电子电工技术在电力系统中的运用

白云飞

（新疆库尔勒中泰石化有限责任公司，新疆 库尔勒 841000）

0 引 言

20世纪末，计算机技术的高速发展促进了各行业的根本性变革。电力系统中，传统电工技术受新兴电子技术的影响，逐渐形成了一套系统完整的电子电工技术。电子电工技术是一种新兴电力技术，内涵丰富且表现形式多样，在电力系统中应用广泛。实践发现，电子电工技术在我国电力系统的运行、电力设备的控制以及电网系统的技术升级等方面都表现出关键作用。

1 电子电工技术概述

电子电工技术是传统电工技术与新兴电子技术有机融合的产物，涵盖了电子电力器件应用、电力设备控制及电气工程等，在现代电力系统中的运用广泛。电子电工技术具有高频化、全控化及集成化的特点，有效改变了传统电工技术中电气部件的分立模式，将所有单元设备集成到一个基片，显著提升了整个电力系统的运行效率。例如，传统电力晶体管可在10 kHz频率正常操作，而绝缘栅双极型晶体管则可在超过10 kHz频率的条件下正常运行。此外，电子设备极大地影响电力系统的运行质量与运行效率。基于电子技术的现代电子元件较之传统电子元件有明显优势。例如，现代电子元件取代传统半控制晶闸管，不仅有效提升了电力系统的运行效率，还大大简化了系统内的电路设计。

2 电子电工技术的作用

电子电工技术广泛应用于电力系统中的发电、输电及配电等环节，并发挥了关键作用。电子电工技术的作用主要体现在以下四个方面。第一，全面提升电力系统的运行安全性和稳定性。电子电工技术的应用能使电力系统实现高度集成化，从而使各类电力资源得到优化配置，进而有效提升系统的运行效率。第二，有效避免人为错误的发生，同时更大程度地保证操作人员的安全。电子电工技术的应用能实现电气设备控制的智能化，从根本上降低系统各运行环节中人为工作的比重，显著提升操作的稳定性与人员的安全性。第三，为电力系统的第二次技术革命提供动力。电子电工技术在应用实践中不断发展与进步，尤其是微电子技术的发展与应用，促进了电力系统的技术革命。第四，有效降低电能损耗。传统电工技术在发电与输电的过程中难免会造成电能损耗，而电子电工技术则大大降低了电力系统运行中的能源损耗[2]。

3 电力系统中电子电工技术的应用要点

3.1 发电环节的应用

电力系统中，发电环节是技术含量较高的一个环节，由多个结构复杂的设备和发电组组成，要求相关技术人员具备设计、操作及管理维护发电设备的综合能力。电子电工技术在发电环节中发挥了重要作用。（1）规模型发电机的静止励磁技术，如图1所示。规模型发电机的静止励磁技术以晶闸管整流自并励模式实现对发电设备的控制，无需励磁机的介入，不仅提升了系统可靠性，而且有效控制了成本。目前，这项技术已被广泛应用。（2）变频调速技术。目前，风机水泵发电系统已被广泛应用，然而其发电过程中的电耗量要比传统火电设备高出六成以上，可应用变频调速技术有效减低设备能耗。现阶段，低压变频技术已发展相当完备，为最大程度发挥风机水泵设备的性能，需进一步深入研究高压变频技术[1]。

图1 发电机励磁系统示意图

3.2 输电环节的应用

电力系统中，输电环节的作用更为关键。电子电工技术在输电环节的应用，可保障电网系统的稳定安全运行。（1）直流输电技术。现阶段，我国电力系统中直流输电有高压直流输电和轻型直流输电两种类型。高压直流输电是用晶闸管、逆变器及控制器件在输电线路两端组成一个基本电路单元，具备稳定性和灵活性，非常适合大规模、长距离的电能传输，如图2所示；轻型直流输电技术主要是通过脉宽调制技术实现无源逆变的目的，从而确保电能被输送到无交流电源负荷点处。此技术解决了直流输电中的实际问题，并大大降低了直流输电中的电能损耗。（2）柔性交流输电技术（FACTS）。柔性交流输电是对传统交流输电的优化与升级，其核心是弹性补偿技术，通过对发电与传输系统相位和电压的控制，有效提升输电系统的稳定性，并大大降低输电过程中的能耗。

图2 高压直流输电系统原理图

3.3 配电环节中的应用

配电环节的主要功能是通过对电能质量的控制确保供电的安全与稳定，是整个电力系统中非常重要的环节。电子电工技术的应用在很大程度上提升了供电质量，有效解决了电压、谐波方面的问题，确保了供电的安全性与稳定性。（1）电子电工变压器。以往的工频配电变压器存在诸多缺陷，供电性能不佳，并且体积庞大的变压器会对环境造成一定污染。新兴电子电工变压器能有效弥补工频变压器的性能缺陷，可利用电子变换技术转化能量的方式大大提升供电质量，并且不会对环境造成污染。（2）FACTS技术，如表1所示。通过加装电力电子装置来加强对电压、电流及传输功率的可控性，所以FACTS技术不仅在输电环节有极大的应用价值，而且在配电环节也发挥了相当关键的作用。一旦电力系统运行不稳定，相关技术人员便可通过对电子设备的测试去发现故障和解决故障。

表1 FACTS技术配电系统装置及其功能示意表

3.4 节能环节的应用

电力作为基础性的能源产业，应利用新兴电子电工技术在保证安全、稳定供电的前提下，尽可能地减少各类能源的损耗。（1）变负荷电动机。电动机的运行会产生大规模能量损耗，而变负荷电动机则可调控运行速率，减少定子的铜损耗率，节省电量。虽然变负荷电动机能实现持续性的无级调速效果，但是具有成本投入大和易产生污染的缺点，仍需相关人员进行深入研究。（2）配置无功补偿装置。变压器与电动机是电力系统中最重要的基础设备，同时也是耗能最大的设备。电力系统能维持无功平衡是保障设备安全、保证供电质量的先提条件，但此过程也会造成大量能源损耗。通过配置无功补偿装置，能提升相关设备的功率因数，进而实现节能效果[3]。

4 结 论

电是后物质文明时代的“火”，对人类生存与发展的重要性不言而喻。电力电子科技的发展为电力系统的全面优化与升级提供了支持，相关技术人员应当紧跟时代步伐，认真学习电子电工技术的相关知识，在工作实践中大胆创新，从而全面推动我国电力事业的发展。