電力系統(tǒng)電力電子技術(shù)應用探討

(貴陽職業(yè)技術(shù)學院，貴州 貴陽 550081)

0 引言

電力電子技術(shù)作為電力系統(tǒng)中的重要支撐技術(shù)，在電力系統(tǒng)不同領域中都有所應用， 比如電力系統(tǒng)的發(fā)電環(huán)節(jié)、輸電環(huán)節(jié)和電力調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)等方面。因此，應當認識到電力電子技術(shù)的特點及電力電子技術(shù)的技術(shù)優(yōu)勢，在實際應用過程中發(fā)揮其技術(shù)特征，為電力系統(tǒng)的發(fā)電輸電和電力調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)提供更多的技術(shù)支持，解決電力系統(tǒng)運行中存在的諸多問題。

1 電力電子技術(shù)在發(fā)電環(huán)節(jié)中的應用

1.1 大型發(fā)電機的靜止勵磁控制

靜止勵磁結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，造價相對較低，采用晶閘管整流自并勵方式，在世界各大電力系統(tǒng)被廣泛采用。從目前電力電子技術(shù)的應用來看，在發(fā)電環(huán)節(jié)電力電子技術(shù)的應用較多，其中在大型發(fā)電機的靜止勵磁控制中，電力電子技術(shù)的應用取得了積極效果。在發(fā)電中，大型發(fā)電機需要通過靜止勵磁控制的方式提高發(fā)電機的運行穩(wěn)定性和發(fā)電機的工作效率，而靜止勵磁控制需要電力電子技術(shù)提供最基本的支持，在京閘管的整流和并勵過程中需要電力電子技術(shù)提供控制方法和控制技術(shù)，在實際應用中也取得了積極的效果。因此，電力電子技術(shù)對大型發(fā)電機靜止勵磁控制的實施有著重要作用。

1.2 水力、風力發(fā)電機的變速恒頻勵磁

水頭壓力和流量決定了水力發(fā)電的有效功率，抽水蓄能機組最佳轉(zhuǎn)速變會隨著水頭的變化幅度變化。風速的三次方與風力發(fā)電的有效功率成正比。機組變速運行，即調(diào)整轉(zhuǎn)子勵磁電流的頻率，使其與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速疊加后保持定子頻率即輸出頻率恒定。除了大型發(fā)電機之外，在水力風力發(fā)電機的變速恒頻勵磁中，電力電子技術(shù)也提供了最基本的技術(shù)支持，水力風力發(fā)電機在運行過程當中，通過變速橫頻勵磁能夠解決發(fā)電機的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定問題，同時也能夠有效調(diào)整轉(zhuǎn)子的勵磁頻率，使整個發(fā)電過程的穩(wěn)定性更強，在發(fā)電效率上更高，能夠解決水力風力發(fā)電機的轉(zhuǎn)子調(diào)速問題。

1.3 發(fā)電廠風機水泵的變頻調(diào)速

發(fā)電廠的廠用電率平均8%，風機水泵耗電量約是火電設備總耗電量的65%，為了節(jié)能，在低壓或高壓變頻器使用時，可以使風機水泵變頻調(diào)速。從發(fā)電廠風機水泵的變頻調(diào)速來看，風機水泵的變頻調(diào)速需要有專門的技術(shù)作為支撐，在具體調(diào)速過程中，電力電子技術(shù)的應用有效解決了這一問題，通過對風機水泵的運行速度的調(diào)整以及頻率的調(diào)整，能夠保證風機水泵在實際應用中根據(jù)運轉(zhuǎn)的實際需要采取對應的頻率。在使用頻次較低的情況下，風機和水泵的運行頻率進行下調(diào)，達到節(jié)能降耗的目標。在這一過程中，電力電子技術(shù)對整個頻率的調(diào)整起到了關鍵作用。

2 電力電子技術(shù)在輸電環(huán)節(jié)中的應用

2.1 直流輸電技術(shù)和輕型直流輸電技術(shù)

直流輸電相對遠距離輸電、海底電纜輸電及不同頻率系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，高壓直流輸電優(yōu)勢獨特。直流輸電技術(shù)和輕型直流輸電技術(shù)是目前輸電環(huán)節(jié)中的重要方式，也是降低輸電損耗和提高輸電效率的關鍵手段。在實際經(jīng)營過程中得到了廣泛的應用并取得了積極的效果。結(jié)合直流輸電技術(shù)和輕型直流輸電技術(shù)的特點來看，電力電子技術(shù)在其中發(fā)揮了重要的支撐作用，電力電子技術(shù)是構(gòu)成直流輸電技術(shù)和輕型直流輸電技術(shù)的關鍵，也是保證直流輸電技術(shù)和輕型直流輸電技術(shù)能夠得以正常運轉(zhuǎn)的基礎，在實際應用過程中，為直流輸電技術(shù)和輕型直流輸電技術(shù)提供了必要的技術(shù)支持。

2.2 柔性交流輸電技術(shù)

柔性交流輸電技術(shù)是基于電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)，對交流輸電系統(tǒng)的阻抗、電壓及相位實施靈活快速調(diào)節(jié)的輸電技術(shù)。在輸電過程中如何提高輸電效率并降低輸電的損耗，是電力傳輸?shù)闹攸c，也是電力傳輸需要控制的重要環(huán)節(jié)。在輸電過程中，柔性交流輸電技術(shù)是和直流輸電技術(shù)具有同等優(yōu)勢的輸電方式，在實際應用過程中解決了電能的損耗問題，使輸電效率更高，在整個輸電過程中，對輸電過程進行了優(yōu)化，對輸電損耗的損耗功率進行了補償，通過對柔性交流輸電技術(shù)的了解，柔性交流輸電技術(shù)中應用了大量的電力電子技術(shù)，對整個技術(shù)的形成和技術(shù)的使用提供了有力的支持。

3 電力電子技術(shù)在在配電環(huán)節(jié)中的應用

在配電環(huán)節(jié)中，電力電子技術(shù)主要對配電的過程進行了優(yōu)化，在傳統(tǒng)的配電過程中，電能的損耗問題無法得到有效的解決，電能損耗大、輸電功率低，以及配件難度大的問題長期存在?；谶@一現(xiàn)狀，在配電環(huán)節(jié)中依靠電力電子技術(shù)，構(gòu)建了有效的配電系統(tǒng)，實現(xiàn)對電力傳輸過程中傳輸方式進行有效調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)中能夠根據(jù)電力的需求進行合理調(diào)整，使得整個配電環(huán)節(jié)功率得到了補償，輸電環(huán)節(jié)中功率的損失有效降低并在功率的傳輸方面達到了預期目標。

4 電力電子技術(shù)在節(jié)能環(huán)節(jié)中的應用

4.1 變負荷電動機調(diào)速運行

風機、泵類等變負荷機械中采用調(diào)速控制代替擋風板或節(jié)流閥控制風流量和水流量收到了良好的效果。對于電力傳輸過程而言，如何有效節(jié)能是電力傳輸?shù)年P鍵。在節(jié)能環(huán)節(jié)中，電力電子技術(shù)主要應用在變負荷電動機的調(diào)速運行上，通過對風機泵類等負荷機械的有效調(diào)整，使其在運行中能夠根據(jù)不同的需求，采取不同的頻率，通過變頻調(diào)速的方式保障風機和泵類正常運行，同時在能源消耗上盡可能降到最低。這種方式對于解決風機和泵類的能耗問題和降低風機和泵類的額外能源消耗具有重要作用。

4.2 減少無功損耗，提高功率因數(shù)

在電氣設備中，屬于感性負載的變壓器和交流異步電動機，在運行過程中是有功功率和無功功率均消耗的設備，在電力系統(tǒng)中應保持無功平衡，不然會使系統(tǒng)電壓降低、功率因數(shù)下降。在電氣設備運行中，無功損耗是影響設備運行效率的重要因素，如何有效降低無功損耗并提高功率因素，是電機運行中必須關注的問題。在目前的運行中，應用了電力電子技術(shù)形成了對整個電氣設備無功損耗的調(diào)整，使發(fā)電過程中和電力傳輸過程中所用到的設備能夠在功率因素上得到提高，在無功損耗上得到降低。通過優(yōu)化和調(diào)整設備運行方式以及變頻調(diào)速的方式實現(xiàn)了這一目標。由此可以發(fā)現(xiàn)，電力電子技術(shù)對整個電力調(diào)節(jié)過程中的設備和運行方式產(chǎn)生了重要的影響，在運行過程中解決了關鍵的技術(shù)問題。

5 結(jié)語

通過本文的分析可知，在發(fā)電系統(tǒng)中，電力電子技術(shù)對整個發(fā)電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行有著重要的影響。通過電力電子技術(shù)的應用不但解決了發(fā)電效率問題，同時還保證了電力傳輸在可靠的范圍內(nèi)進行，降低了電力傳輸?shù)倪^程損耗，同時通過電力調(diào)節(jié)的方式，降低了風機泵類的電能損耗，使整個設備的功率因素得到有效提高，保證了電力系統(tǒng)能夠在低功耗的狀態(tài)下穩(wěn)定運行，滿足了電力系統(tǒng)的運行需要，使電力系統(tǒng)能夠在發(fā)電傳輸和配件調(diào)整過程中得到有效的優(yōu)化。