后产生的峰值波的变化。因此，我们可以构造能较好地反映非工作电容之特定工作状况的模拟回路。在三相电压为零的情况下，该回路能迅速地断开，并转移到三相管接点上，且没有波形变化[8]。通过与计算机仿真电路相结合，所建立的计算机模型不但能够满足对晶体管的脉冲的需求，还能够改善无功补偿电容的总体效率，从而避免发生严重的断电事故，从而增强电力系统的可靠性和稳定性。

4.6 对无接触式开关管在电力系统中的应用探讨

将多台电容并联在一起会产生一种很特别的现象，研究者们一般把它叫做“过压”。若不采取一定的技术措施，将会使接触处的胶接材料烧焦，从而对电容器产生无法挽回的损害。因此，利用电工电子技术对无功补偿自动控制，让无触点闸管在发生上述现象时，或者在电压超过零时，会自动停止工作，那么，在发生着火现象时，就可以最大程度地对线路和电容器进行保护，从而避免电容器的破坏。因此，使用逆向电源及电工电子技术，可以有效推进自动化无功补偿控制技术的发展，并可以与已有技术及设备相结合，从而进一步改善电力系统，加快电力系统的发展。

5 结语

随着我国经济的高速发展，对电能的需求量越来越大，相应地，需要保证电网的稳定可靠。电工电子技术在无功补偿自动控制的应用，可以进一步提高电力设备的功率，改善供电环境，提高电气设备的使用年限。