廣州市城市建設(shè)職業(yè)學(xué)校 秦美玲

伴隨著電力需求日益高漲，為有效保障電力系統(tǒng)運(yùn)行效率，從而為城市建設(shè)發(fā)展提供充足的電力資源，電氣自動(dòng)化成為電力企業(yè)主要經(jīng)營(yíng)模式，且隨著電工電子技術(shù)迅猛發(fā)展，如何將電工電子技術(shù)與電氣自動(dòng)化進(jìn)行有效搭配成為電力企業(yè)探究主要方向，其中無功補(bǔ)償作為電力系統(tǒng)高效、高質(zhì)及安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)，應(yīng)嘗試將電力電子技術(shù)應(yīng)用到無功補(bǔ)償自動(dòng)控制中去，這樣既能深化電工電子技術(shù)普及應(yīng)用，同時(shí)還能進(jìn)一步提升電力系統(tǒng)運(yùn)行效率與質(zhì)量及降低能源損耗。

1 無功補(bǔ)償應(yīng)用原理及作用

無功功率作為電力系統(tǒng)運(yùn)行中難以避免的一種現(xiàn)象，經(jīng)常出現(xiàn)在電力生產(chǎn)與運(yùn)輸過程中，給電力系統(tǒng)高效、高質(zhì)運(yùn)行帶來一定的不利影響，為有效緩解與降低無功功率的損害，無功補(bǔ)償被廣泛應(yīng)用[1]。

1.1 無功補(bǔ)償應(yīng)用原理

電力生產(chǎn)與運(yùn)輸過程中會(huì)產(chǎn)生有功功率與無功功率，其中無功功率的產(chǎn)生會(huì)給電力系統(tǒng)運(yùn)行帶來一定程度的損耗，如加大電網(wǎng)運(yùn)行負(fù)荷等，同時(shí)也會(huì)給電力系統(tǒng)安全運(yùn)行造成危害。而為避免無功功率造成的影響，無功補(bǔ)償技術(shù)被應(yīng)用。無功補(bǔ)償應(yīng)用的原理是在電網(wǎng)內(nèi)與負(fù)荷端位置設(shè)置無功電源來滿足電力系統(tǒng)與負(fù)荷端電壓需要。從另外一種角度而言，無功補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用實(shí)際上就是為提高功率因數(shù)、改善電網(wǎng)電壓質(zhì)量、保障電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行的安全性與穩(wěn)定性，因此當(dāng)電網(wǎng)無功功率無法實(shí)現(xiàn)平衡時(shí)，需設(shè)置無功補(bǔ)償自動(dòng)控制裝置。

1.2 無功補(bǔ)償?shù)淖饔?/h3>

在電力系統(tǒng)中無功補(bǔ)償?shù)木唧w價(jià)值作用主要可表現(xiàn)在四方面：有助于提高功率因數(shù)、有助于控制電能損耗、有助于保障電壓質(zhì)量、有助于延長(zhǎng)電氣設(shè)備使用時(shí)間。首先，在電網(wǎng)內(nèi)與負(fù)荷端有功功率維持不變前提下，在相應(yīng)位置設(shè)置無功補(bǔ)償裝置可降低無功功率損耗，以此促使功率因數(shù)得到提升；其次，在電力傳輸中會(huì)在無功功率影響下產(chǎn)生一定的電力損失、導(dǎo)致電能損耗，從而造成能源浪費(fèi)，而應(yīng)用無功補(bǔ)償后，通過降低無功功率則可使總電流變小，進(jìn)而控制電網(wǎng)的電能損耗；最后，基于電感電抗大于電阻的認(rèn)知，無功負(fù)荷對(duì)高壓線路的影響較大，會(huì)造成電壓損耗，影響電壓質(zhì)量，而設(shè)置無功補(bǔ)償裝置后可有效提高功率因數(shù)，從而在一定程度上能有效降低高壓線路中的無功電流，以此切實(shí)保證電壓質(zhì)量。

變壓器等設(shè)備是電力系統(tǒng)能正常運(yùn)行的基礎(chǔ)設(shè)備，在臨界設(shè)備負(fù)荷或超負(fù)荷運(yùn)作下，相關(guān)電氣設(shè)備的使用壽命較短，需要定期更換，會(huì)產(chǎn)生較高的成本，而基于無功補(bǔ)償對(duì)功率因數(shù)的調(diào)節(jié)作用，可大幅度降低設(shè)備經(jīng)常臨界負(fù)荷的工作狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)有效延長(zhǎng)電氣設(shè)備使用時(shí)長(zhǎng)。

2 電工電子技術(shù)在無功補(bǔ)償自動(dòng)控制中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)

電工電子技術(shù)的不斷完善，其在無功補(bǔ)償自動(dòng)控制中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)愈發(fā)凸顯，最具有代表性的是能有效提高電力電網(wǎng)的安全運(yùn)行效率，而電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行是保證社會(huì)生產(chǎn)生活用電的基礎(chǔ)。由于無功功率因素的影響，電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行在理論上受到較大影響，這不僅影響電力的生產(chǎn)與運(yùn)輸質(zhì)量，還會(huì)造成較大的電能損耗，因此無功補(bǔ)償裝置作為能提高功率因數(shù)的主要技術(shù)，對(duì)無功功率控制具有決定性的作用，而電工電子技術(shù)在無功補(bǔ)償自動(dòng)控制中的應(yīng)用，則進(jìn)一步提高了無功補(bǔ)償技術(shù)應(yīng)用效果，進(jìn)而全面保證了電網(wǎng)安全[2]。

基于此，全控化、集成化、高頻化是電工電子技術(shù)在無功補(bǔ)償自動(dòng)控制中的應(yīng)用特點(diǎn)。其優(yōu)勢(shì)首先體現(xiàn)在電力系統(tǒng)的人力成本節(jié)約上。在傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運(yùn)行中，需人工操作與處理的工作內(nèi)容較多，電力企業(yè)需擁有充足的人力資源，這不僅會(huì)給相關(guān)人員帶來較高的工作壓力，還會(huì)加大電力企業(yè)在人力資源管理方面的成本支出，不利于電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益最大化，而電工電子技術(shù)在無功補(bǔ)償自動(dòng)控制中的應(yīng)用則可大幅提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的自動(dòng)化水平，進(jìn)而將一部分工作由自動(dòng)化控制取代人工控制。

其次，其優(yōu)勢(shì)也體現(xiàn)在電力設(shè)備系統(tǒng)穩(wěn)定性方面，電力系統(tǒng)正常運(yùn)行中涉及到諸多的電氣設(shè)備或元器件，以此才能有效保證電網(wǎng)安全，在此情況下勢(shì)必會(huì)加大設(shè)備故障概率并占據(jù)較大的設(shè)備安裝空間，而電工電子技術(shù)則具有集成化特點(diǎn)，可將相關(guān)元器件或設(shè)備進(jìn)行整合形成一個(gè)全控型器件；最后，隨著社會(huì)生產(chǎn)生活對(duì)電力需求的不斷遞增，電力系統(tǒng)也應(yīng)與時(shí)俱進(jìn)，不斷進(jìn)行優(yōu)化與完善，其中高頻化方向則是新時(shí)期背景下電力系統(tǒng)的主要發(fā)展方向，能進(jìn)一步提升電力系統(tǒng)運(yùn)行效率與質(zhì)量，而電工電子技術(shù)具有突出的高頻化特點(diǎn)，因此將其應(yīng)用到無功補(bǔ)償自動(dòng)控制中可促進(jìn)電力系統(tǒng)快速發(fā)展。

3 電工電子技術(shù)在無功補(bǔ)償自動(dòng)控制中的具體應(yīng)用策略

某地區(qū)發(fā)展中，對(duì)電力供給提出了新的要求，強(qiáng)調(diào)應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)電力系統(tǒng)運(yùn)行效率與質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上落實(shí)生態(tài)文明建設(shè)要求，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗發(fā)展目標(biāo)。在此背景下，該地區(qū)在10kV電力系統(tǒng)規(guī)劃中貫徹落實(shí)節(jié)能降耗與高質(zhì)量發(fā)展要求，以無功功率對(duì)電力系統(tǒng)安全與穩(wěn)定運(yùn)行的不利影響為著眼點(diǎn)，全面增設(shè)無功補(bǔ)償自動(dòng)控制裝置，并在此基礎(chǔ)上將電工電子技術(shù)應(yīng)用在務(wù)工補(bǔ)償自動(dòng)控制中，現(xiàn)將電工電子技術(shù)在無功補(bǔ)償自動(dòng)控制中的具體應(yīng)用總結(jié)如下。

3.1 機(jī)械接觸器規(guī)避

電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行需諸多電氣設(shè)備共同維持，其中電力開關(guān)等設(shè)備作為最基礎(chǔ)的設(shè)備，雖實(shí)際功效較為單一，但也會(huì)給電力系統(tǒng)帶來一定影響，基于此，在10kV電力系統(tǒng)規(guī)劃中相關(guān)單位利用無功補(bǔ)償自動(dòng)控制裝置來控制其[3]。但對(duì)無功補(bǔ)償自動(dòng)控制裝置的具體應(yīng)用調(diào)查發(fā)現(xiàn)，并聯(lián)點(diǎn)電容器與開關(guān)裝置是保證無功補(bǔ)償自動(dòng)控制裝置能有序運(yùn)行的重要裝置，而這類裝置在實(shí)際運(yùn)行中無法開展有效的無功補(bǔ)償工作，會(huì)產(chǎn)生一系列問題、如短路，而短路問題的發(fā)生則在于合閘前后的電壓值會(huì)出現(xiàn)較大波動(dòng)，合閘前電壓值較低且平穩(wěn)，而在合閘后電壓值則會(huì)在短時(shí)間內(nèi)迅速增高，進(jìn)而致使相關(guān)裝置無法承受短時(shí)間內(nèi)電壓值出現(xiàn)的較大變化出現(xiàn)短路，給社會(huì)生產(chǎn)生活帶來停電影響，不僅會(huì)影響人們?nèi)粘Ｉ?，甚至還會(huì)導(dǎo)致部分工廠企業(yè)停工停產(chǎn)，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

在此現(xiàn)狀下，電力企業(yè)對(duì)該問題加以重視，并針對(duì)該問題提出有針對(duì)性的應(yīng)對(duì)措施。通過對(duì)問題進(jìn)行深入探究，決議將電工電子技術(shù)應(yīng)用在無功補(bǔ)償自動(dòng)控制中，從而構(gòu)建專用型電容設(shè)備接觸方式，即設(shè)置機(jī)械接觸器開關(guān)。在10kV電力系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)中機(jī)械接觸器開關(guān)的應(yīng)用取得了明顯效果，有效實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)化限流電阻目的，規(guī)避了電壓值在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)較大差值的現(xiàn)象，從而切實(shí)避免涌流造成的短路問題發(fā)生。

3.2 無觸點(diǎn)晶閘管

電網(wǎng)安全運(yùn)行、從而為用戶提供安全的用電環(huán)境是電力企業(yè)發(fā)展中需要思考的重要問題，其中電容器作為電力系統(tǒng)中重要的電氣設(shè)備，其整體的應(yīng)用安全效值較差，極易出現(xiàn)涌流現(xiàn)象，并且一旦會(huì)再次降低電容器的安全性能，進(jìn)而在電容器影響下導(dǎo)致電力系統(tǒng)均受到影響，造成不可控的后果，同時(shí)也會(huì)使電容器本身發(fā)生損害、其內(nèi)部零件被燒壞等問題，進(jìn)而需要花費(fèi)時(shí)間精力去更換電容器，影響電網(wǎng)運(yùn)行效率。而電工電子技術(shù)在無功補(bǔ)償自動(dòng)控制中的應(yīng)用，讓無觸點(diǎn)晶閘管得到廣泛使用，其作為一種固態(tài)繼電器設(shè)備，當(dāng)電網(wǎng)電壓值為0時(shí)會(huì)自動(dòng)斷開開關(guān)，為電容器運(yùn)行創(chuàng)造良好的安全環(huán)境，避免電容器設(shè)備接觸器在切投動(dòng)作執(zhí)行中出現(xiàn)涌流現(xiàn)象。

在案例中的10kV電力系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)中就采用了無觸點(diǎn)晶閘管，主要源于從多角度對(duì)比分析了無觸點(diǎn)晶閘管與傳統(tǒng)繼電器之間的性能與應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，比較發(fā)現(xiàn)無觸點(diǎn)晶閘管的綜合應(yīng)用效值明顯高度傳統(tǒng)繼電器，因此在電力系統(tǒng)建設(shè)中決議用無觸點(diǎn)晶閘管直接替代傳統(tǒng)產(chǎn)品。但隨著無觸點(diǎn)晶閘管的深入應(yīng)用，隨之發(fā)現(xiàn)了無觸點(diǎn)晶閘管的不足，在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)使電容器存在0.7V的壓降，進(jìn)而在一定程度上影響電容器正常運(yùn)行?；诖?，技術(shù)人員應(yīng)在無觸點(diǎn)晶閘管應(yīng)用中不斷積累相關(guān)數(shù)據(jù)，以真實(shí)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)一步深化電工電子技術(shù)在無功補(bǔ)償自動(dòng)控制中的應(yīng)用研究，從而改善無觸點(diǎn)晶閘管存在的問題[4]。

3.3 復(fù)合開關(guān)設(shè)備

作為維護(hù)可控硅開關(guān)機(jī)交流接觸器并聯(lián)目的的關(guān)鍵，復(fù)合開關(guān)設(shè)備的重要性與地位隨著電工電子技術(shù)在無功補(bǔ)償自動(dòng)控制中應(yīng)用得到明顯提升，是切實(shí)保證可控硅開關(guān)成效以及提高可控硅開關(guān)精準(zhǔn)性自動(dòng)斷開的重中之重。但相關(guān)技術(shù)人員對(duì)復(fù)合開關(guān)設(shè)備實(shí)際應(yīng)用中的相關(guān)參數(shù)與具體運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，復(fù)合開關(guān)設(shè)備在自動(dòng)化開關(guān)控制方面并不是萬無一失的，存在一定的失效概率。

基于此，為了有效提升電工電子技術(shù)在無功補(bǔ)償自動(dòng)控制中的綜合應(yīng)用價(jià)值，應(yīng)對(duì)復(fù)合開關(guān)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化與完善，主要方面為：首先，在10kV電力系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)過程中，技術(shù)人員需要根據(jù)電力系統(tǒng)高效運(yùn)行中對(duì)無功補(bǔ)償自動(dòng)控制的實(shí)際需求，以及電工電子技術(shù)在無功補(bǔ)償自動(dòng)控制中的具體應(yīng)用方面，合理設(shè)置復(fù)合開關(guān)設(shè)備，將其科學(xué)應(yīng)用在單相分補(bǔ)以及三相共補(bǔ)之中；其次，記錄三線負(fù)載數(shù)據(jù)，分析其不平衡情況發(fā)生的概率與具體情況，考慮是否應(yīng)用單相分補(bǔ)；最后，在低壓系統(tǒng)中進(jìn)行無功補(bǔ)償[5]。

3.4 電路仿真

我國(guó)正處于現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展時(shí)期，自動(dòng)化、信息化、智能化等計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展，這也為電工電子領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)良好發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，有助于優(yōu)化與完善電工電子技術(shù)，并加強(qiáng)電工電子技術(shù)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域中的普及應(yīng)用。其中具有一定代表性的就是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)下的電路仿真。通過電力仿真與模擬能夠?qū)崿F(xiàn)分、主電路控制以及監(jiān)測(cè)到細(xì)微的涌流變化。案例中的10kV電力系統(tǒng)規(guī)劃建設(shè)充分借助計(jì)算機(jī)技術(shù)將電路仿真應(yīng)用到電力系統(tǒng)中，提升了無功補(bǔ)償自動(dòng)控制成效。在電路仿真實(shí)際應(yīng)用過程中，相關(guān)技術(shù)人員可通過專業(yè)的軟件系統(tǒng)構(gòu)建科學(xué)合理的電路體系，從而基于電路仿真及時(shí)發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)中無功補(bǔ)償自動(dòng)控制存在問題，同時(shí)以此為基礎(chǔ)提出有效的應(yīng)對(duì)辦法。

3.5 協(xié)助設(shè)計(jì)真空斷路器

電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行需要電網(wǎng)內(nèi)與負(fù)荷端能夠有效處理無功功率，由此可見，無功補(bǔ)償自動(dòng)控制的作用十分突出，是降低無功功率損害，提高功率因數(shù)的重要技術(shù)，能夠切實(shí)保證電力系統(tǒng)運(yùn)行安全與運(yùn)行效率。其中真空斷路器作為電網(wǎng)中的基礎(chǔ)電氣設(shè)備，其整體結(jié)構(gòu)構(gòu)造較為簡(jiǎn)單，因此在對(duì)其進(jìn)行安裝時(shí)不會(huì)花費(fèi)大量的人力，同時(shí)該設(shè)備的采購(gòu)成本也較低，因此其綜合應(yīng)用效值較為優(yōu)異。但真空斷路器在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)存在電力壓力過大問題，且在合閘時(shí)的問題更加突出，會(huì)直接導(dǎo)致真空斷路器被損壞?；诖耍瑸楸ＷC真空斷路器良好運(yùn)行，可應(yīng)用無功補(bǔ)償自動(dòng)控制裝置進(jìn)行維護(hù)。

4 結(jié)語

伴隨著電工電子技術(shù)與無功補(bǔ)償自動(dòng)控制技術(shù)的快速發(fā)展，為電力系統(tǒng)安全及穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造了良好的條件，可切實(shí)提高電力系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量與效率，因而開展電工電子技術(shù)在無功補(bǔ)償自動(dòng)控制中的應(yīng)用研究具有重要的價(jià)值意義，不僅可明晰無功補(bǔ)償應(yīng)用原理以及在保障電壓質(zhì)量、延長(zhǎng)電氣設(shè)備使用時(shí)間、控制電能損耗、提高功率因數(shù)等方面的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，基于研究還可知通過機(jī)械接觸器、無觸點(diǎn)晶閘管、復(fù)合開關(guān)設(shè)備、電路仿真、協(xié)助設(shè)計(jì)真空斷路器的應(yīng)用，能夠有效提高電工電子技術(shù)在無功補(bǔ)償自動(dòng)控制中的應(yīng)用成效。