低壓無功補償裝置分析及復合式開關的應用

摘 要 筆者主要是針對低壓無功補償裝置在選型方面存在的問題進行了分析，力求從實際的生產(chǎn)與應用的方面入手，科學地比較與分析了低壓無功補償裝置中所涉及到的重要問題，同時探討了復合式開關在低壓無功補償裝置當中的應用，以望得到業(yè)界人士的點評。

關鍵詞 低壓無功補償；裝置；分析；復合式開關

中圖分類號 TM761 文獻標識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)052-0142-01

近幾十年，我國城市低壓電網(wǎng)的負載特征發(fā)生了翻天覆地的變化，以往的低壓補償配置在此時已經(jīng)無法再適應提高電能質(zhì)量所提出的基本要求了，而且在信息時代的推動下，計算機技術與電力電子技術都被逐漸的推廣應用，同時也促進了低壓無功補償裝置的技術進步，促進了補償裝置的研究、開發(fā)、更新以及復合式開關在其中的應用。

1 補償電容器的容量及相關因素

1.1 供電變壓器的空載無功補償

對于供電變壓器的空載無功補償一般選擇的是并聯(lián)電容器，并且其變壓器的總容量為3%來作為固定補償，從而對變壓器空載無功的損耗進行補償。

1.2 多路補償?shù)娜萘刻荻刃枰M一步確定

首先，需要對用電負荷的最大值與最小值進行了解，并且分析出負荷的波動，然后再考慮到實際的情況對電容器的投切步長以及分組路數(shù)進一步的確定，從而精確的跟蹤無功變化。

1.3 對于平衡、分相以及復合補償?shù)倪x擇

在必須的時候，我們可以進行現(xiàn)場的測量，從而最終確定三相負荷的不平衡程度是應當選取復合補償方式還是選取三相平衡補償?shù)姆绞?。如果三相出現(xiàn)了嚴重不平衡的現(xiàn)象，適當容量的分相補償則是最好的選擇方式。

1.4 確定補償電容器的總容量

對于自然功率因數(shù)進行測量，對于目標功率因數(shù)進行確定，然后再根據(jù)兩者之間的差，從而對無功補償?shù)目側萘窟M行確定。

如果讓我們知道：P等于有功功率；cosφ1等于自然功率因素；cosφ2等于目標功率因數(shù)，那么我們可以算出電容器補償?shù)目側萘拷Y果如下公式計算：

ΔQ＝P（tanφ1－tanφ2）

1.5 確定是否采用抗諧波無功補償電容器

如果電網(wǎng)諧波具有較大的分量的時候，應當對于諧波進行現(xiàn)場的測試，在必要的時候還需要采用專用的電容器（與電抗器相互配套），從而有效的阻止諧波較大時，無法正常的運行補償裝置或者是導致電容器的破壞。

2 選擇無功補償控制器

1）考慮到電網(wǎng)當中的負荷波動不大，并且三相負荷也處于基本平衡的狀態(tài)，而目標是功率因數(shù)的提高，為了良好的控制設備的成本，并且將其降低，就需要考慮到無功補償控制器的方便與簡單，并且屬于單一簡單型的操作。

2）對于波動較為頻繁的電網(wǎng)負荷，以及最大與最小負荷之間存在較大差距之下，而三相負荷依然處于基本平衡之下，對于控制器的選擇，優(yōu)先選取性能較好的控制器。例如：對于物理量的控制需要選取無功功率或者是無功電流，并且需要分別的對于投入和切除的門限進行設定，從而對投切震蕩進行有效的防止，同時還需要確保欠流以及過壓風保護功能。在投切方式的選擇上，最好采取“編碼+循環(huán)”來進行程序控制。

3）對于波動較為頻繁的電網(wǎng)負荷，以及最大與最小負荷之間存在較大差距之下，并且三相負荷也極為不平衡的情況下，我們低于控制器則提出了更高、更詳盡的要求，其復合投切功能應當具備“分相+平衡”。而控制物理量則應當是（功率因數(shù)+無功功率）的復合型。具體的參數(shù)要求為：

靈敏度≤100 mA。

而對于動作誤差，則需要根據(jù)以下的規(guī)定，對于取樣物理量的允許誤差值是：

無功電流±20%；

功率因數(shù)±2.5%；

無功功率±20%。

穩(wěn)定范圍：在工作穩(wěn)定之下，在補償要求滿足的情況之下，才能夠正確的選擇控制器，從而防止不出現(xiàn)投切震蕩的現(xiàn)象。

4）為了更好的配合電網(wǎng)自動化的實施，在確保功率因數(shù)得到提高的時候，還能夠?qū)﹄娋W(wǎng)運行當中的各項參數(shù)進行實時監(jiān)控。而在這種情況當中，對于無功補償控制器的選擇則需要考慮到其具有綜合的測試功能。

該控制器除應具有前3項中提到的復合型控制物理量、復合投切功能、較高的靈敏度和穩(wěn)定度、較小的動作誤差、以及過壓、欠流等保護功能外，還應具有電網(wǎng)參數(shù)實時在線測量、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)顯示、電報校時、停電數(shù)據(jù)保護、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)遠傳等功能。同時應配套功能完善的支持性后臺軟件，以便對采集到的數(shù)據(jù)進行有效的分析和直觀的圖形顯示，并能輸出各類相關的報表。若數(shù)據(jù)傳輸采用GPRS無線通訊方式，還可以完全免掉通訊網(wǎng)絡建設投資和人工抄表工作，節(jié)約大量的財力和人力。

5）如果出現(xiàn)了諧波分量較大的電網(wǎng)，或者是其非線性負荷較多，對于無功補償控制器的選取則需要考慮到諧波超限保護以及對于諧波的測量方面，并且對于抗諧波電抗器的選擇，則需要選擇具備合理參數(shù)的器件，構成抗諧波無功補償控制裝置，從而有利于出現(xiàn)較為嚴重的諧波的時候，依然能夠達到滿意的效果，確?？煽窟\行。

3 復合式開關在低壓無功補償裝置當中的應用

3.1 開關輸入部分

對輸入進行信號控制，我們常用的是+12 V與+5 V，系統(tǒng)同時都會具有相應的缺相保護功能，要更好的對出現(xiàn)缺相、嚴重過壓或者欠壓的情況下可以及時的開關拒絕閉合（若開關處于閉合工作狀態(tài)，則自動斷開，切斷電容器）。無論開光處于閉合或者斷開的狀態(tài)，基于三相基本平衡的條件下，只要對信號進行控制，才能保障開關可以正常的工作。

3.2 中級處理部分

3.2.1 對電路進行延時

當電容器在進行投切的時候，考慮到觸電型的開關，往往會有較強的電弧粗劃線在觸點上，容易導致觸點出現(xiàn)損壞的現(xiàn)象，從而出現(xiàn)不良現(xiàn)象，最為嚴重的時候可能導致熔融現(xiàn)象的發(fā)生；而對于無觸點型開關，如大功率或者是可控硅繼電器等等，卻存在較大的功率消耗以及散熱問題嚴重等情況?？紤]到實際當中存在的問題，筆者在設計本系統(tǒng)的時候，提升了延時電路。在開通的過程當中，首先需要將可控硅開通，然后再延時兩至三個周期之后，大功率磁要繼續(xù)保持繼電器閉合的狀態(tài)，管段可控硅，由大功率磁保持繼電器提供負載工作電流；在斷開的時候，首先需要考慮到將磁保繼電器先斷開，在兩三周之后才將可控硅斷開。

通過這樣的處理，才能徹底解決繼電器在斷開與接通時會出現(xiàn)的觸頭拉弧與涌流現(xiàn)象，也基本上能消除無觸電開關的散熱問題，大大的延長了開關的使用壽命，而且提高了系統(tǒng)運行的可靠性。整個回路是由數(shù)字與模擬邏輯電路組成的，在準確方面可以更好的進行控制，動作方面也比較可靠，最主要的是運行相對穩(wěn)定。

3.2.2 變極環(huán)節(jié)

該系統(tǒng)的開關部分使用了大功率磁保持繼電器，它由直流脈沖電壓驅(qū)動，通以反向脈沖電壓則轉換開關狀態(tài)，因此把轉換極性這一部分稱為變極環(huán)節(jié)。

4 結束語

為了將目前面臨的供電緊張的問題解決，處理加快電廠的建設速度之外，無功補償?shù)暮侠硪彩且粭l有效的方式。而在設計智能化復合開關的過程中，能夠?qū)o觸點開關與交流接觸器的有點相互融合成一體。因此需要我們持續(xù)地研究。

參考文獻

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[2]雷宇霆.復合式開關在低壓無功補償裝置中的應用[J].經(jīng)營管理者，2010，19.