电力电子技术在电力系统中的应用方柏霖

电力电子技术在电力系统中的应用方柏霖

(新余学院机电工程学院安徽省阜阳市338000)

摘要:电力电子技术是计算技术在电力系统中的具体实现,随着电力系统计算机化和信息化的水平不断提高,电力电子技术在电力系统中的作用也越发明显。简单的说,电力电子技术就是通过计算机技术将强电和弱电进行有效的组合,它是计算机应用技术、电子技术、电路技术还有电力控制技术为一体的服务性的技术。笔者就电力电子技术在我国电力系统中的应用和发展进行了重点阐述,说明电力电子技术在电力系统中的重要性。

关键词:电力电子技术;电力系统;应用分析

随着计算机应用技术在电力系统中不断发展和普及化,对于电力电子技术的重视程度也越发增加。面对我国电力系统的不断建设和庞大的用电量,电力电子技术为我国当代电力生产供应系统提供了良好的技术平台,为电力系统的发电、配电、输电功能给予了支持。

一、电力电子技术的发展

电力电子技术智能化的飞速发展:主要是可以将电子信息和器具的功率处理合二为一,将微电子技术和电力电子技术能够进行一体化。很多人指出:工业设备领域和电网领域是电子学下一步的重要应用范畴,该技术可以将人类带到第二次电子革命的前沿。

在大型电解电镀电源中,用高频开关电源与用传统的电源相比更具有优越性,传统的显得很笨重;而新技术的应用可以大幅度的降低其重量。此应用,还可以节省材料、降低成本,更为重要的是,使得电源的利用效率得到极大的提高。各种较大功率的开关电源的核心技术为高频开关电源技术;各大功率开关电源主要包括通讯电源、电力操作电源等。

二、在发电环节中的应用

发电机组的多种设备在电力系统的发电环节都会被涉及到,如何改善这些设备的运行特性就需要电力电子技术参与应用。

1、大型发电机的静止励磁控制

静止励磁结构简单、可靠性高以及造价相对较低,采用晶闸管整流自并励方式,在世界的各大电力系统被广泛采用。省去励磁机这个中间惯性环节,使其拥有了特有的快速性调节。这样使得控制规律的方法和更加先进,效果更加良好。

2、水力、风力发电机的变速恒频励磁

水头压力和流量决定了水力发电的有效功率,抽水蓄能机组最佳转速变会随着水头的变化幅度而变化。风速的三次方与风力发电的有效功率成正比,随风速的变化,风车捕捉最大风能的转速也发生变化。所以机组变速运行,即调整转子励磁电流的频率,使其与转子转速叠加后保持定子频率即输出频率恒定,从而获得最大有效功率。变频电源是此项应用的技术核心。

3、发电厂风机水泵的变频调速

发电厂的厂用电率平均8%,风机水泵耗电量约是火电设备总耗电量的65%,不仅耗量大且运行效率低,为了节能,在低压或高压变频器使用时可以使风机水泵变频调速,从而减少电量的消耗。目前来讲,低压变频器技术以达到一定的水平,国内外的生产厂家也比较多,只是系列产品还不够完整。但是高压大容量变频器设计和生产的企业还是比较少,需要院校和企业抓紧联合开发,以满足生产需求。

三、在输电环节中的应用

电力电子技术在输电线路中的应用主要体现在柔性交流电技术、高压直流电技术以及静止无功补偿器等上。

(1)柔性交流输电技术

柔性交流输电技术(FACTS)产生于上世纪的80年代,主要以柔性的交流输电设备为表现方式广泛应用于输电线路中。在电力的输送过程中,由于传统电力功率的控制方法过于粗糙,无法实现在输电过程中对于电能的调整,使输电过程中产生大量的电力损耗和高昂的输送成本。而柔性交流输电技术的主要内容是在输电线路的重要部位使用电力电子控制装置,对输电系统中的各项参数进行适时的控制,以实现输送过程中电能功率的合理分配,降低书店过程中的输送成本和电能消耗,大幅度的提高电力系统的稳定性和可靠性。

(2)高压直流输电技术

高压直流输电技术在输电系统中的主要实现是以晶闸管为代表的。晶闸管是电力电子技术发展的一个重要发明,自从晶闸管产生并被尝试应用于直流电的输电系统上,晶闸管换流阀就一直应用于输电系统中的直流电输送中。在这之后又出现了具有可操作的电力输送控制器,例如GTO、IGBT等等,可操作的电力系统输送设备为电流的转换过程减少了交直转换变压器的使用,为电厂的电能生产减少了生产成本,加强了电流交换设备在电力系统中的竞争力。

(3)静止无功补偿器

静止无功补偿器(SVC)在上世纪70年代被广泛使用电力系统之中,静止无功补偿器在电力系统中被广泛应用于负荷补偿和输电线路补偿当中,在大功率的输电网络中,静止无功补偿器主要起到的是控制电压的作用,也用于提高系统的稳定性和阻尼等。静止无功补偿器的设计不包含旋转部件,它不使用大容量的电容器,所需要的无功功率通过电感器来获得,静止无功补偿器通过对电抗器进行迅速的调控,能够实现发出无功功率到吸收无功功率的平滑转变,特别适用于中高压输电线路中的无功补偿工作。

四、在配电环节中的应用

如何加强供电可靠性和提高电能质量是配电系统迫切需要解决的问题,电能质量控制既要抑制各种瞬态的波动和干扰,还要满足对电压、频率、谐波和不对称度的要求,在FACTS各项成熟技术的基础上发展起来的电能质量控制新技术就是用户电力(CustomPower)技术或称DFACTS技术,它是电力电子技术和现代控制技术在配电系统中的应用。其实FACTS设备的缩小版就是DFACTS设备,因为其原理、结构、功能是相似。由于市场较大的需求,所以使用会日益的广泛,再加上电力电子器件价格日益降低,可以预计DFACTS设备产品将迅速进入快速发展期。

五、在节能环节的运用

1、变负荷电动机调速运行

要想在节能环节有所成就,就必须从电动机本身和变负荷电动机的调速技术的应用两方面入手,只有二者结合起来,电动机的节能才能达到良好的效果。

目前,变负荷的风机、水泵采用交流调速在国外居多,在我国还需要进一步推广应用。风机、泵类等变负荷机械中采用调速控制代替挡风板或节流阀控制风流量和水流量收到良好的效果,其调速范围广,精度高,效率高,可以实现连续无级调速且在调速过程中转差损耗小,定子、转子的铜耗也不大,可以达到30%的节电率,缺点就是成本较高,产生高次谐波污染电网,即使这样,并不影响其在在冶金、矿山等部门及社会生活中应用推广。

2、减少无功损耗,提高功率因数

在电气设备中,属于感性负载的变压器和交流异步电动机,在运行的过程中是有功功率和无功功率均消耗的设备,作为保证电能质量不可缺少的部分无功电源与有功电源是一样的,所以在电力系统中应保持无功平衡,不然就会系统电压降低、功率因数下降、设备遭到破坏,严重时还会造成大面积的停电事故,为防止这样的事情发生,当电力网或电气设备无功容量不足时,增装无功补偿设备,提高设备功率因数势在必行。

六、结束语

电力电子技术在电力系统中的应用和发展对于电力系统的建设和发展起到了里程碑的作用。随着计算机技术和电力技术的不断发展,电力电子技术也在不断的吸收新的技术不断的发展。然而,作为一种处在发展过程中的电力控制技术。电力电子技术在电力系统中的应用和稳定性还远远不能够达到电力电子技术的设计要求。如何实现电力电子技术在电力系统中应当起到的控制作用,我们要从电子设备的革新和电力电子技术的不断发展上谋求出路,不断的探索和发展电力电子技术对于提高电力的生产质量,减少生产成本和配送损耗,实现电力系统的经济效益,有着重要的意义。

参考文献

[1]郑锦彪.浅谈电力电子技术在电力系统中的应用与研究[J].黑龙江科技信息,2007(5).

[2]张建诚,陈志业,梁志瑞.现代电力电子技术在电力系统中的应用[J].电力情报,1999(3).

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