無功補償元件的選型與應用(投切開關篇)

安科瑞 戴金花

江蘇安科瑞電器制造有限公司

　　摘要： 隨著中國經濟的飛速發(fā)展，企業(yè)對供電的需求與電力設備的質量提出了更高的要求，電力系統運行的經濟性與電能質量、無功功率有著密不可分的關系。

　　關鍵詞：無功補償 投切開關 復合開關 晶閘管開關

　　引言：無功補償對電網的安全、優(yōu)質、經濟運行具有重要作用。合理選擇無功補償方案和無功補償元器件意義重大，投切開關的選擇更加是決定了電容器的使用壽命。本文重點分析了常用無功補償元器件投切開關的特點，并對各種投切開關的性能進行了比較。

　　1簡介

　　無功補償投切開關顧名思義是用來在無功補償裝置中控制電容投入與切除的元件，無功補償投切元件又分為很多種類，大致可以分為機械開關類和電子開關類。

　　2 原理

　　最先應用于低壓電容器投切的開關是交流接觸器，這是一種傳統的電容器投切方式，由于三相交流電的相位互成120°，對交流接觸器投切控制，理論上不存在最佳操作相位點(即投切瞬時不可選擇性)，使得它投入或切除電網時，要產生一個暫態(tài)的過渡過程，又因電容器是電壓不能瞬變的器件，并聯電容器由交流接觸器投切電網時，由于其相位點是隨機的，所以會產生幅值很大、頻率很高的浪涌電流(涌流最大時可能超過100倍電容器額定電流)。為了改善這些缺陷，出現了所謂投切電容器專用接觸器，就是在接觸器的主觸頭處并以帶電阻的輔助觸頭，在合閘時先合上輔助觸頭，然后再合上主觸頭，以此減低浪涌電流;而分閘時時序恰好相反，先分主觸頭，而后再分輔助觸頭，以此減輕電弧對觸頭的燒損。但這一措施僅僅是一種改良而已，并未在根本上解決問題，涌流、過電壓和諧波污染仍然存在，對電容器和裝置的壽命仍有很大的影響，所以其在低壓電容器投切領域的應用將越來越少。但由于其投資低、控制簡單，所以至今在不少技術要求低的地方仍在應用，但可以預見，隨著電容器投切開關的發(fā)展，將逐步被淘汰。

　　隨著電力電子器件應用的發(fā)展和普及，后來人們研發(fā)出由可控硅為核心的固態(tài)繼電器。其原理為通過電壓、電流過零檢測控制，保證在電壓零區(qū)附近投入電容器組，從而避免了合閘涌流的產生，而切斷又在電流過零時完成，避免了暫態(tài)過電壓的出現，這就從功能上符合了電容器的過零投切的要求，另外由于可控硅的觸發(fā)次數沒有限制，可以實現準動態(tài)補償(響應時間在毫秒級)，因此適用于電容器的頻繁投切，非常適用于頻繁變化的負荷情況，相對于交流接觸器有了質的飛躍?？煽毓栝_關的缺點是結構復雜、體積大、損耗大、成本高、可靠性差，優(yōu)點是能實現過零投切、動作迅速、反應快，多用于動態(tài)補償的場合，而不適用于常規(guī)低壓電容器投切的無功補償裝置中。

　　當仔細分析研究了交流接觸器和可控硅開關的各自優(yōu)缺點之后，發(fā)現如果把二者巧妙地結合來，優(yōu)勢互補，發(fā)揮接觸器運行功耗小和可控硅開關過零投切的優(yōu)點，便是一個較為理想的投切元件，這就是開發(fā)復合開關的基本思路，這種投切開關同時具備了交流接觸器和電力電子投切開關二者的優(yōu)點，不但抑制了涌流、避免了拉弧而且功耗較低，不再需要配備笨重的散熱器和冷卻風扇。要把二者結合起來的關鍵是相互之間的時序配合必須默契，可控硅開關負責控制電容器的投入和切除，交流接觸器負責保持電容器投入后的接通，當接觸器投入后可控硅開關就立即退出運行，這樣就避免了可控硅元件的發(fā)熱。

　　3 三種投切開關的對比

　　4選型

　　4.1復合開關型號說明

　　

　　4.2晶閘管開關型號說明

　　

　　5產品特點

　　5.1復合開關產品特點

　　l 可控硅耐壓：可控硅耐壓不低于2000V，具有過壓、過流及電流瞬變保護措施。

　　l 放電技術：電容能在2S內完成對殘壓的放電。

　　l 軟件過流檢測技術：能夠準確找出過零點，檢測到諧波時不發(fā)出投入命令。

　　5.2晶閘管開關產品特點

　　l 可控硅耐壓：可控硅耐壓不低于2000V，具有過壓、過流及電流瞬變保護措施。

　　l 上電、掉電無誤觸發(fā)：上電時不會誤投入電容，掉電時能及時切除已投入的電容。

　　l 過零投切：過零投切、無涌流、不產生諧波。

　　6結束語

　　綜上所述，電網無功補償是一項建設性的技術措施，對電網安全、優(yōu)質、經濟運行有重要作用。電網和負載的特點選擇合理的補償方式是有效補償的關鍵。針對目前電網諧波污染嚴重的現狀，在做無功補償時一定要選擇合適的裝置，各種投切元件各有優(yōu)缺點。利用他們不同的特性可以在不同的行業(yè)中各占有一席之地。因此對于如何選擇好投切器件，需要對負載有個清楚的了解。選擇最合適的投切器件來補償不同的負荷，保證電容電抗的壽命和無功補償裝置的補償效果，為客戶創(chuàng)造價值。

　　【參考文獻】

　　[1] 安科瑞電氣股份有限公司產品手冊.2013.01.版

　　作者簡介：戴金花，女，本科，江蘇安科瑞電器制造有限公司，主要研究方向為智能建筑供配電監(jiān)控系統。Email：2880157871@qq.com QQ：2880157871 手機：18860995103 電話：0510-86179967 傳真：0510-86179963網址：http://www.acrel-et.com/