电力电子技术在无功补偿自动控制中的应用 |
| 2012-08-28 13:13 作者：陈韶锋 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网8月28日消息 《硅谷》杂志2012年第14期刊文称，无功补偿在电子技术能有效提高设备的运行效率，同时也节约设备能源的消耗。以无功补偿装置的运行原理为基础，阐述电力电子技术在无功补偿自动控制中的实际应用，从补偿装置的自动投切、晶闸管和复合开关三个层面实现电力电子技术的实际应用，为类似电力电子技术在无功补偿自动控制装置以及设备的应用提供参考的经验。
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成产成本比重，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。作为一种有效节约设备运行中能源消耗的的有效方式，同时也能有效提高设备运行效率。无功补偿方式同时也是当前自动控制装置能源节约的研究重点。
1无功补偿装置概述
电网的实际运行当中，许多设备的电力负荷在属性上属于感性负荷，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，以无功补偿的方式减少了电网感性负载。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的低压一侧上，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电力电子技术在无功补偿自动控制中的应用
2.1机械式接触器
无功补偿开关设备的自动控制，是根据并联电容器开关接触实现的，这种方式的实际输入过程中，初始电压是零，然后在合闸时激增，将发生在电容器涌流现象。将对电网，以及电容器的使用将产生不良影响。其造成的影响是不可忽视的。针对这一现象，设置了专门适用于电容器组的接触器，抑制了电容器组的涌流现象。对涌流现象的抑制实际上是在接触器中加入了限流电阻实现的。根据实际的数据证明，要实现有效降低和控制涌流，可通过加入限流电阻来完成，同时还可保证无耗损以及无压降。
2.2无触点晶闸管
以电容器组的实际运行为经验，即使控制了并联电容器组的涌流现象，但若是产生了涌流现象，都将烧毁并联电容器上接触器触头上粘结盒，由此不利于自动控制的运行，对其使用寿命也将造成影响。随着电子技术的迅速发展和升级，产生了无触点晶闸管，这种晶闸管在于，电网的电压过零时，通过利用可控硅实现了自动控制，在电流为零时自动断开而不产生拉弧现象，避免了并联的电容器在合闸当中产生的涌流现象。从而延长了电容器的使用时间。然而无触电晶闸管在实际的运行过程中将产生谐波电流，对电容器的持续运行造成消极影响。在这个过程中还将产生大量热量，升高了装置设备中温度，逐渐提高的温度也将对系统的运行造成影响。虽然安装了风扇，但其作用并未得到有效的发挥。
2.3复合开关
复合开关在很大程度上解决了这一问题，复合开关的工作原理在于通过并联方式连接了交流接触和可控硅，保证了在电流过零的状况下切断以及导通，有效控制了系统的连接和断开，同时也有效抑制了涌流现象。同时在正常的接通情况下无功耗。补偿电容器拆除和投入执行当中，有单相分补复合开关和三相共补复合开关两种功能的复合开关。不同的应用程序使用不同功能方式，在传统的无功补偿上。三相共补复合开关一般用于低压无功补偿，其主要用于功率因素相对较为接近的系统和网络当中，例如当各项负载以及三相负载平衡时可使用；而单相分补复合方式则可适用于功率因素较大且负载相差较大的网络状况中，但就系统运行的经济性方面分析，一般可使用单相分补以及三相共补复合开关的综合接线方式。
3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。
4结语
根据电力电子技术在无功补偿的自动控制中的应用可了解到，电容器使用无功补偿方式后，干路电流将有所减小；系统的功率因素是可以提高的；在投切时使用接触器，将在投入瞬间产生涌流，可使用复合开关，同时还可通过计算机进行电路的仿真，从而在元件的设置过程中实现较好的调试效果。（原文载于《硅谷》杂志2012年第14期，硅谷网及《硅谷》杂志版权所有，未经允许禁止转载） |
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