电工电子技术在无功补偿自动控制中的应用

李 焱

（江苏省涟水中等专业学校，江苏 淮安 223400）

引言

随着科学技术的高速发展，电网系统无功补偿技术的应用，进一步提升了电力供应效率以及稳定性。在此背景下，有科研人员将电工电子技术与无功补偿技术联系起来，并取得一定成效。输变电设备在实际运作过程中不可避免地会受到无功功率影响，导致电能损耗，不仅给电力企业造成一定的经济损失，同时也会威胁到电网运行安全。因此，在电网系统应用无功补偿技术具有重要的意义。

1 无功补偿基本原理以及装置概述

1.1 无功补偿基本原理概述

通常情况下，无功补偿在实际开展过程中需要对电路进行细分，电路可被划分为电力系统、补偿以及负载设备几个方面。无功补偿具体工作原理如图1 所示。

图1 无功功率自动补偿原理

通过分析图1 中信息可得如下公式：

式中，U 为系统电压；U0为系统在无功功率条件下的电压；ΔQ 为无功功率；Ssx为系统短路容量。在对上述公式进行变换处理后可得出以下公式：

通过对上述公式进行深入分析后可得出以下结论：在系统电压无功功率产生变化的条件下，系统也会随之产生变化，在此条件下，将补偿设备以及负载的无功功率进行相加即可得出此时的无功功率值，即ΔQ=QL+Qr。如果此时电工工程处于正常工作状态，则负载无功功率也会随之产生变化，此时设备所产生的无功功率可以满足负载无功功率的改变要求，即ΔQ=0，在此条件下供电系统的无功功率Q 值不会产生变化。

1.2 无功补偿装置概述

供电网络在实际应用过程中呈现较为明显的复杂性，设计电动机、变压器等一系列设备，感性负荷是电力设备运行过程中产生的主要负荷，这一特征也决定了设备在实际运作过程中会有效吸取无功功率，这一点也体现出无功补偿设备在控制感性负荷方面发挥的重要作用。从实际发展情况分析，高压及低压并联电路是无功补偿的主要作用点，无功补偿设备主要设置在变电站设施中总线路并联点位置[1]。无功补偿实际开展过程中，配电屏低压或是变压器低压位置是并联无功补偿电容器的主要位置点，必要条件下，工作人员也可以在单台发动机位置处设置并联无功补偿变压器。在实际开展发动机安装流程中，需要工作人员将重点集中在电力负荷是否处于较低状态下，如果出现此类情况则暂缓安装，避免出现无功补偿过度，导致供电受阻的情况。并联电容器在实际应用过程中承担连接电气设备等效电力的职能，是提升供电回路功率的有效保障。一般情况下，并联电容器呈现出良好的经济性特征，在实际进行补偿过程中成本投入较低，可以取得良好的成效，设备中电流及电压均可控制在合理区间范围内，技术人员在实际工作过程中可以采用分组投切方式。

2 电力系统中电工电子应用现状

2.1 应用于发电环节

供电网络是一个由多种设备组成的系统性网络，在实际运行过程中，设备运行状态及电力系统运行状态之间呈现出明显的正相关关系，电力系统的运行可靠性会随着设备运行状态的提升而提升。具体分析即是，结合非线性控制理论内容，并充分利用数字化微机控制技术优势，可以提升可控硅产品性能，确保各环节运行状态满足发电平稳性要求。主电路以及调节电路是构成可控硅静止励磁的主要因素，其中调节电路在实际应用过程中由采样、对比、放大以及触发四个部分组成。在电力系统发电环节中，应用电工电子技术可以有效提升发电设备的运行效率，降低能耗，实现可持续发展战略目标[2]。

2.2 应用于自动控制之中

电工电子技术实际发展过程中涉及的设备较多，开关管、功率管等是其中重点组成部分，同时微处理器设备也逐渐应用于该技术之中。随着无功功率补偿技术迅速发展，以并联电容器投切开关为代表的一系列新技术涌现，并得到广泛应用，有效推动电力系统向完善的自动化控制体系提供动力。此外，在当前科学技术高速发展的背景下，电工电子设备趋于小型化，反应速度大幅提升，有效满足了无功补偿及时性的要求，同时自动控制成效也随之提升[3]。

3 案例概述

以某地区规划的10 kV 电力系统为例，设计人员在实际规划设计过程中，充分考虑到无功功率对电力供应效率以及稳定性的影响，因此，决定重点将无功补偿自动控制技术应用其中。综合考虑多方面的因素，设计者决定将电工电子技术融入其中，以达成既满足节能降耗要求，又提升电力系统运行效率及质量的目的。

4 无功补偿自动控制系统中电工电子技术的应用

4.1 机械接触器

在整个电力系统之中，电力开关等设备的启闭通常由无功补偿自动控制装置进行控制。无功补偿自动控制装置在实际运行过程中，主要依托于并联点电容器以及开关装置，该装置在开展无功补偿工作过程中存在一定问题，主要表现为电力设备运行前期电压值会长时间处于低水平状态，而在合闸操作后，电压值激增，导致电容器设备出现涌流情况的几率大幅提升，最终导致设备在电压大幅度波动影响下，出现短路问题，更为严重的情况下可能会导致大规模断电发生，给民众日常生产生活造成严重影响。为解决此问题，专业技术人员提出构建专用型电容设备接触方式，本案例实际设计采用此方案，通过利用机械接触器开关，实现强化限流电阻的目的，避免电容器设备在运行过程中出现涌流现象，同时该方案在实践中还呈现出较为明显的节能效果。

4.2 无触点晶闸管

无触点晶闸管应归属于固态继电器设备，在实际应用过程中在确保在电网电压值为0 的条件，通过可控硅可以实现对线路开关进行自动断开处理，最大限度地避免电容器设备接触器在切投动作执行过程中出现烧毁或损坏等问题而影响电网运行可靠性。案例系统在实际设计过程中充分认识到无触点晶闸管设备的优势，并利用其替代传统继电器，有效实现了将无功补偿自动控制风险降到最低的目标。但是，无触点晶闸管也存在一定短板，案例系统在实际设计过程中发现，电容器运行过程中，可控硅导通后存在0.7 V 的压降，导致电容器正常运行受到一定阻碍，因此，技术人员将研发更加先进的无功补偿自动控制装置作为当前工作重点。

4.3 复合开关设备

复合开关是无功补偿自动控制装置运行过程中，承担保障可控硅开关机交流接触器并联目的的主要装置。通过利用该装置，可以有效确保电流过零条件下，可控硅实现自动断开动作。该设备在实际应用过程中可以通过在已有设备基础上，实现利用可控硅对电气涌流进行控制的目的，同时也承担着保护电网系统的职能。然而从实际应用角度分析，在电网涌流条件下，复合开关存在自动化开关控制职能失效的几率。因此，为确保复合开关在无功补偿自动化控制中的功能价值得以实现，技术人员对其进行一定优化，具体包括以下方面：一是对电力系统以及无功补偿自动控制运行实际需求进行综合考虑，决定依据实际情况将复合开关应用于单项分补以及三相共补之中；二是在低压系统中进行无功补偿，对三线负载不平衡情况进行综合考量，一旦出现此情况，则将单项分补符合开关应用其中，以确保无功补偿达到预定成效。

4.4 电路仿真

案例系统在实际进行规划设计过程中，积极利用电路仿真技术，通过依托于计算机技术在数据处理方面的优势，进行辅助仿真分析，通过专业的软件系统构建科学合理的电路体系。案例系统中，技术人员利用电路仿真技术进行运行测试，及时发现现有无功补偿自动控制设计中存在的问题，并采取有针对性的措施进行完善。随后再次进行仿真运算，新设计方案可行性完全满足实际需求，可以应用于实施之中。通过应用电路仿真技术，可有效保障电力系统自动控制的成效，同时电网系统的线损幅度呈现出大幅下降趋势。

5 结语

实际应用表明，电工电子技术在无功补偿自动控制方面具有较强的使用价值，该技术可以有效提升无功补偿效率水平，同时还可以实现降低设备能耗的目的。电工电子技术与无功补偿自动控制相结合，可以实现提升电力系统运行平稳性的要求。