李 焱

（江蘇省漣水中等專業(yè)學(xué)校，江蘇 淮安 223400）

引言

隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，電網(wǎng)系統(tǒng)無功補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)一步提升了電力供應(yīng)效率以及穩(wěn)定性。在此背景下，有科研人員將電工電子技術(shù)與無功補(bǔ)償技術(shù)聯(lián)系起來，并取得一定成效。輸變電設(shè)備在實際運作過程中不可避免地會受到無功功率影響，導(dǎo)致電能損耗，不僅給電力企業(yè)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，同時也會威脅到電網(wǎng)運行安全。因此，在電網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用無功補(bǔ)償技術(shù)具有重要的意義。

1 無功補(bǔ)償基本原理以及裝置概述

1.1 無功補(bǔ)償基本原理概述

通常情況下，無功補(bǔ)償在實際開展過程中需要對電路進(jìn)行細(xì)分，電路可被劃分為電力系統(tǒng)、補(bǔ)償以及負(fù)載設(shè)備幾個方面。無功補(bǔ)償具體工作原理如圖1 所示。

圖1 無功功率自動補(bǔ)償原理

通過分析圖1 中信息可得如下公式：

式中，U 為系統(tǒng)電壓；U0為系統(tǒng)在無功功率條件下的電壓；ΔQ 為無功功率；Ssx為系統(tǒng)短路容量。在對上述公式進(jìn)行變換處理后可得出以下公式：

通過對上述公式進(jìn)行深入分析后可得出以下結(jié)論：在系統(tǒng)電壓無功功率產(chǎn)生變化的條件下，系統(tǒng)也會隨之產(chǎn)生變化，在此條件下，將補(bǔ)償設(shè)備以及負(fù)載的無功功率進(jìn)行相加即可得出此時的無功功率值，即ΔQ=QL+Qr。如果此時電工工程處于正常工作狀態(tài)，則負(fù)載無功功率也會隨之產(chǎn)生變化，此時設(shè)備所產(chǎn)生的無功功率可以滿足負(fù)載無功功率的改變要求，即ΔQ=0，在此條件下供電系統(tǒng)的無功功率Q 值不會產(chǎn)生變化。

1.2 無功補(bǔ)償裝置概述

供電網(wǎng)絡(luò)在實際應(yīng)用過程中呈現(xiàn)較為明顯的復(fù)雜性，設(shè)計電動機(jī)、變壓器等一系列設(shè)備，感性負(fù)荷是電力設(shè)備運行過程中產(chǎn)生的主要負(fù)荷，這一特征也決定了設(shè)備在實際運作過程中會有效吸取無功功率，這一點也體現(xiàn)出無功補(bǔ)償設(shè)備在控制感性負(fù)荷方面發(fā)揮的重要作用。從實際發(fā)展情況分析，高壓及低壓并聯(lián)電路是無功補(bǔ)償?shù)闹饕饔命c，無功補(bǔ)償設(shè)備主要設(shè)置在變電站設(shè)施中總線路并聯(lián)點位置[1]。無功補(bǔ)償實際開展過程中，配電屏低壓或是變壓器低壓位置是并聯(lián)無功補(bǔ)償電容器的主要位置點，必要條件下，工作人員也可以在單臺發(fā)動機(jī)位置處設(shè)置并聯(lián)無功補(bǔ)償變壓器。在實際開展發(fā)動機(jī)安裝流程中，需要工作人員將重點集中在電力負(fù)荷是否處于較低狀態(tài)下，如果出現(xiàn)此類情況則暫緩安裝，避免出現(xiàn)無功補(bǔ)償過度，導(dǎo)致供電受阻的情況。并聯(lián)電容器在實際應(yīng)用過程中承擔(dān)連接電氣設(shè)備等效電力的職能，是提升供電回路功率的有效保障。一般情況下，并聯(lián)電容器呈現(xiàn)出良好的經(jīng)濟(jì)性特征，在實際進(jìn)行補(bǔ)償過程中成本投入較低，可以取得良好的成效，設(shè)備中電流及電壓均可控制在合理區(qū)間范圍內(nèi)，技術(shù)人員在實際工作過程中可以采用分組投切方式。

2 電力系統(tǒng)中電工電子應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 應(yīng)用于發(fā)電環(huán)節(jié)

供電網(wǎng)絡(luò)是一個由多種設(shè)備組成的系統(tǒng)性網(wǎng)絡(luò)，在實際運行過程中，設(shè)備運行狀態(tài)及電力系統(tǒng)運行狀態(tài)之間呈現(xiàn)出明顯的正相關(guān)關(guān)系，電力系統(tǒng)的運行可靠性會隨著設(shè)備運行狀態(tài)的提升而提升。具體分析即是，結(jié)合非線性控制理論內(nèi)容，并充分利用數(shù)字化微機(jī)控制技術(shù)優(yōu)勢，可以提升可控硅產(chǎn)品性能，確保各環(huán)節(jié)運行狀態(tài)滿足發(fā)電平穩(wěn)性要求。主電路以及調(diào)節(jié)電路是構(gòu)成可控硅靜止勵磁的主要因素，其中調(diào)節(jié)電路在實際應(yīng)用過程中由采樣、對比、放大以及觸發(fā)四個部分組成。在電力系統(tǒng)發(fā)電環(huán)節(jié)中，應(yīng)用電工電子技術(shù)可以有效提升發(fā)電設(shè)備的運行效率，降低能耗，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)[2]。

2.2 應(yīng)用于自動控制之中

電工電子技術(shù)實際發(fā)展過程中涉及的設(shè)備較多，開關(guān)管、功率管等是其中重點組成部分，同時微處理器設(shè)備也逐漸應(yīng)用于該技術(shù)之中。隨著無功功率補(bǔ)償技術(shù)迅速發(fā)展，以并聯(lián)電容器投切開關(guān)為代表的一系列新技術(shù)涌現(xiàn)，并得到廣泛應(yīng)用，有效推動電力系統(tǒng)向完善的自動化控制體系提供動力。此外，在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的背景下，電工電子設(shè)備趨于小型化，反應(yīng)速度大幅提升，有效滿足了無功補(bǔ)償及時性的要求，同時自動控制成效也隨之提升[3]。

3 案例概述

以某地區(qū)規(guī)劃的10 kV 電力系統(tǒng)為例，設(shè)計人員在實際規(guī)劃設(shè)計過程中，充分考慮到無功功率對電力供應(yīng)效率以及穩(wěn)定性的影響，因此，決定重點將無功補(bǔ)償自動控制技術(shù)應(yīng)用其中。綜合考慮多方面的因素，設(shè)計者決定將電工電子技術(shù)融入其中，以達(dá)成既滿足節(jié)能降耗要求，又提升電力系統(tǒng)運行效率及質(zhì)量的目的。

4 無功補(bǔ)償自動控制系統(tǒng)中電工電子技術(shù)的應(yīng)用

4.1 機(jī)械接觸器

在整個電力系統(tǒng)之中，電力開關(guān)等設(shè)備的啟閉通常由無功補(bǔ)償自動控制裝置進(jìn)行控制。無功補(bǔ)償自動控制裝置在實際運行過程中，主要依托于并聯(lián)點電容器以及開關(guān)裝置，該裝置在開展無功補(bǔ)償工作過程中存在一定問題，主要表現(xiàn)為電力設(shè)備運行前期電壓值會長時間處于低水平狀態(tài)，而在合閘操作后，電壓值激增，導(dǎo)致電容器設(shè)備出現(xiàn)涌流情況的幾率大幅提升，最終導(dǎo)致設(shè)備在電壓大幅度波動影響下，出現(xiàn)短路問題，更為嚴(yán)重的情況下可能會導(dǎo)致大規(guī)模斷電發(fā)生，給民眾日常生產(chǎn)生活造成嚴(yán)重影響。為解決此問題，專業(yè)技術(shù)人員提出構(gòu)建專用型電容設(shè)備接觸方式，本案例實際設(shè)計采用此方案，通過利用機(jī)械接觸器開關(guān)，實現(xiàn)強(qiáng)化限流電阻的目的，避免電容器設(shè)備在運行過程中出現(xiàn)涌流現(xiàn)象，同時該方案在實踐中還呈現(xiàn)出較為明顯的節(jié)能效果。

4.2 無觸點晶閘管

無觸點晶閘管應(yīng)歸屬于固態(tài)繼電器設(shè)備，在實際應(yīng)用過程中在確保在電網(wǎng)電壓值為0 的條件，通過可控硅可以實現(xiàn)對線路開關(guān)進(jìn)行自動斷開處理，最大限度地避免電容器設(shè)備接觸器在切投動作執(zhí)行過程中出現(xiàn)燒毀或損壞等問題而影響電網(wǎng)運行可靠性。案例系統(tǒng)在實際設(shè)計過程中充分認(rèn)識到無觸點晶閘管設(shè)備的優(yōu)勢，并利用其替代傳統(tǒng)繼電器，有效實現(xiàn)了將無功補(bǔ)償自動控制風(fēng)險降到最低的目標(biāo)。但是，無觸點晶閘管也存在一定短板，案例系統(tǒng)在實際設(shè)計過程中發(fā)現(xiàn)，電容器運行過程中，可控硅導(dǎo)通后存在0.7 V 的壓降，導(dǎo)致電容器正常運行受到一定阻礙，因此，技術(shù)人員將研發(fā)更加先進(jìn)的無功補(bǔ)償自動控制裝置作為當(dāng)前工作重點。

4.3 復(fù)合開關(guān)設(shè)備

復(fù)合開關(guān)是無功補(bǔ)償自動控制裝置運行過程中，承擔(dān)保障可控硅開關(guān)機(jī)交流接觸器并聯(lián)目的的主要裝置。通過利用該裝置，可以有效確保電流過零條件下，可控硅實現(xiàn)自動斷開動作。該設(shè)備在實際應(yīng)用過程中可以通過在已有設(shè)備基礎(chǔ)上，實現(xiàn)利用可控硅對電氣涌流進(jìn)行控制的目的，同時也承擔(dān)著保護(hù)電網(wǎng)系統(tǒng)的職能。然而從實際應(yīng)用角度分析，在電網(wǎng)涌流條件下，復(fù)合開關(guān)存在自動化開關(guān)控制職能失效的幾率。因此，為確保復(fù)合開關(guān)在無功補(bǔ)償自動化控制中的功能價值得以實現(xiàn)，技術(shù)人員對其進(jìn)行一定優(yōu)化，具體包括以下方面：一是對電力系統(tǒng)以及無功補(bǔ)償自動控制運行實際需求進(jìn)行綜合考慮，決定依據(jù)實際情況將復(fù)合開關(guān)應(yīng)用于單項分補(bǔ)以及三相共補(bǔ)之中；二是在低壓系統(tǒng)中進(jìn)行無功補(bǔ)償，對三線負(fù)載不平衡情況進(jìn)行綜合考量，一旦出現(xiàn)此情況，則將單項分補(bǔ)符合開關(guān)應(yīng)用其中，以確保無功補(bǔ)償達(dá)到預(yù)定成效。

4.4 電路仿真

案例系統(tǒng)在實際進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計過程中，積極利用電路仿真技術(shù)，通過依托于計算機(jī)技術(shù)在數(shù)據(jù)處理方面的優(yōu)勢，進(jìn)行輔助仿真分析，通過專業(yè)的軟件系統(tǒng)構(gòu)建科學(xué)合理的電路體系。案例系統(tǒng)中，技術(shù)人員利用電路仿真技術(shù)進(jìn)行運行測試，及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有無功補(bǔ)償自動控制設(shè)計中存在的問題，并采取有針對性的措施進(jìn)行完善。隨后再次進(jìn)行仿真運算，新設(shè)計方案可行性完全滿足實際需求，可以應(yīng)用于實施之中。通過應(yīng)用電路仿真技術(shù)，可有效保障電力系統(tǒng)自動控制的成效，同時電網(wǎng)系統(tǒng)的線損幅度呈現(xiàn)出大幅下降趨勢。

5 結(jié)語

實際應(yīng)用表明，電工電子技術(shù)在無功補(bǔ)償自動控制方面具有較強(qiáng)的使用價值，該技術(shù)可以有效提升無功補(bǔ)償效率水平，同時還可以實現(xiàn)降低設(shè)備能耗的目的。電工電子技術(shù)與無功補(bǔ)償自動控制相結(jié)合，可以實現(xiàn)提升電力系統(tǒng)運行平穩(wěn)性的要求。