何苗
（武汉交通职业学院 湖北武汉市 430065）
摘要：随着社会的发展以及经济的不断进步，我国企业生产也不断扩大，对产品的加工和生产有了更高的质量要求，同时对于产品生产加工及生产设备也提出了更高的要求。企业用于加工及生产的设备在企业生产成本当中所占比重较大，为降低生产成本，就必须重视能源的节约及设备能源的消耗。无功补偿因其可减少设备耗电量并提高设备运行效率而倍受业内企业的关注。
关键词：电力电子技术；无功补偿；自动控制；应用
引言
随着社会经济的发展和企业生产的持续扩大，产品加工的质量以及生产质量逐渐提高，由此对产品的生产设备也提出了较高的要求。当前，生产加工企业中的相关设备占据了较大的生产成本比重，能源节约以及设备能源消耗的降低成为了生产企业应重点关注和及时解决的问题。
1无功补偿装置概述
在电网的实际运行过程，许多设备的电力负荷属于感性负荷，电网中的相关设备，例如变压器、电动机等设备都需要吸收无功功率。由此，无功补偿的方式可以减少电网感性负载。我们可以看到，实际上无功补偿是实现减少设备磨损的补偿来达到降低设备损耗的。电网无功补偿类型，常用分散安装配置中的高、低压并联电容器电路，并联电容器主要安装在变电站总线相关设备中，必不可少要安装并联补偿电容器，将并联的无功补偿电容器安装在生产车间的配电屏以及变压器低压一侧上，同时也应将并联电容器安装在单台的发动机位置，在实际的安装过程中，应注意在电力负荷较低的状况下，应避免过度无功补偿。并联电容器的补偿是通过对电气设备的等效电路连接，提高了供电回路的功率因素实现的，并联电容器的补偿投资较少，效果也十分明显，由于其功率以及电压保持合格合理，同时还能进行分组投切。针对当前我国具有较低配电网平均功率等多方面的因素，补偿元件静电电容器，实现电网的无功补偿，有集中补偿和就地补偿这两种方式。集中补偿又有固定式以及自动跟踪式，可实现配电系统的共享化设计，提高系统的性价比；而就地补偿具有较好的补偿效果，但由于数量较多，致使安装不便，同时也将提高系统的运行成本。
2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。
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2电力电子技术在无功补偿自动控制上的应用
2.1电力电子技术在补偿装置自动投切上的应用
2.1.1机械式接触器
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，进而有效降低和控制涌流，还具有无耗损和无压降等优势。
2.1.2无触点晶闸管
从电容器组的长期运行上来看，即便是实现了对涌流上的控制，但是一旦出现涌流现象都会造成接触器在触头上的粘结盒的烧毁，这会在很大程度上影响到装置的使用寿命。随着电力电子技术的不断发展，后来出现了固态的继电器，也就是这里所说的无触点晶闸管，这种无触点晶闸管的主要优点就在于：当电网中的电压为零时，可以利用可控硅中一旦电流过零而自动断开的特征，实现自动控制而不会出现拉弧的现象，可以避免由于电力电容器在投切的过程中出现接触器触头烧毁或粘结现象，以此提高电容器的使用寿命。但是这种装置也存在一定的缺点，在电容器实际运行的过程中，会有0.7V的结压降在可控硅导通之后产生，因此，会有谐波电流产生，进而影响电容器正常运行。另外，在此过程中还会有大量的热量产生，从而会导致装置中的温度升高，这也会对正常运行造成一定程度上的影响，有些为了降低温度在装置中安装了风扇，但是由于风扇的寿命比较有限，其功耗也较大，并不能真正有效地发挥其作用。随着研究的不断深入，依靠电力电子技术发明了可控硅和接触器并联的开关，这就是所谓的复合开关。
2.1.3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。
2.2电路仿真
随着电力电子技术的发展以及计算机技术的持续进步，在电力电路的设计上也可通过计算机进行辅助分析以及仿真来实现。电路的仿真可实现控制电路的仿真运行以及主电路的仿真运行两种形式进行确定。主电路的结构是由反并联的晶闸管以及交流接触器的触头这两个物体并接而成的，在实际的运行过程中，交流接触器的触头会产生起弧现象，其主要是使用了交流接触器投切。从波形上看，是通过瞬间尖峰所反映过来的，当其中投入了电容时，在很短时间内所产生的涌流是额定电流的八倍左右。由此可了解到，随着补偿电容器的安装输电线路的总体电流将减小，从而有效降低了自动控制设备的损耗。三相中的任意一项的电流相位以及电压值都将减小，具有十分显著的补偿效果。当复合开关在电力电子技术中实际应用时，投切的电路容量达到200Kvar，而根据自动控制电路，在每相电压控制为零时，实现可控硅触发设置0.2S时间后传导晶闸管接触器闭合，在封合的瞬间，在波形图上没有显示异常波动。取出电容器，根据计算机电路仿真模拟，并没有一个特殊的时间要求，但是对晶闸管触发脉冲提出了一定的要求，这是接触器断开时，晶闸管触发脉冲施加的要求，以确保及时换流，这也避免了电网中过大的尖峰的出现。
3结语
总之，要想尽量减轻电力系统运行时的电网负荷，就有必要科学、合理控制无功涌流，即需利用无功补偿。无功补偿在电力系统当中所起的作用主要是降低损耗、提高电网运行效率，将电力电子技术应用于无功补偿自动控制当中不但可减少干路电流，而且还可加强系统功率因素，于投切时利用接触器还能产生涌流，同时使用复合开关，此外借助计算机技术还可实现电路仿真，提高元件的调试效果。
参考文献：
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[2]庄涛.电力电子技术在无功补偿自动控制中的应用[J].中外交流，2016（13）：15.
[3]张永春，吕香玲.电力电子技术在无功补偿自动控制中的应用研究[J].现代工业经济和信息化，2016，6（21）：81-82.
作者简介：
何苗（1981.03-）；女汉；湖北武汉；硕士研究生；讲师；研究方向：工业机器人、机电一体化；武汉交通职业学院。
论文作者:何苗
论文发表刊物:《河南电力》2018年7期
论文发表时间:2018/9/13
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