低壓成套無功功率補(bǔ)償裝置元件選型及適用性

趙艷宏

摘 要低壓成套無功功率補(bǔ)償裝置是電氣設(shè)備和機(jī)械設(shè)備的組合體，主要的構(gòu)成設(shè)備為低壓開關(guān)設(shè)備，以及一些功能性的設(shè)備，包括控制設(shè)備、保護(hù)設(shè)備、測量設(shè)備、調(diào)節(jié)設(shè)備以及信號設(shè)備等等，經(jīng)過組裝形成一個綜合性裝置。在補(bǔ)償裝置的組裝中，選擇元件往往是被忽視的環(huán)節(jié)，著重于分析元件的選型以及對其適用性進(jìn)行比較是非常必要地。本論文針對低壓成套無功功率補(bǔ)償裝置元件選型及適用性進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵詞】低壓 無功功率補(bǔ)償裝置 裝置 適用性

1 無功功率補(bǔ)償裝置的主進(jìn)線部分

主進(jìn)線部分的構(gòu)成分為兩個部分，即主開關(guān)、主母線。主母線在正常運(yùn)行的過程中，需要考慮短路問題和載流量問題。主開關(guān)有三種類型，第一種為隔離開關(guān)，其在運(yùn)行中沒有后備保護(hù)，需要另行配備保護(hù)裝置，以便在隔離開關(guān)使用中發(fā)生故障的時候，不會對供電系統(tǒng)的運(yùn)行造成故障；第二種為隔離開關(guān)熔斷器組，可以對電源端進(jìn)行有效隔離，并發(fā)揮后備保護(hù)的功能，但對熔斷器提出了很高的性能要求，要保證保護(hù)系統(tǒng)的性能得以充分發(fā)揮，就要對所選擇的熔斷器進(jìn)行短路試驗(yàn)，經(jīng)過比較之后作出選擇；第三種為塑殼式斷路器，如果出現(xiàn)短路的現(xiàn)象，并不需要對元件進(jìn)行更換，而是能夠發(fā)揮保護(hù)功能。由于這種斷路器沒有隔離功能，要購買功能完備的斷路器需要消耗大量的資金。

2 無功功率補(bǔ)償裝置的分回路保護(hù)

無功功率補(bǔ)償裝置的分回路保護(hù)部分分為4種方式，即斷路器保護(hù)、熔斷器保護(hù)、投切開關(guān)串聯(lián)過載繼電器保護(hù)、熔斷器串聯(lián)過載繼電器保護(hù)。

其中，斷路器保護(hù)裝置體積小，容易安裝，操作簡單，而且技術(shù)維護(hù)也是非常方便的。目前較為普遍使用的斷路器為分回路保護(hù)的斷路器，具有很強(qiáng)的電流分?jǐn)嗄芰?，能夠?qū)o功功率補(bǔ)償裝置實(shí)施有效的保護(hù)。對于斷路器的選用，要對其性能予以考慮，要求能夠符合無功功率補(bǔ)償裝置的要求。特別是對短路保護(hù)方面，很有可能在涌流的影響下導(dǎo)致投切開關(guān)不斷地產(chǎn)生脫扣的問題。所以，對斷路器的選擇中要考慮到無功功率補(bǔ)償裝置的需求。

最為常用的保護(hù)方式就是熔斷器保護(hù)。這種保護(hù)方式的成本相對較低，操作簡單，使用也非常方便，能夠發(fā)揮有限流功能。也能對裝置的短路進(jìn)行保護(hù)，可以發(fā)揮熔斷器的保護(hù)功能。

采用過載繼電器實(shí)施保護(hù)，要求與投切開關(guān)之間相互配合使用，可以發(fā)揮很好的過載保護(hù)作用，還能夠發(fā)揮斷相的保護(hù)功能。由于電容器在投入瞬間會產(chǎn)生涌流，為了確保電容器能夠持續(xù)穩(wěn)定地運(yùn)行，要求選用分回路保護(hù)元件的時候，其額定電流要能夠達(dá)到電容器額定電流的1.3倍。同時，還要對電容器的最大點(diǎn)容量進(jìn)行考慮。所以，在選擇分回路保護(hù)元件的時候，要求額定電流要能夠達(dá)到電容器額定電流的1.46倍。

3 無功功率補(bǔ)償裝置的分回路投切保護(hù)

無功功率補(bǔ)償裝置的分回路投切保護(hù)包括半導(dǎo)體電子開關(guān)、機(jī)電開關(guān)、復(fù)合開關(guān)三個部分。

機(jī)電開關(guān)中的接觸器是普遍應(yīng)用的，電容器在運(yùn)行中會有非常大的涌流，實(shí)施斷路器進(jìn)行保護(hù)會頻繁脫扣，熔斷器保護(hù)不會產(chǎn)生這種現(xiàn)象，也可以利用半導(dǎo)體電子開關(guān)快速補(bǔ)償，減小合閘涌流。

選用復(fù)合開關(guān)要優(yōu)于選擇機(jī)電開關(guān)，而且還要搭配具有非?？斓姆磻?yīng)速度的控制器。將控制器搭配半導(dǎo)體電子開關(guān)，可以縮短電容器的投切響應(yīng)時間，在20毫秒之內(nèi)就可以啟動并發(fā)揮控制作用。

在使用半導(dǎo)體電子開關(guān)的時候，當(dāng)其處于運(yùn)行狀態(tài)的時候就發(fā)熱，就必然會對元件的使用性能和使用壽命造成影響，因此，需要配備效果良好的散熱系統(tǒng)。

投切開關(guān)要根據(jù)無功功率補(bǔ)償裝置的需要進(jìn)行選擇，合適選擇額定電流，以使其更好地發(fā)揮投切作用。

4 無功功率補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償保護(hù)

無功功率補(bǔ)償裝置的補(bǔ)償保護(hù)由兩部分構(gòu)成，即電容器、電抗器。

在無功功率補(bǔ)償裝置中，電容器是主體部分。在進(jìn)行電容器選擇的時候，要對無功功率補(bǔ)償裝置的各項(xiàng)電壓值都要予以考慮，包括電容器的額定電壓、補(bǔ)償裝置的工作電壓，還要考慮到電容器額定容量會與補(bǔ)償電容之間存在著差異。無功功率補(bǔ)償裝置運(yùn)行中，所投入的補(bǔ)償容量會與系統(tǒng)電壓存在關(guān)聯(lián)性，額定容量則是處于電容器額定電壓下的容量。比如，并聯(lián)電容器為自愈式的，如果電容器的額定電壓為450伏，補(bǔ)償容量是30無功千伏安；如果系統(tǒng)的電壓為380伏，補(bǔ)償容量是21.4無功千伏安，在對無功功率補(bǔ)償容量進(jìn)行計(jì)算的時候，需要考慮到對系統(tǒng)進(jìn)行無功功率補(bǔ)償，以使得工作電壓處于穩(wěn)定狀態(tài)。

在對無功功率補(bǔ)償裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)的時候，可以根據(jù)需要選擇電容器，還要確定編碼投切運(yùn)行中的控制方式，以使得補(bǔ)償更為精確。采用單相電容器進(jìn)行無功功率補(bǔ)償，就可以符合單相負(fù)荷場所的要求。為了使低壓成套無功功率補(bǔ)償裝置的運(yùn)行得到滿足，在對電容器進(jìn)行選擇的時候，需要對其放電性能充分考慮。

在無功功率補(bǔ)償裝置中，電抗器所發(fā)揮的作用是對涌流和諧波都發(fā)揮一定高度抑制作用。在對電抗器進(jìn)行選擇的時候，要對投切開關(guān)予充分考慮，以使其涌流的抑制作用得以充分發(fā)揮。比如，在半導(dǎo)體電子開關(guān)的選擇以及復(fù)合開關(guān)的選擇過程中，不需要配置電抗器。在電力系統(tǒng)處于運(yùn)行狀態(tài)的時候，在沒有諧波源的情況下，可以不需要配置電抗器；如果有諧波源存在，就需要根據(jù)諧波的實(shí)際情況具有針對性地配置電抗器，并對電抗率進(jìn)行設(shè)定。電抗器所發(fā)揮的作用是對涌流起到抑制作用，而且還可以有效地抑制諧波，兩者的電抗率是存在差異性的。所以，在對電抗器進(jìn)行選擇的時候，要使用計(jì)算的方法將電抗率明確，之后運(yùn)行電抗器。

5 無功功率補(bǔ)償裝置的無功補(bǔ)償控制器

電子技術(shù)的發(fā)展，各種電路集成化，所采用技術(shù)包括中央處理器（CPU）、數(shù)字信號處理（DSP），采用的無功補(bǔ)償控制器都會有所不同。在選用的過程中，要對控制器的性能充分考慮，以使得無功補(bǔ)償控制器能夠滿足無功功率補(bǔ)償裝置的技術(shù)要求。

6 結(jié)束語

綜上所述，供電網(wǎng)和配電網(wǎng)在運(yùn)行中，要保證運(yùn)行質(zhì)量，且起到節(jié)約能源的作用，就可以使用無功功率補(bǔ)償?shù)霓k法。對于無功功率補(bǔ)償裝置的選用上，可以使用低壓成套無功功率補(bǔ)償裝置，但是，從目前該裝置的適應(yīng)情況來看，往往對元件的選型上有所忽視，而且沒有考慮到裝置的使用性。針對相關(guān)問題進(jìn)行研究，不僅有助于裝置性能的充分發(fā)揮，而且還可以促進(jìn)無功功率補(bǔ)償領(lǐng)域更好地發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]牟聿強(qiáng)，劉振東，張雅楠，秦靜思，陳源.低壓成套無功功率補(bǔ)償裝置標(biāo)準(zhǔn)及試驗(yàn)分析[J].電氣傳動，2014（01）：93-96.

[2]趙啟承，史劍鋒，金涌濤，楊曉華，王國鋒.配電網(wǎng)低壓無功補(bǔ)償成套裝置實(shí)用功能設(shè)計(jì)探討[J].電力電容器與無功補(bǔ)償，2013，34（04）：25-29.

[3]林俊.成套裝置中智能低壓無功補(bǔ)償綜合模塊的應(yīng)用探析[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016（12）：138-138.

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